1 成果简介

有机相变蓄能复合材料是由有机相变材料（如石蜡）和高分子支撑和封装基体组成的复 合材料，通过有机相变材料的固-液相变储存或释放热量。由于高分子材料的微封装和支撑 作用，使得分散于其中的有机相变材料发生固液相变时仍能保持原有形状。该类材料有以下 特点：

l 无需外部封装，可直接使用；

l 相变前后材料能保持其形状和强度；

l 材料的导热系数可在一定范围内调节，对外界温度变化响应及时；

l 材料具有良好的阻燃特性。

l 应用前景广阔，包括但不限于太阳能储存、建筑节能、冷热防护、电子元器件温度 管理、低温储存、电力调峰、工业余热回收利用、智能服装等领域

本课题组还开发了有机相变蓄能复合材料的连续生产设备和生产工艺，已实现小批量连 续示范生产。

随着我国经济发展和人民生活水平的提高，我国建筑面积增长迅速，相应地，建筑能耗 也大幅度增长，到 2020 年预计将占社会总能耗的 1/3。因此，在国务院发布的《能源发展战 略行动计划（2014-2020 年）》中，节能的绿色建筑已被列为重点发展领域。

本项目开发的有机相变蓄能复合材料可以充分利用太阳能和谷电等自然和低价能源，通

过光热转换和电热转换来实现建筑采暖。太阳能具有不连续和不稳定的问题，存在供给和需 求不匹配的矛盾。有机相变蓄能复合材料可以将太阳能蓄存起来，在需要时释放，从而解决 这些问题。在采用分时电价的地区，还可以利用有机相变蓄能复合材料进行谷电蓄能采暖， 平抑峰谷差。通过充分利用清洁的可再生能源，降低建筑运行能耗，节省运行开支，减少环 境负担。

图 1 自行设计加工的智能调温材料板材示范生产线

本课题组从 2000 年开始进行有机相变蓄能复合材料的研制，在国家自然科学基金、“十 一五”和“十二五”国家科技支撑计划课题、清华大学基础研究基金等的支持下，经过十多年 的努力，研发出具有自主知识产权的有机相变蓄能复合材料，申请和授权发明专利 5 项。实 验室应用研究证明具有很好的节能和舒适效果。

2 应用说明

l 利用谷电采暖的有机相变蓄能复合材料

谷电使有机相变蓄能复合材料蓄能，在白天释放加热房间，满足白天的采暖需求，

达到节约采暖电费的目的，适合用于办公楼等场所。实验和模拟证明，使用相变蓄能地板采 暖，室内温度可保持在 20℃左右。以北京地区 25 平米的房间计算，每天可省 4 元钱。

l 结合太阳能采暖的有机相变蓄能复合材料 适应于轻体房和可移动建筑，或高原地区的分散建筑。

（1） 结合被动式太阳能采暖的相变蓄能地板/墙体

阳能，夜间再逐渐释放给房间。能有效提高房间夜间温度，降

低全天温度波动。实验和模拟研究表明，在北京地区，与普通的轻质板房相比，冬季夜间最 低温度能提高 5℃以上。

（2） 结合主动式太阳能采暖的相变蓄能地板

图 5 相变蓄能地板在主动式太阳能采暖中的应用原理 与太阳能集热装置联用，白天在太阳辐射强烈时，将热水直接通入相变地板层，使地板

充分蓄热，用于夜间供暖。碰到阴天或夜间热量不够，可以启动备用热源。 主动式太阳能相变蓄能地板采暖系统比轻质地板减小室内温度波动 50%，提高室内最

低温度 2-3℃；若蓄能时间段能量全部由太阳能提供，与无水箱蓄能装置干式太阳能采暖系 统相比则可多利用约 30%的太阳能。与有水箱蓄能装置太阳能采暖系统相比则每百平米可 节约 7.5m3 的水箱体积，约 7.5 吨建筑容重和 4 万元水箱成本。

3 效益分析

在国家大力提倡绿色建筑、节能建筑以及清洁可再生能源的综合利用的形势下，本项目 具有广阔的应用前景和较大的推广空间。

4 合作方式

技术转让或者联合推广。

5 所属行业领域

新材料。