【技术前沿】助力“双碳”目标,响应低能耗绿色建筑趋势,一种粉煤灰及其它固体废渣复合相变材料免烧轻骨料新工艺介绍
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【技术前沿】助力“双碳”目标,响应低能耗绿色建筑趋势,一种粉煤灰及其它固体废渣复合相变材料免烧轻骨料新工艺介绍

发布:02-13 19:45  浏览次数:429次  

 


一、前言

    当今世界三大问题是人口、资源和环境问题,资源问题又以能源为首要问题。能源是工业生产的命脉,是提高人类生活质量促进经济发展、带动整个社会进步、人类生存和发展潜力基础,但也是碳排放的最主要来源,又直接影响环境问题。建筑使用能耗,指采暖、空调、通风、照明、炊事、家用电器和热水供应的能耗。世界能源总能耗中建筑物能耗约占11%-25%。与发达国家相比,我国的建筑总能耗占全国总能耗的比例并不高,但单位建筑面积耗能过高。我国单位建筑面积釆暖面积能耗是相近气候条件下发达国家的三倍左右。近年来,在我国,空调的使用明显上升,由于我国建筑围护结构保温性能差,再加上空调系统本身的效率问题,使得空调耗能急剧上升。在炎热的夏季,空调巳成为建筑耗能的主体。有关统计数据表明,全国每年空调用掉的能耗要一座三峡水电站的全部发电量。建筑物能耗是一种不创造产值也不增加利润的消耗,其费用更不能进入生产成本,最大限度地降低建筑能源消耗对节约能源和减排降碳有着十分重要的意义。


    发展超低能耗建筑,是建筑行业低碳转型的重要途径。“建筑运行碳排放占国家总碳排放的20%左右,如果计算隐含碳排放,则接近40%。为实现建筑碳达峰碳中和,最主要措施就是推动新建建筑实现超低能耗建筑。” 中国建筑科学研究院专业总工程师徐伟在央视采访中表示。住房和城乡建设部标准定额司司长田国民表示,住建部将制定强制性标准,不断提高建筑节能水平,在适宜的气候区,全面强制推动超低能耗建筑。


   将于今年4月1日起实施的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》,是首个建筑行业碳排放强制性指标,全部条文必须严格执行。该规范将建筑碳排放计算纳入强制要求,并规定新建居住建筑和公共建筑评价设计能耗水平应在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30%和20%。超低能耗建筑相关技术能够节约能源,减少污染物排放,在大力推进建筑行业绿色低碳转型的当下,国家和各省市纷纷发布政策大力倡导并激励超低能耗建筑发展,助力“双碳”目标的实现。


      在坚持安全降碳,保障能源安全的前提下,大力实施可再生能源替代,加快构建清洁低碳安全高效的能源体系也是国家推崇的。太阳能是一种最有应用前景的可再生天然能源,资源丰富,无污染但太阳能在时间和空间上的分布与采暖的需求不完全一致。因此可以利用储热装置或者储热材料先把太阳能储存起来需要时候再释放能量,这样就可以很好解决能量在时间和空间上供求关系本发明研发的“一种废渣复合相变储能材料免烧轻集料制备工艺”,本工艺利用粉煤灰等固体废渣制作复合相变储能免烧轻骨料。而这种相变储能轻骨料发生相变时吸收或释放的大量相变潜热正好满足了这种要求。


二,粉煤灰渣复合相变储能免烧轻骨料的主要特点:

      1,粉煤灰渣复合相变储能材料免烧轻骨料环保节能

      粉煤灰渣复合相变储能免烧轻骨料主要采用粉煤灰、各种尾矿粉、建筑垃圾粉、赤泥、铝渣、废陶瓷、废石粉、磷石膏、脱硫石膏、电石渣、锰渣粉、磷渣粉、煤矸石粉等固体废弃物来生产(注:以上固体废弃物可几种一起共同使用,也可分别使用),生产过程中由于不烧结,因而不造成环境二次污染。粉煤灰渣复合相变储能免烧轻骨料,一般呈圆球状或不规则状,表皮粗糙而坚硬,呈青灰色,内部有细微气孔,呈灰黑色,其主要特点是容重轻(500-900千克/m3),强度高(筒压强度0.5-5.5Mpa),导热系数低,耐火度高,化学稳定性和耐久性能好。


并可以根据用户的要求调整配方来满足在需要范围内的不同容重、不同强度、不同颗粒级配的要求。

粉煤灰渣复合相变储能免烧轻骨料堆圾


2,可利用最有应用前景的可再生天然能源太阳能为人类服务

粉煤灰渣复合相变储能免烧轻骨料,是一种可以利用太阳能的优质相变储能材料,太阳能是一种最有应用前景的可再生天然能源,资源丰富,无污染,但太阳能在时间和空间上的分布与采暖的需求不完全一致。粉煤灰渣复合相变储能材料免烧轻骨料,可以实现能量在不同空间上的迁移,满足人们的多种需求,起到建筑节能的作用。


三,相变储能免烧轻骨料在建筑材料中的主要应用:

相变储能轻骨料在建筑材料中的应用,根据不同的建材基体可以分为三类:一是利用粉煤灰等工矿废渣制成相变储能免烧轻骨料(简称:相变免烧陶粒或相变轻骨料),主要用作其他相变储能建筑材料的相变轻骨料;二是以相变免烧陶粒为轻骨料制成复合相变储能墙板,主要用作外墙和内墙材料;三是相变免烧陶粒为轻骨料制成相变储能混凝土砖、砌块、板材等,主要用作外墙体材料;四是相变免烧陶粒为轻骨料和保温隔热材料为基材,来制备高效节能型建保温隔热材料。相变储能墙板、砖、砌块等不改变传统建筑材料原有的作为建筑结构材料而承受荷载的功能,而同时具有较大的蓄热(冷)的能力。它能够吸收和释放热(冷)能,能用标准生产设备生产,在经济效益上具有竟争性。

相变储能免烧轻骨料全轻混凝土墙板


相变储能免烧轻骨料全轻混凝土墙板堆场  


四,相变储能墙体主要优点:

相变储能墙体主要由:相变免烧陶粒为轻骨料制成复合相变储能墙板、砌块、砖、相变免烧陶粒为轻骨料制成相变储能混凝土外墙材料制成。

釆用了相变储能墙体的房间,在夏天,当白天室内温度高于相变温度时,相变储能墙体中的相变材料发生相变、融化,吸收室内多余的热量,从而降低了房间空调冷负荷,相应地也减少了了对空调系统的初期投资和运行维护费用;当夜间温度下降到相变温度以下时,相变材料发生相变,相变储能墙体将白天储存的热量释放出来。由于釆用了相变材料,使得围护结构的热惰性增大效果,因此提高了室内环境的热舒适性;还可以充分利用自然能源(太阳能和夜间冷风),实现空调和釆暖负荷的“削峰填谷”,降低空调和采暖设备的开启频率,实现真正意义的建筑节能。


五,复合相变墙体的节能功能分析

复合到建筑材料中的相变材料在其相变温度下发生相转变,可以吸收环境的热量,并在低于相变温度时向外释放热量,具有温高自动调节作用。相变墙体可以增强建筑结构的蓄热能力、储存太阳能,降低夏季室内最高温度,提高冬季室内最底温度;减少室内空气温度波动、较长时间保持所需温度、提高人体舒适度。


建筑空调的集中使用巳成为夏季和冬季电力峰谷差和电力供应紧张的重要原因之一。利用相变储能复合材料的储能功能和隔热功能还可以大幅度降低建筑物空调对电能的消耗。在凉爽的夜间使用处于电网负荷低的廉价电能为相多储能复合材料构成的屋顶制冷,将冷量储存在其中,用于白天阻隔室外的热量,这可以转移高峰用电负荷,在电力上“削峰填行”,夜间由于室外温度较低空调的制冷效率比白天高,因此不仅可以利用分时电价而为用户节省了电费,还能真正的减少电能的消耗。缓解了建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾。使得相变技术的发展成为一种解决电力供需时间问题的方法。


这里所说的复合相变墙体包括相变墙板以及附着于其上的结构主体如砖墙等。


 相变储能免烧轻骨料全轻混凝土墙板农用大棚


 相变储能免烧轻骨料混凝土扁园孔墙板别墅


六,相变材料在建筑节能的市场价值:

 相变储能建筑材料可以减少建筑耗能对环境的负面影响,在建筑节能领域提供利自然能源的新方式。相变材料及相变储能在建筑节能中应用,不但可以有效的降建筑能耗,同时也为太阳能等低成本清洁能在供暖、空调系统中的应用创造了条件。


相变材料作为一种在建筑节能领域的新型产品,无论是节能效率还是使用成本都具有很大的优势和市场价值。传统的保温材料节能效果低于30%,如果要达到更好的效果,只有增施工厚度,这样不但增加了成本,而且墙体负荷加大,施工难度加大。与目前保温效果较为突出的聚氨酯(PU)比较,相变材料使用成本更低,每平方米约为50~80元,而且施工简单无需单独涂层。与聚苯板(EPS)相比价格稍高,但施工成本、节能效率、建筑物安全效率综合比较远远优于笨拙的聚苯板。目前我国城乡新建筑面积每年约20亿平方米的庞大市场,将为新型相变建筑节能材料提供推广空间。另外,改善室内舒适度的程度是建筑节能材料重要的衡量指标,因此相变材料的控温效果为其发展应用提供了最好的保障。    


目前在国内,相变材料在建筑节能领域的应用产品处于起步阶段,但其发展速度非常快,带来的社会效益和经济效益也很可观。以年产2万立方米相变建筑节能材料的小规模生产进行核算,投资额约为300万元,而一年的直接纯收益约为600万元;如果核算为社会带来的经济效益,每年可直接节约电耗600万千瓦时,以原煤发电来算,相当于大约可减排60吨二氧化硫、6000吨二氧化碳。由于相变建筑节能材料所釆用工艺简单、设备国内领先,技术成熟可靠,又有很好的经济效益和社会效益,因此需要重点关注、支持,尽早实现国内新型建筑节能材料的推广应用。

相变储能免烧轻骨料全轻混凝土墙板轻钢别墅


七,结论

相变储能技术在建筑节能和暖通空调领域中有着重要的应用。相变储能建筑材料不仅具备传统建筑材料的建材功能,而且具有节能保温的绿色环保功能,是当今国际绿色建材研究的新热点之一,将其应用于建筑节领域不但可以提高围护结构的蓄热能力,降低室内温度波动幅度,减少建筑供暖、空调设备的运行时间,达到节能降耗和提高舒适度的目的;可以使建筑物供暖空调设备利用夜间廉价电运行,以供全天的釆暖或制冷,起到电力“削峰填谷”作用。同,在建筑物中釆用相变蓄能围护结构,可以减少维护结构厚度,从而达到减轻建筑物自重、节约建筑材料的目的。可以预测,这种自调温功能相变储能建筑材料在未来建筑领域将具有很好的市场前景和竟争优势,必然会对新型节能及功能建材技术产生深远的影响。


注:本技术来自绿动云平台粉煤灰圈云端服务站,如有需求请微信或电话联系:
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