近年來，建筑能耗在總能耗中所占的比重越來越大，其中取暖和空調能耗在建筑能耗中就占據了50%~70%[1].一系列的節能技術被應用于降低建筑能耗，常用的包括墻體節能技術、屋面節能技術和門窗節能技術[2].相變儲能技術是一種潛熱儲存技術，與傳統的保溫材料相比，相變儲能材料在蓄冷、過熱保護、溫度控制和優化建筑體系方面有著獨特的優勢[3].它可以將一定形式的能量在特定的條件下貯存起來，并在特定的條件下釋放出來，這一特點使它應用于建筑節能領域時，能夠有效地降低室內溫度的波動幅度。目前，相變材料在建筑節能領域的應用主要體現在兩個方面：被動式節能，即能量邊儲存邊釋放，充分利用自然界的冷熱源儲存能量；主動式節能，即能量先儲存后釋放，借助人工冷熱源儲存能量[4].不同氣候條件的地區應當采用不同的相變儲能方式，我國人口最為密集、經濟較為發達的地區是夏熱冬冷地區，該地區室內熱舒適度較差，每年用于夏季空調和冬季采暖用的能耗巨大。受當地氣候條件限制，被動式相變儲能很難發揮作用，而主動式相變儲能對于降低該地區建筑能耗有著十分廣闊的應用前景。

1 建筑節能用相變材料的選擇與分類

被應用于建筑節能的理想相變材料必須具有以下性能：相變溫度合適、相變潛熱大、化學性能穩定、無毒害、成本低、熱物性良好等。但實際上，沒有一種相變材料可以包含以上所有性能。因此，選擇相變材料時，優先考慮的是合適的相變溫度和較大的相變焓，之后再考慮其他因素的影響。

目前，在建筑節能領域應用較多的相變材料主要包括無機相變材料、有機相變材料和復合型相變材料[5].有機類相變材料主要包括石蠟、脂肪酸、醇類等，其優點是應用溫度范圍較廣、無過冷和相分離現象、可循環利用，缺點是導熱系數低，易燃。無機類相變材料主要包括無機水合鹽、無機金屬等，其優點是單位體積潛熱儲存量大、成本低而易得、導熱性能優良、不易燃，缺點是相變時體積變化較大、有過冷及相分離現象[6].復合類相變材料主要包括有機-有機、有機-無機和無機-無機類相變材料，通過復合的方式，可以克服單一類型相變材料的缺點，因此這一方式已成為目前研究的熱點。表1列出了在建筑領域應用的常見的一些相變材料。

2 相變材料與建筑材料的復合方式

2.1直接加入法

直接加入法是指將相變材料與水泥、石膏、砂漿、混凝土等傳統建筑材料直接混合，這種方法簡便易行，經濟成本較低。但是采用這種方法必須注意以下幾點：（1）相變材料不能參與水泥的水化反應且不能與水化產物反應；（2）相變材料不能影響粘結劑和骨料之間的結合作用；（3）相變材料不能嚴重影響建筑材料的力學性能和耐久性。然而，大多數情況下直接加入法往往會導致相變材料發生泄漏，從而會與水化產物反應或者影響整個系統的力學性能和耐久度。Feld-man等[10]通過直接加入法在石膏板中摻入21%~22%的硬脂酸丁酯制成相變墻體，該墻體物理性能與普通石膏板相差不大，蓄熱能力提高了近9倍。

2.2浸滲法

浸滲法是指將混凝土、磚塊、墻板等建筑材料浸泡在液相相變材料中，通過毛細管作用吸收相變材料。李喬明[11]使用浸滲法制備了含相變石蠟的復合建筑石膏材料，發現經過100次熱循環后，相變溫度升高了4.3%,相變潛熱下降了11%,耐久性較差。因此，此種方法制備的石膏板在實際使用中有較大的局限性。

2.3封裝法

傳統的復合方式會導致相變儲能材料在與建筑材料的復合過程中出現嚴重的泄露情況，且較低的耐久性制約了相變儲能材料在建筑節能領域的應用。為了解決這一問題，科研工作者們在將相變材料加入到建筑材料中之前，先進行了一次封裝，從而可以有效地防止相變材料泄露，并且可以提高其力學性能和熱物性。常見的封裝方式包括吸附封裝和微膠囊封裝等。

2.3.1吸附封裝吸附封裝是以吸附和浸漬的方式將相變材料吸附到膨脹珍珠巖、膨脹石墨、膨潤土等多孔材料中，制備成顆粒型相變材料。多孔基體材料來源廣泛，價格便宜，制得的顆粒型相變材料有效地解決了相變材料與建筑材料的相容性問題，同時某些多孔材料還可以提高整個系統的傳熱性能。Sari等[12,13]以膨脹珍珠巖為支撐材料，分別以癸酸和月桂酸為相變材料，制備了顆粒儲能相變材料，兩種脂肪酸與珍珠巖有著很好的相容性，并且珍珠巖能夠吸附大量的相變材料，經過1000次以上的熱循環后，兩種相變材料仍然保持了良好的化學穩定性和熱穩定性。在后續的研究中[14-16],又以脂肪酸的二元復合物以及脂肪酸酯作為相變材料，與水泥、石膏、蛭石、硅藻土、珍珠巖等多孔材料復合，制備了一系列的多孔基體相變復合材料。結果表明，通過二元復合法可以得到相變溫度適宜的相變材料，而脂肪酸酯類的相變材料則具有較高的相變焓，且絕大多數的相變材料都具有良好的熱穩定性和化學穩定性。魏艷玲等[17]以膨脹珍珠巖為支撐材料，癸酸-硬脂酸二元復合物為相變材料，利用真空吸附法制備了顆粒型儲能相變材料，并將其添加到石膏基體中，制備了相變儲能石膏板。結果表明，通過真空吸附法二元復合相變材料的吸附質量分數達到了75%,且經過500次熱循環后仍然保持了良好的熱穩定性，加入2%的銅粉后，石膏板的導熱性能有了很大的提高。

2.3.2微膠囊封裝在微膠囊封裝過程中，在粒徑為1~1000μm的顆粒相變材料表面包覆一層較薄的天然或者人工合成的高分子膜，這種封裝方式可以制備出相變溫度為-10~80℃的相變材料。微膠囊封裝可以有效地防止相變材料的泄漏，增大相變材料的表面積從而提高傳熱速率。尚紅波[18]分別以原位聚合法和界面聚合法合成了十二醇/脲醛微膠囊、硬脂酸丁酯/聚脲微膠囊和硬脂酸丁酯/聚氨酯微膠囊相變材料，研究發現當采取脲醛樹脂與蜜胺樹脂復配的方式時，十二醇/脲醛微膠囊相變材料的產率從50%提高到90%以上；當芯材壁材質量之比為3∶1時，硬脂酸丁酯/聚脲微膠囊經過400次熱循環后、硬脂酸丁酯/聚氨酯微膠囊經過1000次熱循環后都具有較好的熱穩定性。蔣曉曙等[19]研究了影響石蠟-密胺樹脂微膠囊的儲熱性能、包裹效率和表觀形態的2個主要因素：三聚氰胺-甲醛的物質的量比和密胺樹脂的固含量。結果表明，當密胺樹脂固含量控制在10%~15%之間時，對膠囊合成的影響較小，當三聚氰胺-甲醛的物質的量比為1∶3時，微膠囊顆粒表面光滑，無團聚現象，對石蠟的包裹率可以達到71%.

Zhang等[20]分別以甲苯二異氰酸酯、二乙烯三胺、聚醚胺為油溶性單體，正十八烷為芯材，苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物為乳化劑，乙二胺為水溶性單體，氯化鈉為成核劑，使用界面聚合法制備了正十八烷/聚脲相變微膠囊材料。其中，以聚醚胺為單體制備的微膠囊比其他兩者具有更光滑的表面形態，更窄的粒徑分布，更高的封裝效率和反滲透能力，但熱穩定性相對較差。