相变蓄热材料：建筑节能与温度舒适的双重解决方案

夏季空调制冷、冬季供暖在提升居住舒适度的同时，也带来了显著的能源消耗。据《中国建筑节能年度发展研究报告2025》统计，2023年我国建筑运行商品能耗达11.7亿吨标准煤，约占全国能源消费总量的20%；建筑用电量超过2.5万亿千瓦时，占全社会用电量的27%。为应对这一挑战，研究人员将相变蓄热材料应用于建筑材料中，利用材料相变过程中吸收或释放热量的特性来调节室内温度，在实现“冬暖夏凉”居住体验的同时，有效降低建筑运行能耗。

一、原理：被动的“温度调节器”

相变蓄热材料在物态变化（固态↔液态）过程中，能够吸收或释放大量潜热，而自身温度几乎保持不变。将其复合于石膏板、混凝土等常规建材中，相当于为建筑装上了一套无需外部能源驱动的“被动式温控系统”：

• 夏季工况：当室温升高至相变点时，材料融化并吸收室内多余热量，延缓温度上升。研究表明，采用相变储能石膏板或储能混凝土，夏季室内温度最多可降低约4℃，显著减少空调运行时间。

• 冬季工况：当室温下降时，材料凝固并释放储存的热量，补偿室内热损失，降低供暖系统负荷。

二、建筑用相变材料的关键性能要求

为满足建筑领域的实际应用需求，相变蓄热材料需具备以下特性：

• 相变潜热足够大，确保单位质量材料具有较高的储热能力；

• 相变温度处于人体舒适区间（25℃~28℃），与室内温控目标相匹配；

• 过冷度小，循环稳定性好，保证长期使用性能不衰减；

• 无毒无害，与建筑基材兼容性好；

• 价格合理，具备工程推广应用的经济可行性。

三、应用形式：微胶囊复合建材

目前，相变蓄热材料在建筑中的主要应用形式为相变微胶囊，即通过微胶囊化技术将相变材料包裹为微米级胶囊，再与石膏粉、混凝土等基材混合，制备成相变储能石膏板或相变储能混凝土构件。这种复合方式既保护了相变材料，又避免了液态泄漏对建筑结构的影响。

四、综合效益与应用前景

相变蓄热材料在建筑中的应用并非取代空调或暖气，而是通过被动储热-放热的缓冲作用，减少室内温度波动，降低对主动式温控设备的依赖，从而带来多方面效益：

• 节能省电：减少空调和供暖设备的运行时长与负荷；

• 平衡电网：降低峰时用电需求，缓解电网压力；

• 减碳降耗：助力建筑领域“双碳”目标实现；

• 提升舒适性：避免空调直吹和骤冷骤热带来的不适感。

在绿色建筑理念与“双碳”政策的双重驱动下，相变蓄热材料已从实验室研究走向实际工程应用。随着技术成熟与成本下降，越来越多的建筑将集成这一智能温控功能，在提升居住体验的同时，为全社会节能减排贡献力量。