相變儲能材料的研究與應用

張文毓

中國船舶重工集團公司第七二五研究所，河南洛陽 471023

如今能源危機成為世界性問題，減少能源消耗提高能源利用率是人們研究的重點問題。尤其是建筑行業(yè)，人們積極尋求新型的建筑材料以減少能源消耗，使室內(nèi)環(huán)境更加舒適。相變儲能材料能夠在特定條件下儲存能量，并進行釋放，使能源消耗得到減少，減少室內(nèi)溫度的波動，對室內(nèi)環(huán)境進行優(yōu)化，成為未來建筑行業(yè)發(fā)展的新型材料。相變材料現(xiàn)在被廣泛地應用于工業(yè)廢熱回收、建筑節(jié)能、電力消峰填谷、太陽能利用、軍事工程、航空航天等領域。

1 相變材料簡介

相變材料(PCM)或相變儲能材料是指隨著外界給與的溫度的變化、其自身狀態(tài)也會隨之發(fā)生變化、在自身狀態(tài)發(fā)生變化的同時會釋放或者吸收能量的一種材料。

廣義的相變儲能材料定義是指能被利用其物態(tài)變化時吸收(釋放)的大量熱能而用于能量儲存的材料；狹義來說，則主要指那些儲能密度高、性能穩(wěn)定、相變溫度合適和性價比優(yōu)良，能夠被用于儲能的材料。具體相變過程是：當環(huán)境溫度高于相變溫度時，材料吸收并儲存熱量，以降低環(huán)境溫度；當環(huán)境溫度低于相變溫度時，材料釋放儲存的熱量，以提高環(huán)境溫度[1-2]。

1.1 分類

建筑中常見的相變材料類型：

1)按貯能的方式的不同，有化學反應儲能、潛熱儲能和顯熱儲能。

2)按所貯存能量的特點，有儲冷材料和儲熱材料。

3)按相變溫度范圍，有低、中、高溫儲能材料。

4)按化學組成分類，則是有機相變材料、無機相變材料和復合相變材料3類[3]。

5)按相變方式分類，則有固-汽相變、固-液相變、固- 固相變以及液-汽相變。

1.2 特點

根據(jù)蓄熱方法不同，儲能材料可以劃分為3種，即顯熱儲能、化學反應儲能以及潛熱儲能。在操作上，顯熱儲能材料是比較便利的，但是由于材料自身的溫度是不斷變化的，需要在周圍環(huán)境的誘導下進行能量的釋放，所以無法控制環(huán)境的溫度，此外顯熱儲能材料有著較低的貯能密度，裝置的體積是比較大的，所以在實際應用中并沒有太大的價值。對于化學反應儲能材料，其儲能的密度是比較高的，但是由于工藝技術的復雜性，只能在太陽能領域中應用。潛熱儲能材料即相變儲能材料，通過固-固、固-液、固-氣或者液-氣相變將材料本身吸熱或放熱的能力發(fā)揮出來，有效儲存和釋放能量，這種相變儲能材料的蓄能密度較大，效率較高，環(huán)境溫度的變化不會對吸熱、放熱產(chǎn)生影響，在很多領域都有應用，如太陽能、智能空調(diào)建筑物溫度的調(diào)節(jié)控制、廢熱回收等。因此它是未來熱能應用的一個重要研究方向。隨著科學技術的發(fā)展進步，將傳統(tǒng)建筑材料與相變儲能材料相結合，能夠很好達到節(jié)能的目的，因此在建筑節(jié)能發(fā)展中，相變儲能材料有著極好的應用[4]。

1.3 制備方法

相變儲能材料復合方法包括微膠囊法、多孔吸附法、插層法、化學接枝法等。復合相變材料常見的制備方法有浸漬法、封裝法、物理混合法、化學改性法等。

目前將相變儲能材料與建筑基體材料相結合的方法主要有：直接加入混合、浸滲法、微膠囊封裝、多孔材料吸附等。

2 相變儲能材料的研究現(xiàn)狀

2.1 泡沫炭相變復合儲能材料

泡沫炭相變復合儲能材料在應用于溫度控制和熱量管理方面具有很大的優(yōu)勢，一方面，相變材料發(fā)生相變時溫度可以維持在一個穩(wěn)定的值，選用相變潛熱值較大的材料可以使恒溫特性保持更長時間。另外，相變材料吸熱和散熱時溫度均能保持恒定，且可以反復使用，這一特點使其在周期性熱載荷的環(huán)境中控溫效果更為明顯。在升溫時以潛熱形式吸收熱量，使系統(tǒng)溫度升高更為緩慢，而在降溫時將釋放熱量，保持系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定[5]。

泡沫炭相變復合儲能材料的整體導熱性能始終是最讓人關注的問題，圍繞泡沫炭相變復合儲能材料的整體導熱性能，目前的研究主要集中在兩個方面，一是對泡沫炭骨架熱導率的預測研究，通過泡沫炭骨架熱導率，進而獲得泡沫炭復合相變材料整體的熱導率；二是對浸滲相變材料后的復合材料整體的研究，通過對控制方程的離散和數(shù)值求解，模擬復合材料整體在吸放熱過程中傳熱傳質(zhì)的變化，從而對材料整體的導熱性能進行評估。

2.2 高分子相變儲能材料

一般而言，具有實用價值的高分子相變儲能材料應該具備以下條件：較高的相變潛熱、合適的相變溫度、較高的熱傳導系數(shù)、相轉變過程完全可逆、相轉變過程的穩(wěn)定性和可靠性要強(通常大于5 000次熱循環(huán))、較小的相變體積、化學和物理性質(zhì)穩(wěn)定、較低的過冷度、較高的密度。

高分子相變儲能材料的研究方法及進展：

1)多孔吸附法

將相變儲能高分子材料加熱至熔融液態(tài)，采用真空浸漬法、加壓加熱浸漬法、溶液浸漬法等方法，使相變材料吸附進入多孔材料的孔隙內(nèi)，通過毛細作用力和表面張力將相變材料有效固定在多孔材料上。

2)物理共混熔融法

以高熔點組分作為骨架支撐材料，低熔點組分為相變材料，如果這兩種組分具有很好的相容性，根據(jù)“相似相容”原理，可以通過加熱熔融共混或者溶劑共混制備復合相變材料，實現(xiàn)高熔點組分對低熔點相變材料的包裹。

3)微膠囊封裝法

一般將形成囊壁的反應單體及催化劑分散在相變材料芯材(可以是乳化液滴，也可以是微小固體顆粒)的表面，在其表面發(fā)生聚合反應。在反應開始階段，單體在芯材表面產(chǎn)生低相對分子質(zhì)量的預聚物，隨著預聚物尺寸逐步增大后，單體在芯材表面沉積得越來越多，隨著交聯(lián)及聚合的不斷進行，最終形成穩(wěn)定的膠囊外殼，得到核殼結構的微型膠囊相變材料。芯材一般是直鏈烷烴(石蠟類)、高級脂肪酸、無機水和鹽等，囊壁材料一般為脲醛樹脂、密胺樹脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯和芳香族聚酰胺等高分子材料。

4)交聯(lián)/接枝法

通常采用機械性能良好的高分子聚合物作為主鏈骨架(主鏈也可稱為硬段)，通過化學交聯(lián)/輻射交聯(lián)的方法將具備相變儲能特性的低熔點物質(zhì)作為分子側鏈(側鏈也可稱為軟段)與骨架分子結合在一起。在相變過程中，低熔點的有機固-液相變材料充當軟段在結晶態(tài)與無定形態(tài)之間的轉變實現(xiàn)能量的吸收與釋放，硬段在其中起到骨架的作用，在相變溫度以上限制軟段材料流動，從而使材料在相變溫度以上仍保持固態(tài)[6]。

預計今后高分子固-固相變材料的研究重點在以下幾個方面：

1)研究一系列具有適宜相變溫度的相變材料，以滿足不同的應用需求；

2)提高相變材料的導熱性能和相變速率；

3)提高相變材料的相變焓，研制出高能量密度的相變材料；

4)完善相變機理研究，建立可廣泛適用的相變材料表征方法和技術；

5)提高其環(huán)保性能和可循環(huán)性能，降低成本，盡量實現(xiàn)工業(yè)化。

2.3 水合無機鹽儲能相變材料

水合無機鹽相變儲能材料具有相變溫度范圍廣、導熱系數(shù)大、導熱性良好、儲熱密度大、成本低、易制取等優(yōu)點，應用前景十分廣闊。比如在廢熱和余熱的回收利用、太陽能利用、電力的“移峰填谷”、工業(yè)與民用建筑供暖和空調(diào)的節(jié)能以及航空航天、紡織工業(yè)、園藝溫室保溫等領域都有廣泛的應用，對實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展等至關重要。相變儲能技術是一種合理有效利用現(xiàn)有能源、優(yōu)化使用可再生資源和提高能源利用率的重要措施，成為近年來各國的研究熱點，主要包括以硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、磷酸鹽等作為典型的水合無機鹽儲能相變材料[7]。

從20世紀70年代起，國內(nèi)外對傳統(tǒng)無機鹽、無機水合鹽、金屬等相變材料進行了連續(xù)和系統(tǒng)的研究，相變蓄熱技術以及相變材料開始廣泛地被應用于生活或生產(chǎn)中。利用復合相變材料在太陽能輻射時吸收能量，無輻射時釋放能量，使太陽能大量經(jīng)濟利用成為可能。水合無機鹽相變儲能材料在能源節(jié)約、建筑材料以及日常生活中的應用等都有廣闊的市場，為其在未來的應用奠定了基礎。

適用于中低溫場合(室溫)的無機水和鹽相變材料(熔點21．31 ℃)，可應用于輕型柜式空調(diào)系統(tǒng)機組。水合鹽相變儲能材料具有儲熱密度大，導熱系數(shù)大，相變溫度適中，低價易得等優(yōu)點，具有較好的應用前景。相變儲能模塊與空調(diào)機組系統(tǒng)集成技術研究還不夠成熟，開發(fā)出高效節(jié)能廉價的相變材料與儲能模塊，并將其集成于空調(diào)系統(tǒng)，將是今后研究的熱點。

2.4 石墨烯基相變儲能復合材料

利用真空浸滲等手段，將高導熱的石墨烯泡沫與有機相變材料復合，可獲得具有高導熱、形狀穩(wěn)定、高儲能密度的相變復合材料，為儲能和熱管理領域的發(fā)展提供新的可能。高導熱的石墨烯泡沫可以有效提高相變材料的熱導率，實現(xiàn)對液態(tài)相變材料的封裝，應用于儲能與熱控領域可以有效提高熱響應速率[8]。

對相變儲能復合材料來說，石墨烯泡沫的熱導率是其關鍵性能參數(shù)。只有泡沫骨架的熱導率高，才能提高熱量在復合材料內(nèi)部的擴散速率，提高復合材料整體的熱響應速率。

有機相變材料具有在相變時導熱系數(shù)低、易泄露等缺點，為了解決有機相變材料的這些缺陷，必須提高其導熱性能。石墨烯的導熱性能很高，再加上石墨烯的密度很低，遠低于常被加入相變儲能材料中從而提高相變儲能材料的導熱性能的金屬材料的密度。石墨烯的性能使得其在提高相變儲能材料的領域上得到了利用。

新型相變材料包括復合相變儲能材料(毛細血管作用下的相變材料，共混法制備復合相變材料)和膠囊型相變材料。

3 應用進展

相變儲能材料在許多領域具有重要的應用價值,包括航空航天、太陽能利用、軍事工程、建筑隔熱保溫、廢熱和余熱的回收利用等，在實際應用前需要對相變儲能材料進行封裝,常見封裝方法包括直接摻入、浸漬、微膠囊和定形相變材料等。并非所有PCMs都可以投入實際應用，PCMs的選擇有以下要求：相變溫度在實際操作范圍內(nèi)，潛在的蓄熱能力高、熱導率高、化學和熱性能穩(wěn)定、無毒、無腐蝕性、對環(huán)境無害、成本低、容易獲得、體積變化小、無過冷或輕微過冷。

PCM的應用領域廣泛。在控溫領域的應用上，PCM衍生的熱管，PCM溫控技術等，由于其高效節(jié)能環(huán)保的特性，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液冷、風冷冷卻技術，成為溫控領域的首選。在儲能領域上，PCM可以成功地實現(xiàn)對能量的回收利用，在提高化石能源利用率的同時，也能提高人類對太陽能的利用效率。因此，可以說PCM是一種節(jié)能環(huán)保的綠色材料，若能成功地協(xié)調(diào)好材料各方面性能的要求，將在人類社會綠色健康發(fā)展的進程中發(fā)揮巨大的作用[9]。

由于具有較大的相變潛熱和穩(wěn)定的相變溫度等特點，有機PCMs已經(jīng)廣泛地應用于建筑、太陽能、電子設備、紡織品和汽車等行業(yè)。太陽能系統(tǒng)、汽車、食品和制冷系統(tǒng)主要是利用有機PCMs相變潛熱較大的特性，通過調(diào)節(jié)熱能供給和需求的不平衡，達到降低系統(tǒng)能耗、減少投資成本的目的。建筑節(jié)能、冷卻電子設備和熱調(diào)節(jié)紡織品系統(tǒng)主要是利用有機PCMs恒定的相變溫度，以保持最佳的工作環(huán)境溫度。

3.1 在建筑領域的應用

自1980年以來，PCM就被考慮用于建筑物的儲熱。隨著PCM應用在特隆伯墻，墻板、百葉窗、地板下面的加熱系統(tǒng)、天花板也可作為建筑物的一部分用于加熱和冷卻應用。在文獻中，開發(fā)和測試了PCM墻板和PCM混凝土系統(tǒng)的雛型，以提高標準石膏墻板和混凝土砌塊的熱儲能容量，特別關注峰值負荷轉移和太陽能利用。PCM在建筑中的應用有兩個不同的目標，首先，使用自然熱量，即用太陽能加熱或夜晚冷量冷卻，其次，使用人造熱或冷源。在任何情況下，都需要儲存熱量或冷量來滿足時間和電力的可用性和需求?；旧嫌?種不同的方式使用PCM來加熱和冷卻建筑物：建筑物墻壁上的PCM；除墻壁以外的其他建筑部件中的PCM；熱量和冷量儲存裝置中的PCM。包括相變墻體、相變板材、相變儲能砂漿、相變混凝土、相變太陽能暖房、相變蓄熱地板在石膏材料中的應用、相變材料應用于天花板、玻璃窗中。

美國最先將相變儲能材料應用于建筑圍護結構，并利用其潛熱來進行能量的存儲。我國相比于發(fā)達國家，起步較晚，理論基礎相對不足。近年來，由于得到了國家各方面科研力量的支持，以中國科學院和少數(shù)對新材料研究有突破的專業(yè)尖端大學為中心，圍繞相變儲能材料開展了更為系統(tǒng)、更為高效的研究，這才使得我國在此領域獲得了較為可觀的進步。

除了在房屋建筑方面，在道路橋梁上，也已經(jīng)有了相變儲能材料的蹤影。如今提倡的“第五代公路”，就是使公路成為自身的能量供應者。于是便研發(fā)了將相變材料與瀝青、水泥相融合，將其鋪設到路面的新技術。這項新技術能夠很好地解決寒冷天氣下雨雪使得道路、橋梁表面結冰不能行駛的問題[10]。

1)建筑圍護結構中應用

在常用的建筑材料中加入相變材料，可以制作墻體、底板等建筑圍護材料。根據(jù)目前的研究與應用，制備建筑圍護材料大多采用有機類相變儲能材料，如添加脂肪烴或脂肪酸類、多元醇類等。脂肪烴或脂肪酸類是固- 液相變材料，需要進行封裝。多元醇類是固- 固相變材料，通過晶型轉換進行儲能和釋能。把相變儲能材料加入石膏、混凝土等基礎建材，即可制備成相變儲熱建筑圍護材料。

相變材料在水泥基材料中的應用包括：應用于建筑圍護結構中，達到儲熱節(jié)能的效果；應用于大體積混凝土，減少溫度裂縫的產(chǎn)生；應用于水泥基材料中改善其抗凍性。

2)供暖系統(tǒng)中的應用

首先，有相變蓄熱器的空氣型系統(tǒng)，這種供暖系統(tǒng)主要涉及以下部分，分別是空氣型太陽能集熱器、集熱器風機、相變蓄熱器、負荷風機以及輔助加熱器等。其次，太陽能水源熱泵供熱系統(tǒng)，這種系統(tǒng)冷凝器能夠加熱空氣，保證房間中的供暖效果，蒸發(fā)器側冷媒水系統(tǒng)主要包括相變蓄熱器、太陽能集熱器、蒸發(fā)器以及循環(huán)水泵等。最后，地板輻射供暖系統(tǒng)，這種系統(tǒng)利用相變儲能材料，儲存太陽能以及夜間低價的電能，發(fā)揮相變材料中電加熱絲的作用，使儲存的熱量能夠被傳遞到地板層以及熱阻材料上，實現(xiàn)供熱的效果。地板輻射供暖系統(tǒng)需要的熱媒溫度不高，有很好的熱舒適性，溫度波動比較穩(wěn)定，可以充分發(fā)揮太陽能等能源，實現(xiàn)節(jié)能效果，是一種比較理想的供暖方法。

3)保溫儲能纖維的應用

儲能纖維是將具有保溫或制冷的相變材料通過不同的方法與纖維基體相復合所制得，此類纖維所紡的織品能在環(huán)境溫度改變時，依靠內(nèi)部相變材料的相態(tài)變化，減小織品內(nèi)部環(huán)境的溫度波動。目前相變儲能纖維主要的制備工藝有復合紡絲法、中空填充法、涂層法等，其中復合紡絲法應用最為廣泛,所紡纖維的結構致密、性能穩(wěn)定,循環(huán)使用性也最好[11]。

3.2 高分子相變儲能材料的應用

聚氨酯固-固相變材料作為一種新興的高分子相變材料，不但儲熱性能優(yōu)異，在相變過程中溫度近似恒定，還具有在相變過程中無液體或氣體泄露、體積變化小等優(yōu)點。聚氨酯固-固相變材料除了應用于紡織品外，還可廣泛應用于太陽能、建筑節(jié)能、電子器件、航空航天、農(nóng)業(yè)等領域，具有廣闊的應用前景。以PEG2000為軟段、IPDI和BDO為硬段，合成了一系列不同軟段含量的水性聚氨酯相變儲能材料(WPUPCM)[12]。

目前高分子相變儲能材料主要應用在以下幾個方面：

1)自動調(diào)溫保暖服裝，由相變儲能纖維生產(chǎn)；

2)自動調(diào)溫房屋建筑，用相變儲能材料制成磚瓦、墻板、天花板等建筑材料；

3)軍用防紅外探測的熱仿真誘餌；

4)人造衛(wèi)星、航天飛行器等關鍵部位的溫度控制，自動控溫的外殼、蓋板、散熱板；

5)大功率電子元件及電池的熱調(diào)控，用高分子相變材料制成吸熱池和界面?zhèn)鳠岵牧希?/p>

6)交通運輸業(yè)需要的恒溫集裝箱。

3.3 在太陽能領域的應用

太陽能是一種無污染、節(jié)能環(huán)保的可再生能源，但容易受到晝夜、季節(jié)、地理條件等的限制，從而制約了太陽能的進一步利用。利用相變材料蓄熱儲能的特性，可以很好地克服太陽能不穩(wěn)定和間歇性的缺陷。相變材料在太陽能發(fā)電、太陽能采暖系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)等有著廣泛的應用。

相變儲熱結合太陽能熱泵系統(tǒng)共有3種運行方式：當太陽能輻射充足時，向室內(nèi)供暖的同時，將熱量儲存在相變儲熱箱中；當太陽能輻射一般，僅能滿足供暖需求時，不經(jīng)過儲熱箱，直接向供暖末端供熱；當夜晚、陰天時，太陽能輻射較弱，此時利用白天儲存在相變儲熱箱中的熱量，向供暖末端供熱。

3.4 應用于余熱、廢熱回收

工業(yè)生產(chǎn)過程中伴隨著余熱、廢熱產(chǎn)生,但其回收利用較為困難,利用相變蓄熱材料可以將這些熱能存儲起來進行二次利用。這其中主要用到的是以熔融鹽為主的高溫相變材料,其封裝主要有3種：金屬基、碳基材料和陶瓷基材料。目前,國內(nèi)外廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中的換熱設備是管殼式相變蓄熱器，目前中低溫相變材料在鋼鐵行業(yè)余熱回收得到很好應用。

工業(yè)用加熱爐在我國使用很廣泛，其中有很大一部分為間歇式爐，此類加熱爐的熱效率不高，通常在30%左右，而鍛造爐則在10%以下。由此提出了相變儲熱結合工業(yè)加熱系統(tǒng)。相變儲熱裝置與加熱爐、鍛造爐的助燃空氣通道和煙道連接，當加熱爐、鍛造爐工作時，相變儲熱裝置從加熱爐煙氣吸收的熱量，一方面可以降低排煙溫度，提高系統(tǒng)熱效率；另一方面熱量儲存起來，待加熱爐、鍛造爐工作時用于爐體和空氣的預熱，同時降低了燃料的消耗，降低運行成本[13]。

3.5 電子器件的散熱

在新興電子應用中，減小尺寸和增加功能的需求不斷增長，電子芯片發(fā)展受到高熱量的影響，多芯片模塊和傳感器的不規(guī)律運行和功率不同，產(chǎn)生的熱量可能是穩(wěn)態(tài)的也有可能是瞬態(tài)的，消除這些器件的熱量并抑制瞬態(tài)功率尖峰期的溫度過沖，已成為電子封裝設計中的重要挑戰(zhàn)。因此必須設計冷卻系統(tǒng)，用于峰值功率運行的情況，否則應該加入另一個系統(tǒng)來適應瞬態(tài)工作條件下的功率變化。

3.6 在航天領域中的應用

太空中的環(huán)境極端惡劣，需要對航天員和航天器材進行十分嚴格的保護。一般的材料無法承受，而相變材料可以克服這些困難。具體原理是：相變材料可以將設備與外界相隔，作為設備與外界的保護層。當外部溫度上升到相變材料的熔點時，相變材料熔化并吸收與熔化潛熱相當?shù)臒崃浚划斖獠繙囟纫騼?nèi)部或外部原因而下降時，相變材料恢復到基態(tài)，并放出熱量，從而保持內(nèi)部設備的穩(wěn)定運行[14]。

3.7 在制冷設備中的應用

傳統(tǒng)制冷設備一般采用壓縮機制冷技術，如空調(diào)、冰箱、冷庫。不僅耗電、效率低，而且制冷液泄露會污染環(huán)境。蒸汽壓縮式制冷主要基于液體蒸發(fā)吸熱這一理論，將相變材料應用于蒸汽壓縮制冷中的制冷液，能明顯減小冷凍空間內(nèi)的溫度波動，延長制冷時間，大幅度提高制冷效率。適當?shù)南嘧儾牧线€可以防止環(huán)境的污染。半導體制冷是一種以溫差電現(xiàn)象和帕爾貼效應為基礎的制冷方法。雖然關于人們對這種制冷方法已經(jīng)研究了好多年，但依然存在半導體制冷系統(tǒng)溫度波動大這個問題。相變材料可利用相變潛熱儲能，減小冷凍空間內(nèi)的溫度波動，從而解決這個問題。

3.8 家具與內(nèi)裝材料中的應用

當前建筑與家裝領域?qū)ο嘧儍δ芗夹g與木塑材料結合的有關研究較少，利用這種技術所制得的木塑定型相變儲能材料不含有甲醛系膠粘劑，原料價格低廉，現(xiàn)作為一種代木材料，可以廣泛應用于木制品領域，具有其獨特的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展空間。

1)在家具上的應用

將木塑相變儲能材料應用于家具材料中，其物理力學性能及熱學性能均優(yōu)于普通復合材料，其彎曲和拉伸性能可達到國家標準，沖擊強度有所提高，且達到了木塑裝飾板標準要求。其制成的家具能夠有效利用太陽能和建筑中的余熱，將溫度控制在人體的舒適溫度范圍，同時增加材料的吸濕性、沖擊強度和表面硬度。

2)在內(nèi)裝上的應用

與普通的陶瓷板相比，木塑相變儲能材料板的降溫及升溫速度都低于陶瓷板，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的吸收及釋放，有效調(diào)節(jié)溫度，縮小差值。將復合材料用于室內(nèi)裝飾方面，可以做成木塑門門扇、木塑門套、木塑墻板和木塑地板。

3)在墻板上的應用

采用負載有相變儲能材料的樹脂包覆木粉、PVC塑料粉末和各種助劑的木塑復合材料具有良好的儲能保溫性能，可將環(huán)境溫度有效地控制在20～30 ℃的人體舒適范圍內(nèi)，同時具備良好的力學性能。采用上述相變儲能保溫的木塑復合材料建造的房屋可在白天吸熱，抵御室內(nèi)溫度過度上升，在夜間釋放相變潛熱保暖避寒，維持人體舒適的溫度范圍，具有冬暖夏涼、晝涼夜暖的作用，可以用來營造舒適的居住空間，對于減少能源消耗，實現(xiàn)低碳環(huán)保具有重要意義[15]。

3.9 其他應用

相變材料在應用于飛行器熱控方向上已有許多成功的方案，國內(nèi)外學者也對相變材料應用于飛行器熱控進行了一系列的研究。我國的嫦娥一號也采用了相變材料與熱管結合的熱控方案。相變材料在農(nóng)業(yè)上最典型的應用就是溫室。隨著空調(diào)能耗的逐年上升，相變材料因具有節(jié)能和削峰填谷的優(yōu)勢成為學者研究的熱點，5～12 ℃的相變材料成為常規(guī)空調(diào)蓄冷的最佳選擇。還有動力電池熱管理系統(tǒng),谷電蓄熱、電力調(diào)峰, 空調(diào)冷凝熱回收等應用。將相變材料應用在石油化工設備中，可以減少油品的損耗，延長設備的壽命，節(jié)省保溫降溫所需的費用等。

相變儲能技術已廣泛應用于民用設施、建筑節(jié)能以及新能源電力等諸多領域，甚至溫度敏感材料的運輸和保存、太空中人造衛(wèi)星等航天儀器儀表的恒溫控制，各種商業(yè)化用途的精密控溫電子器件等均可采用其降低能耗，提高效率。

未來發(fā)展趨勢可概括為: 針對不同的需求，研制出具有合適的相變溫度、高相變焓、低成本且能在長期使用過程中物理化學性能穩(wěn)定的相變材料；開發(fā)更具實用性的改善相變材料實際性能的復合相變材料制備方法，制備物化性能更穩(wěn)定、結構強度更優(yōu)的復合相變材料；注重開發(fā)更簡化的工藝流程，降低成本，促進其應用于更多場合，為提高能源利用率提供可行途徑[16]。

4 結語

當前，相變儲能材料在建筑節(jié)能、太陽能、農(nóng)業(yè)、航天、物流運輸、移動通信等領域都有著廣闊的應用前景，在綠色節(jié)能環(huán)保建筑的應用和推廣中占有舉足輕重的地位。人們越來越重視相變儲能技術的節(jié)能性、環(huán)保性及經(jīng)濟性。由于相變儲能材料的發(fā)展應用時間不是很長，因此還需要提高重視程度,積極開發(fā)與研究。相信未來相變儲能材料有很好的發(fā)展前景，應用范圍會越來越廣。