十多年前，国家石膏公司(National gypast)曾宣布，将很快推出一种新型石膏干墙，这种墙能在周期性过程中吸收和释放热量，从而降低供暖和制冷成本，当时该公司的这一声明引起了节能倡导者的注意。

该墙板，国家石膏厂计划称为ThermalCore，是围绕化学巨头BFAS的蜡基材料开发的。当化合物达到一定的温度——在这个例子中是73华氏度——它开始融化，并在这个过程中吸收热量。当材料在当天晚些时候冷却到这个过渡温度以下时，它就会凝固并释放出储存的热量。这种“相变”——从固体变成液体，然后再变回来——看起来像是一种新型建筑材料的基础，这种被动过程可以缓和温度波动，降低对供暖和制冷系统的需求。

ThermalCore于2009年在凤凰城举行的Greenbuild会议上公布。根据一项Alex Wilson报道。当时，相变材料(PCM)由封装在丙烯酸壳中的石蜡小珠组成，BSAF称之为Micronal．威尔逊认为该产品具有真正的潜力，前提是成本不会太高;“我期待着跟踪ThermalCore的推出，”他写道。

国家石膏公司并不是唯一一家探索pcm的公司。据报道，可耐福、杜邦、阿姆斯特朗和圣戈班正在开发他们自己的石蜡基PCM建筑材料。这看起来像是大事的开始。然后,什么都没有。ThermalCore从未完全商业化。可耐福是一家在美国和几个欧洲国家都有业务的跨国公司，它没有在英国销售PCM干墙，并表示，“由于需求不足”，它已从英国市场撤出。即使有其他PCM干墙处于商业开发的风口，它们似乎也没有实现。

发生了什么事?

一家名为QE2的PCM公司的研发和产品设计主管加里•格雷(Gary Gray)表示:“这是非常非常沉重的，但只名义上节省了8%或10%。”“当他们用石蜡浸渍的石膏板时，他们得到的是一支蜡烛。它像火炬一样燃烧着，他们想不出如何阻止它，除非把它变成每张150磅的重量，每张150美元。这是不切实际的。”

它比传统的干墙要贵得多，而且不容易集成到能源建模软件中。也不是所有气候区的表现都一样。它在西南部这样的地区效果更好，因为那里昼夜之间的温度波动更剧烈，但在南佛罗里达这样的气候条件下效果不佳，因为那里的夜间温度可能不够低，无法使PCM再生为固体状态。

今天，市场上没有已知的PCM干墙产品。

新方向

尽管美国国家石膏公司的增强型干墙从未获得成功，但使用pcm来改善住宅和商业建筑的能源性能的想法却从未夭折。研究正在积极进行中，许多公司已经将其产品商业化，其功能与干墙的功能相同——储存潜热能量，以减少暖通空调设备的运行时间，节省能源成本。但许多新产品使用的不是封装石蜡，而是水合盐作为相变剂。与此同时，开发新型pcm的工作仍在继续，这将特别有帮助，因为该国更严重地依赖可再生能源，并需要更有效的方式储存能源以供非高峰使用。

典型的新一代盐基pcm是QE2铂1-1/2-ft。4英尺。可以放在现有阁楼隔热层顶部或安装在墙腔内的毯子。3/8-in。厚毛毯，每平方英尺重约1磅。由硫酸钠包裹在塑料和铝箔薄膜中组成。这种毯子的零售价是每平方2美元。如果被钉子刺穿，比如房主在墙上挂一幅画时，外壳可以自我修复。

Gray和QE2的全国客户经理Preston Nix在接受电话采访时表示，与石蜡相比，这种盐化合物成本更低，单位重量的潜热容量更高，而且不具有同样的火灾风险。他们说，通过改变晶体的大小和形状，可以调整材料相变的温度，以适应特定的建筑需求。

格雷解释说，在寒冷的气候下，放在阁楼上的毯子会吸收空气中的热量，当温度下降时，毯子会释放热量，从而减少空调系统保持室内舒适温度所需的运行时间。Gray说，在气候炎热的情况下，PCM毯子可以放在房间内部和绝缘材料之间的螺柱腔中，这样它就可以吸收白天机械加热系统产生的能量，并在温度下降时将其辐射回房间。

该公司建议PCM“始终与外壳的热侧通信”。在凉爽的气候下，材料应该暴露在环境空气/阳光照射的表面，在加热的气候下，有条件的空间。

这些毯子可以被钉在墙壁的空腔中，并沿着焊接缝切割成一定尺寸，以适应奇怪的空间。

Insolcorp的“Templok的产品线也是类似的。这家北卡罗莱纳州的公司销售16英寸的产品。24日。和24-in.-sq。可用于墙壁和天花板框架的面板。买家可以从几个发生相变的温度中选择一个。此外，公司还销售PCM商用屋面板。

”ENRG毯子是Phase Change Solutions公司销售的pcm之一。它的目的是安装在吊顶。该公司表示，这种名为BioPCM的相变材料是植物性的，无毒，尽管目前还不清楚它到底是什么(该公司没有回复电话信息或电子邮件)。该公司还销售PCMS，不仅用于建筑，还用于食品配送和药品。

制造各种建筑材料的德国企业Dörken也以其产品进入了这一市场偏冷色24这是一种盐水合物，有多种形式，包括袋、球和酒窝片。该产品100%可回收，无毒，阻燃，根据Dörken。

节省能源的申索

这些产品通过在一天的不同时间吸收和释放热量来调节温度的起伏。根据Phase Change网站，使用2英尺。4英尺。吊顶上的毯子可以减少25%到35%的暖通空调成本，减少15%到20%的暖通空调设备运行时间，减少20%到25%的暖通空调循环。一个PCM毯子储存的热量和一个24英寸的毯子一样多。该公司说，它有100年以上的使用寿命。目前还不清楚这些声明背后是否有第三方测试。

QE2也做出了类似的声明，相变解决方案公司也发布了一些声明案例研究在其网站上详细介绍了使用其产品节省的能源。

格雷说:“我们能说的是，我们已经在路易斯安那州和德克萨斯州的大约40户家庭中证明，每年使用的千瓦时平均减少了20%到30%。”“回报时间各不相同。”当被问及在气候变暖的情况下是否可以节省同样的能源时，格雷说:“我认为这是可以实现的，是的。”

格雷说，目前正在进行实验室测试，以证实这些说法，但他补充说，“简单地说，答案是否定的，我们没有在现实世界中做任何测试的证据。这是在那个领域缺乏关注的结果。我们很乐意这么做。”

Dörken表示，在77华氏度的房间天花板上使用Delta Cool 24将所需的机械冷却从每平方英尺50瓦减少。m.至20W/m2，同时将内部温度分布压扁。

大卫·图普斯(David Toups)是Insolcorp公司的营销顾问，他说，在天花板上安装PCM瓷砖可以减少20%到30%的暖通空调成本。他说，美国能源部正在进行几项研究，以验证节能效果。

但是选择合适的过渡温度是性能的关键，Toups补充道。在寒冷的气候中，合适的温度可能是69华氏度，而在休斯顿或亚利桑那州，他会倾向于更高的过渡温度。在像新英格兰北部这样的寒冷地区，温度过高的PCM意味着材料永远没有机会储存热量，因为PCM不能融化。在以冷却为主的气候中，过渡温度过低意味着PCM永远不会变成固体。

“相变材料的神奇之处在于它真的会融化和冻结，”他在一次采访中说。“只要你能让这种材料从液态转变为固态，然后再转变回来，它就能像充电电池一样工作。”

前方的道路

尽管pcm的机制看起来相对简单，但将它们集成到建筑围护结构中是很复杂的，位于科罗拉多州戈尔登的国家可再生能源实验室的高级研究工程师和业务发展主管Marcus Bianchi说，他已经研究pcm超过十年了。

Bianchi在电话中说，目前的建筑能源规范没有办法解释这些材料的相变效应，只有当温度周期性波动允许pcm融化，当温度低于熔点时，它们才有效。

比安奇说:“比如说，如果外面的温度日复一日地很低，而里面的温度日复一日地很高，产品就会坐在那里什么也不做。”“你需要有周期性的温度变化，使PCM相位来回变化。如果不这样做，产品就不能给你任何东西。建筑规范没有一个规范的路径，一种方式，来适应pcm的这种短暂性。”

如今，房屋通常不使用PCM材料作为建筑组件的一个原因是，建筑规范不承认它们是绝缘材料的替代品。pcm成为比安奇所说的“精选产品”，类似于花岗岩台面，被嘲笑为不重要的装饰，但仍有助于销售房屋。pcm不是一种“漂亮的产品”，很难解释它们的好处，而石材台面和豪华浴室等化妆品功能可能立即吸引人。

“这必须在建造者层面上完成，”他在谈到将pcm纳入建筑围护结构时表示。“也许有一些非常优秀、经验丰富的建造者会这么做，是的，但很少有人对解释这样一个系统的好处感兴趣。这太复杂了。我认为复杂性是这款产品的困难之处。”

然而，在燃烧化石燃料导致气候变化的警告日益严重的推动下，美国可再生能源的爆炸式增长可能会让PCM建筑材料在未来几年更加流行。连接是什么?pcm可以变成热电池，在生产成本低的时候储存热能，在需要的时候释放热能。

“整个对可再生能源的推动正在改变游戏规则，因为可再生能源是不可分配的，”他说。“在某些时候，你有可再生能源，然后风能就会消失。你必须有存储空间。当你有很多可用的电力时，你就给系统充电，当你没有很多可用的电力时，你就用你必须使用的电荷来实际运行系统。这对电是成立的，但对热能也是成立的。热能约占美国建筑负荷的50%，电池也不便宜。如果你不能有多个电池来存储所有你需要的能量，创造一个热电池是相当有吸引力的。”

这一概念对那些分时电价的人特别有吸引力。例如，在早晨电量较低的时候，你打开空调，给建筑物外围的所有PCM充电——也就是说，把PCM调到固态。随着时间的推移，温度开始上升，PCM能够吸收热量，并变成凝胶或液体状态。这有助于减少温度波动，并推迟内部机械冷却的需要。

Bianchi继续说道:“信封中有一个非常重要的方面，也许我们还没有触及到。有能量的部分，但也有舒适的部分。实际上，你可以通过拥有更大的热质量来创造一个提供更舒适的环境，这样外部的温度波动就不会转化为内部的温度波动。”

但是，Bianchi说，选择PCM的转变温度是关键。如果材料在76华氏度熔化，而房主将恒温器设置在72华氏度，这是没有好处的，因为材料从来没有机会经历相变。事实上，比安奇参与撰写的一篇文章称，将pcm整合到建筑墙体中并不总能提高性能。“pcm的不正确应用会大幅增加建筑的能源消耗。”这份报告说．

目前，盐水合物似乎比石蜡PCMs有一些优势，包括成本更低，能量密度更高，但它们也有自己的缺点，研究人员继续研究这些和其他可能性。Bianchi说，在正在进行的项目中，是开发新一代的pcm，其过渡点可以调整，使它们在冬天和夏天一样有价值，在一系列气候和建筑类型。

优化材料

作为建筑围护结构或机械系统的一部分，pcm可以通过多种方式提高能源效率。他们中的一些人建立在最初但不幸的PCM干墙的热情之上。例如,研究人员研究了复合材料微囊化的PCMs可以与泡沫混凝土混合，这为一种新型轻质面板的出现提供了可能，这种面板可以用于建筑外部，以减少外部热量的增加。

pcm可能在暖通空调系统中被证明是有用的，这条路现在正在商业冷藏系统中被一些公司探索维京寒冷的解决方案．在英国，有一家公司叫Sunamp销售一种PCM热电池，它可以用不同的能源——太阳能电池板、地源热泵和空气源热泵——来充电，用于空间供暖或生产生活热水。这些设备使用一种叫做“Plentigrade”的PCM材料，通常是一种盐。

2009年成立的Sunamp在欧洲已经站稳了脚，上月在纽约开设了办事处。该公司总经理索蒂尔(Tom Sottile)在电话中说，公司希望今年第四季度开始在美国销售热电池。Sunamp热水器被称为Thermino，有四种尺寸，相当于20、40、60和80加仑。所有它们的占地面积都在14-1/2英寸。23日。可以用电热元件或热泵充电。充满电后，80加仑。在需要充电之前，Thermino将在140华氏度下产生80加仑的水，这个过程需要2到3个小时。

热水器只能储存几夸脱水。Sottile说，热量损失是传统水箱式热水器的一半或更少，PCM已经经过了40000次循环测试。这足够每天充电两次，持续50年。更大的模型可以用于空间供暖。

Sottile表示，该公司仍在研究定价，但他预计最大的热水器在美国上市后售价将在3000至4000美元之间。

Sunamp的产品瞄准了比安奇认为在未来几年将是关键的市场利基——在较便宜的非高峰时段储存能源，在较贵的高峰时段使用。例如，一种为空间供暖设计的模型可以存储375,000英热单位的能量。

“我们并不是建议它作为中央供暖系统的替代品，”Sottile说。“我们提议把它作为一种方法，要么在成本较低的时候储存热量，要么在峰值负荷时提供帮助。”

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斯科特·吉布森是GBA网站的特约撰稿人良好的住宅建筑杂志。