（四）相變貯能的應(yīng)用進(jìn)展
相變貯能具有廣闊的應(yīng)用背景，它可以應(yīng)用于化工、空調(diào)、采暖、建筑、工業(yè)等行業(yè)，而新型貯熱材料目前主要用于以下兩方面。
1．在建筑中的應(yīng)用
隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于居住條件的要求也越來(lái)越高，同時(shí)，能源短缺日益嚴(yán)重；于是，相變材料與合理利用太陽(yáng)能相結(jié)合為此提供了一種既提高建筑物舒適度，又降低能源消耗和對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的有效途徑。
在建筑上利用太陽(yáng)能一般有兩種方式：主動(dòng)式和被動(dòng)式。兩種方式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均由以下幾部分組成：集熱器、貯熱裝置、散熱器和輔助能源。無(wú)論在哪種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，使用相變材料作為貯熱介質(zhì)都具有明顯的好處。
近年來(lái)對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)房的研究越來(lái)越多，因?yàn)橹鲃?dòng)式需要通過(guò)泵或風(fēng)機(jī)來(lái)輸送換熱介質(zhì)，被動(dòng)式系統(tǒng)則原則上不用泵或風(fēng)機(jī)，它利用建筑材料的貯熱能力來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)的熱波動(dòng)，使溫度維持在較舒適的范圍內(nèi)，這樣可以真正起到節(jié)能、降噪、保護(hù)環(huán)境的作用。
一般將相變材料引入建筑物墻板中的方法有：① 將相變材料密封在由鐵或塑料制成的合適的容器中；②將相變材料密封在建筑材料中；③將相變材料直接與建筑材料混合。其中第三種方法由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性質(zhì)更均勻，更易于做成各種形狀和大小的建筑構(gòu)件，以滿足不同的需要，故已成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
可見(jiàn)，固—固相變材料特別適合于以第三種方法引入被動(dòng)式太陽(yáng)房中，因?yàn)樗谙嘧冞^(guò)程中不生成液相，只需將建筑材料浸在其溶液中，吸收飽和后使溶劑蒸發(fā)完即可使用，而不需考慮密封問(wèn)題。美國(guó)研究了多元醇及其混合物的熱物性及其在Trombe墻中的應(yīng)用；芬蘭愛(ài)司堡技術(shù)中心研究了常用建筑材料（石灰板、木屑板、多孔墻板、多孔水泥磚、水泥—沙—石灰合成磚等）對(duì)相變材料（羧酸、多元醇）的吸收問(wèn)題。由于羧酸是固—液相變，建筑材料吸飽羧酸后必需涂一層密封存層；而多元醇則不需要，但其缺點(diǎn)是建材對(duì)它的吸收能力差，因而制成的構(gòu)件熱容較小。
此外，熔點(diǎn)被認(rèn)為是被動(dòng)式潛熱貯熱優(yōu)化運(yùn)行中重要的參數(shù)之一。佳熔化溫度取決于氣候條件，較典型的值在20℃~25℃的范圍內(nèi)。PCM墻的熔化溫度可以調(diào)節(jié)在與氣候條件特定的佳溫度相差±1℃的范圍內(nèi)，以便使貯熱性能佳。非佳熔化溫度將大大降低潛熱貯存密度，偏差3℃就會(huì)造成50%左右的損失。在建筑應(yīng)用中，相變材料的熔點(diǎn)應(yīng)接近所需求的室溫。因此，開(kāi)發(fā)研制適合建筑、空調(diào)等應(yīng)用的具有較低轉(zhuǎn)變溫度的多元醇，乃是一個(gè)值得研究的課題。
2．在日用品中的應(yīng)用
早在上個(gè)世紀(jì)人們就已經(jīng)利用相變貯熱材料做成“熱瓶” 用于人體取暖。1965年，美國(guó)的Mavleous 和Desy獲得一項(xiàng)專利，他們利用相變材料制成了具有加熱背墊的衣服，其中以融熔鋰水合鹽作為熱源，水在背墊中與其換熱，并將熱送到衣服各處?？梢栽O(shè)想，如果把多元醇等固—固相變材料與棉紗等服裝原料相混合，那么一種新型的保暖材料即將問(wèn)，“冬暖夏涼”的衣服可能不再是幻想。
關(guān)于新型貯熱相變材料在化工領(lǐng)域和其它工業(yè)部門的應(yīng)用還有待于針對(duì)具體情況進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
二 管道的保溫
（一）管道保溫的意義
節(jié)能是能源開(kāi)發(fā)的另一個(gè)重要方面，自能源短缺以來(lái)日益引起人們的重視，被稱為“第五能源”。節(jié)能技術(shù)有許多種(例如把以上所說(shuō)的相變材料用于回收工業(yè)廢熱、吸收汽車尾汽等方面能起到節(jié)能和環(huán)保雙重作用)，而其中，近十年迅速發(fā)展起來(lái)的保溫材料節(jié)能技術(shù)，由于節(jié)能效果顯著，非常引人矚目。
保溫，是指為減少保溫對(duì)象的內(nèi)部熱源向外部傳遞熱量而采取的一種工藝措施。另一方面，為減少對(duì)象的外部熱源向?qū)ο髢?nèi)部傳遞熱量而采取的工藝措施稱為保冷（或隔熱）。但習(xí)慣上，人們往往不加以區(qū)別而統(tǒng)稱為保溫。保溫不僅用于電力、冶金、石油、化工、輕工等部門的熱力設(shè)備和管道系統(tǒng)中，還廣泛用于交通運(yùn)輸、建筑、制冷和深冷工程中。
保溫主要有以下方面的意義：①減少熱能損耗，節(jié)約燃料：據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電站中采取良好的保溫與未采取保溫相比，前者可使熱損失降低96-97%；②保證生產(chǎn)工藝流程的需要，提高設(shè)備能力；③改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；④延長(zhǎng)設(shè)備和管道的運(yùn)行期限；⑤保持低溫，減少冷量損失；⑥預(yù)防水管凍裂；⑦吸聲和隔振；⑧加快建筑工程進(jìn)展，降低建筑成本：這是由于在墻體內(nèi)采用了保溫材料，使建筑物具有了工程進(jìn)度快、建筑成本低、材料消耗少、結(jié)構(gòu)重量輕、勞動(dòng)量小等特點(diǎn)。
加強(qiáng)工業(yè)、建筑保溫，是各國(guó)普遍采用的有效節(jié)能措施之一。目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如英、美、日、聯(lián)邦德國(guó)等，都先后制定了合理使用與節(jié)約能源的法律，強(qiáng)調(diào)工業(yè)和民用建筑中必須執(zhí)行隔熱標(biāo)準(zhǔn)。例如，美國(guó)的一些石油化工、煉油廠等采用國(guó)家規(guī)定的保溫層厚度后，節(jié)約能源30-40%；如果美國(guó)整個(gè)工業(yè)界都采用國(guó)家規(guī)定的厚度，則全國(guó)每年可節(jié)約相當(dāng)于3180萬(wàn)加侖的油。雖然增加了隔熱層厚度，使工程投資增加，但熱損失顯著減少，二、三年即可回收。
我國(guó)保溫材料和保溫技術(shù)發(fā)展較快，雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還不夠，但據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，主要保溫材料的年產(chǎn)量已近500萬(wàn)米3，其中建筑用300萬(wàn)米3，工業(yè)用100萬(wàn)米3左右，主要用于石油、化工、電力、冶金、輕紡等工業(yè)設(shè)施及城市熱網(wǎng)，近幾年來(lái)又自己研制或引進(jìn)一些新型保溫材料，并在許多工業(yè)部門都已開(kāi)展了保溫與節(jié)能的研究和推廣工作。
（二）新型保溫材料的性質(zhì)及用途
我國(guó)保溫材料的發(fā)展經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制和發(fā)展三個(gè)階段。解放初，我國(guó)是從蘇聯(lián)進(jìn)口石棉板；第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期開(kāi)始自行生產(chǎn)焙燒礦土；五十年代末出現(xiàn)了礦渣棉、泡沫混凝土和粉煤灰制品；六十年代是蛭石；七十年代是珍珠巖；到七十年代后期是微孔硅酸鈣、硅酸鋁纖維和巖棉制品；近年來(lái)又出現(xiàn)了一些新型保溫材料。其發(fā)展趨勢(shì)是：容重越來(lái)越輕，導(dǎo)熱系數(shù)越來(lái)越低，耐溫性越來(lái)越高，保溫性能越來(lái)越好。
1．復(fù)合硅酸鹽
近年來(lái)出現(xiàn)的復(fù)合硅酸鹽絕熱保溫材料，是一種微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的靜電型無(wú)機(jī)保溫隔熱材料,其主要原料采用一種含鋁鎂硅酸鹽的特種非金屬礦,摻和一定數(shù)量的輔助原料和填充料,再加入適量的化學(xué)添加劑,采用新工藝、新技術(shù)配制而成,可取代蛭石、珍珠巖、礦（巖）棉、泡沫石棉等傳統(tǒng)保溫材料，被專家譽(yù)為新一代保溫材料。它具有如下特點(diǎn)：
①容重小，封閉性能好，導(dǎo)熱系數(shù)低，因而保溫效果比傳統(tǒng)材料明顯增強(qiáng)；
②用材厚度小，可減輕設(shè)備的荷重，而且有利于設(shè)備探傷和減少工程造價(jià)；
③耐熱溫度高，適用于熱表面溫度800℃內(nèi)熱設(shè)備，且不開(kāi)裂、不變形、不粉化，耐酸堿；
④粘接強(qiáng)度好，能很好地與熱金屬表面吸附貼合，當(dāng)設(shè)備熱脹冷縮時(shí)不易脫落；
⑤由自身理化性能決定無(wú)粉塵、無(wú)毒、無(wú)刺激性、不污染環(huán)境、不傷害人體、不腐蝕設(shè)備。
生產(chǎn)中絕熱材料可做成多種形式的產(chǎn)品（如膏體涂料、成形板材、粉料、可澆注型等），以適應(yīng)各種用途。其中復(fù)合硅酸鹽膏體涂料特別適合于各種異形設(shè)備的保溫，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備表面吸附性好，施工方便且無(wú)施工縫，水汽不易進(jìn)入夾層故不易造成腐蝕。
現(xiàn)已有由四川省、江縣建筑材料公司生產(chǎn)的JGC-700復(fù)合硅酸鹽隔熱保溫材料；由南京寧川節(jié)能材料廠生產(chǎn)的FGB-800、BW-（N）-1208型復(fù)合硅酸鹽保溫絕熱材料等。表6中列出了它們的一些特性參數(shù)。
相變貯能具有廣闊的應(yīng)用背景，它可以應(yīng)用于化工、空調(diào)、采暖、建筑、工業(yè)等行業(yè)，而新型貯熱材料目前主要用于以下兩方面。
1．在建筑中的應(yīng)用
隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于居住條件的要求也越來(lái)越高，同時(shí)，能源短缺日益嚴(yán)重；于是，相變材料與合理利用太陽(yáng)能相結(jié)合為此提供了一種既提高建筑物舒適度，又降低能源消耗和對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的有效途徑。
在建筑上利用太陽(yáng)能一般有兩種方式：主動(dòng)式和被動(dòng)式。兩種方式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均由以下幾部分組成：集熱器、貯熱裝置、散熱器和輔助能源。無(wú)論在哪種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，使用相變材料作為貯熱介質(zhì)都具有明顯的好處。
近年來(lái)對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)房的研究越來(lái)越多，因?yàn)橹鲃?dòng)式需要通過(guò)泵或風(fēng)機(jī)來(lái)輸送換熱介質(zhì)，被動(dòng)式系統(tǒng)則原則上不用泵或風(fēng)機(jī)，它利用建筑材料的貯熱能力來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)的熱波動(dòng)，使溫度維持在較舒適的范圍內(nèi)，這樣可以真正起到節(jié)能、降噪、保護(hù)環(huán)境的作用。
一般將相變材料引入建筑物墻板中的方法有：① 將相變材料密封在由鐵或塑料制成的合適的容器中；②將相變材料密封在建筑材料中；③將相變材料直接與建筑材料混合。其中第三種方法由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性質(zhì)更均勻，更易于做成各種形狀和大小的建筑構(gòu)件，以滿足不同的需要，故已成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
可見(jiàn)，固—固相變材料特別適合于以第三種方法引入被動(dòng)式太陽(yáng)房中，因?yàn)樗谙嘧冞^(guò)程中不生成液相，只需將建筑材料浸在其溶液中，吸收飽和后使溶劑蒸發(fā)完即可使用，而不需考慮密封問(wèn)題。美國(guó)研究了多元醇及其混合物的熱物性及其在Trombe墻中的應(yīng)用；芬蘭愛(ài)司堡技術(shù)中心研究了常用建筑材料（石灰板、木屑板、多孔墻板、多孔水泥磚、水泥—沙—石灰合成磚等）對(duì)相變材料（羧酸、多元醇）的吸收問(wèn)題。由于羧酸是固—液相變，建筑材料吸飽羧酸后必需涂一層密封存層；而多元醇則不需要，但其缺點(diǎn)是建材對(duì)它的吸收能力差，因而制成的構(gòu)件熱容較小。
此外，熔點(diǎn)被認(rèn)為是被動(dòng)式潛熱貯熱優(yōu)化運(yùn)行中重要的參數(shù)之一。佳熔化溫度取決于氣候條件，較典型的值在20℃~25℃的范圍內(nèi)。PCM墻的熔化溫度可以調(diào)節(jié)在與氣候條件特定的佳溫度相差±1℃的范圍內(nèi)，以便使貯熱性能佳。非佳熔化溫度將大大降低潛熱貯存密度，偏差3℃就會(huì)造成50%左右的損失。在建筑應(yīng)用中，相變材料的熔點(diǎn)應(yīng)接近所需求的室溫。因此，開(kāi)發(fā)研制適合建筑、空調(diào)等應(yīng)用的具有較低轉(zhuǎn)變溫度的多元醇，乃是一個(gè)值得研究的課題。
2．在日用品中的應(yīng)用
早在上個(gè)世紀(jì)人們就已經(jīng)利用相變貯熱材料做成“熱瓶” 用于人體取暖。1965年，美國(guó)的Mavleous 和Desy獲得一項(xiàng)專利，他們利用相變材料制成了具有加熱背墊的衣服，其中以融熔鋰水合鹽作為熱源，水在背墊中與其換熱，并將熱送到衣服各處?？梢栽O(shè)想，如果把多元醇等固—固相變材料與棉紗等服裝原料相混合，那么一種新型的保暖材料即將問(wèn)，“冬暖夏涼”的衣服可能不再是幻想。
關(guān)于新型貯熱相變材料在化工領(lǐng)域和其它工業(yè)部門的應(yīng)用還有待于針對(duì)具體情況進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
二 管道的保溫
（一）管道保溫的意義
節(jié)能是能源開(kāi)發(fā)的另一個(gè)重要方面，自能源短缺以來(lái)日益引起人們的重視，被稱為“第五能源”。節(jié)能技術(shù)有許多種(例如把以上所說(shuō)的相變材料用于回收工業(yè)廢熱、吸收汽車尾汽等方面能起到節(jié)能和環(huán)保雙重作用)，而其中，近十年迅速發(fā)展起來(lái)的保溫材料節(jié)能技術(shù)，由于節(jié)能效果顯著，非常引人矚目。
保溫，是指為減少保溫對(duì)象的內(nèi)部熱源向外部傳遞熱量而采取的一種工藝措施。另一方面，為減少對(duì)象的外部熱源向?qū)ο髢?nèi)部傳遞熱量而采取的工藝措施稱為保冷（或隔熱）。但習(xí)慣上，人們往往不加以區(qū)別而統(tǒng)稱為保溫。保溫不僅用于電力、冶金、石油、化工、輕工等部門的熱力設(shè)備和管道系統(tǒng)中，還廣泛用于交通運(yùn)輸、建筑、制冷和深冷工程中。
保溫主要有以下方面的意義：①減少熱能損耗，節(jié)約燃料：據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電站中采取良好的保溫與未采取保溫相比，前者可使熱損失降低96-97%；②保證生產(chǎn)工藝流程的需要，提高設(shè)備能力；③改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；④延長(zhǎng)設(shè)備和管道的運(yùn)行期限；⑤保持低溫，減少冷量損失；⑥預(yù)防水管凍裂；⑦吸聲和隔振；⑧加快建筑工程進(jìn)展，降低建筑成本：這是由于在墻體內(nèi)采用了保溫材料，使建筑物具有了工程進(jìn)度快、建筑成本低、材料消耗少、結(jié)構(gòu)重量輕、勞動(dòng)量小等特點(diǎn)。
加強(qiáng)工業(yè)、建筑保溫，是各國(guó)普遍采用的有效節(jié)能措施之一。目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如英、美、日、聯(lián)邦德國(guó)等，都先后制定了合理使用與節(jié)約能源的法律，強(qiáng)調(diào)工業(yè)和民用建筑中必須執(zhí)行隔熱標(biāo)準(zhǔn)。例如，美國(guó)的一些石油化工、煉油廠等采用國(guó)家規(guī)定的保溫層厚度后，節(jié)約能源30-40%；如果美國(guó)整個(gè)工業(yè)界都采用國(guó)家規(guī)定的厚度，則全國(guó)每年可節(jié)約相當(dāng)于3180萬(wàn)加侖的油。雖然增加了隔熱層厚度，使工程投資增加，但熱損失顯著減少，二、三年即可回收。
我國(guó)保溫材料和保溫技術(shù)發(fā)展較快，雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還不夠，但據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，主要保溫材料的年產(chǎn)量已近500萬(wàn)米3，其中建筑用300萬(wàn)米3，工業(yè)用100萬(wàn)米3左右，主要用于石油、化工、電力、冶金、輕紡等工業(yè)設(shè)施及城市熱網(wǎng)，近幾年來(lái)又自己研制或引進(jìn)一些新型保溫材料，并在許多工業(yè)部門都已開(kāi)展了保溫與節(jié)能的研究和推廣工作。
（二）新型保溫材料的性質(zhì)及用途
我國(guó)保溫材料的發(fā)展經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制和發(fā)展三個(gè)階段。解放初，我國(guó)是從蘇聯(lián)進(jìn)口石棉板；第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期開(kāi)始自行生產(chǎn)焙燒礦土；五十年代末出現(xiàn)了礦渣棉、泡沫混凝土和粉煤灰制品；六十年代是蛭石；七十年代是珍珠巖；到七十年代后期是微孔硅酸鈣、硅酸鋁纖維和巖棉制品；近年來(lái)又出現(xiàn)了一些新型保溫材料。其發(fā)展趨勢(shì)是：容重越來(lái)越輕，導(dǎo)熱系數(shù)越來(lái)越低，耐溫性越來(lái)越高，保溫性能越來(lái)越好。
1．復(fù)合硅酸鹽
近年來(lái)出現(xiàn)的復(fù)合硅酸鹽絕熱保溫材料，是一種微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的靜電型無(wú)機(jī)保溫隔熱材料,其主要原料采用一種含鋁鎂硅酸鹽的特種非金屬礦,摻和一定數(shù)量的輔助原料和填充料,再加入適量的化學(xué)添加劑,采用新工藝、新技術(shù)配制而成,可取代蛭石、珍珠巖、礦（巖）棉、泡沫石棉等傳統(tǒng)保溫材料，被專家譽(yù)為新一代保溫材料。它具有如下特點(diǎn)：
①容重小，封閉性能好，導(dǎo)熱系數(shù)低，因而保溫效果比傳統(tǒng)材料明顯增強(qiáng)；
②用材厚度小，可減輕設(shè)備的荷重，而且有利于設(shè)備探傷和減少工程造價(jià)；
③耐熱溫度高，適用于熱表面溫度800℃內(nèi)熱設(shè)備，且不開(kāi)裂、不變形、不粉化，耐酸堿；
④粘接強(qiáng)度好，能很好地與熱金屬表面吸附貼合，當(dāng)設(shè)備熱脹冷縮時(shí)不易脫落；
⑤由自身理化性能決定無(wú)粉塵、無(wú)毒、無(wú)刺激性、不污染環(huán)境、不傷害人體、不腐蝕設(shè)備。
生產(chǎn)中絕熱材料可做成多種形式的產(chǎn)品（如膏體涂料、成形板材、粉料、可澆注型等），以適應(yīng)各種用途。其中復(fù)合硅酸鹽膏體涂料特別適合于各種異形設(shè)備的保溫，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備表面吸附性好，施工方便且無(wú)施工縫，水汽不易進(jìn)入夾層故不易造成腐蝕。
現(xiàn)已有由四川省、江縣建筑材料公司生產(chǎn)的JGC-700復(fù)合硅酸鹽隔熱保溫材料；由南京寧川節(jié)能材料廠生產(chǎn)的FGB-800、BW-（N）-1208型復(fù)合硅酸鹽保溫絕熱材料等。表6中列出了它們的一些特性參數(shù)。