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關(guān)鍵詞定形相變材料貯能石蠟

1引言

利用相變材料的相轉(zhuǎn)變潛熱或蓄冷，溫度變化小、蓄能密度大，在太陽能利用、工業(yè)余熱和廢熱回收及建筑采暖和空調(diào)節(jié)能等領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景[1]。傳統(tǒng)的固液相變貯能材料在實(shí)際應(yīng)用中，都需用容器封裝，增加了傳熱時(shí)相變材料與外部傳熱介質(zhì)間的熱阻，降低了傳熱效率，且增加了封裝成本。定形相變材料是由相變材料和高分子支撐和封裝材料組成的復(fù)合貯能材料，由于高分子囊材的微封裝和支撐作用，作為芯材的相變材料發(fā)生固液相變時(shí)不會(huì)流出，且整個(gè)復(fù)合材料即使在芯材熔化后也能保持原來的形狀不變并且有一定的強(qiáng)度。該類材料有以下優(yōu)點(diǎn)：無需封裝，不泄漏，從而減小了封裝成本和難度，并減小了相變材料和傳熱流體間熱阻。該類材料在建筑暖通空調(diào)領(lǐng)域及建筑材料領(lǐng)域有著較為廣闊的應(yīng)用前景。

inaba教授[2]較早研究了高密度聚乙烯和熔點(diǎn)54℃的石蠟體系混成的定形相變材料的熱物理性質(zhì)，石蠟摻混比例為74wt%。葉宏等人[3]也對(duì)石蠟和高密度聚乙組成的定形相變材料進(jìn)行了研究，他們用幾種高密度聚乙烯和熔點(diǎn)在58℃左右的精煉和半精煉石蠟作為原料，石蠟在定形相變材料中所占比例為75wt%。法國的xavierpy等人[4]制備了石蠟-膨脹石墨定形相變材料，并研究了體系的熱物理性能，石蠟摻混比例為65wt%～95wt%。華南理工大學(xué)的肖敏等人[5]研究了石蠟和熱塑彈性體sbs組成的復(fù)合相變材料在加入石墨后熱傳導(dǎo)性能的提高，他們加入的石蠟含量在20wt%～80wt%范圍內(nèi)。定形相變材料研制中多以高密度聚乙烯、sbs或石墨為支撐材料，石蠟為相變材料，對(duì)定形相變材料的均勻性分析不夠，對(duì)支撐材料類型及石蠟摻混比對(duì)定形相變材料材料性能的影響討論不夠充分。

本工作應(yīng)用不同熔點(diǎn)的石蠟和一些高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯及橡膠作原料，研制出一些定形相變材料。對(duì)材料的均勻性進(jìn)行了分析，并對(duì)相變材料的的摻混比進(jìn)行了討論。用dsc差示掃描量熱儀和電子掃描顯微鏡等儀器對(duì)材料進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)和熱性能方面的分析研究，其中應(yīng)用低壓聚乙烯和石蠟共混，石蠟所占比例最高達(dá)到90wt%。

2實(shí)驗(yàn)

2．1實(shí)驗(yàn)試劑

切片石蠟，熔點(diǎn)48～50℃；半精煉石蠟，熔點(diǎn)56～58℃，58～60℃，60～62℃；精煉石蠟，58～60℃；低壓聚乙烯，j-0；高壓聚乙烯1l2a；高壓聚乙烯，1f7b。

2．2實(shí)驗(yàn)儀器

平板硫化儀、dsc2910差示掃描量熱儀、橡膠塑料實(shí)驗(yàn)機(jī)、sf-11型塑料粉碎機(jī)、電子掃描顯微鏡。

2．3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

首先用不同熔點(diǎn)的石蠟和低壓聚乙烯共混形成定形相變材料，然后采用不同種類的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯以及sebs作為支撐材料制備出不同的定形相變材料，對(duì)它們的性能進(jìn)行了研究分析。對(duì)定形相變材料進(jìn)行dsc測(cè)試，升溫速率5℃/min。對(duì)一些材料的微觀結(jié)構(gòu)用掃描電子顯微鏡進(jìn)行了研究分析。

3結(jié)果分析

3．1dsc分析結(jié)果

3.1.1不同支撐材料與48#切片石蠟的實(shí)驗(yàn)

用切片石蠟和不同類型低壓聚乙烯和聚丙烯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，石蠟所占的質(zhì)量百分比相同，可以從圖1看出有些hdpe組成的材料潛熱值偏低，一方面由于材料本身造成的，材料各處潛熱測(cè)量值有差異，另一方面則是由于材料和工藝的適應(yīng)性不好。研制定形相變材料時(shí)，針對(duì)不同的材料，要相應(yīng)的調(diào)整制備工藝。

3．1．2不同熔點(diǎn)石蠟實(shí)驗(yàn)

我們對(duì)j0型hdpe與不同熔點(diǎn)石蠟混制備定形相變材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，可以看出相同比例的精煉、半精煉石蠟組成的定形相變材料潛熱值判別不大，而這個(gè)差別是由于原材料的潛熱不同造成的（表1）?？梢砸圆煌埸c(diǎn)的石蠟為原料制出一系列不同熔點(diǎn)范圍的定形相變材料，應(yīng)用到不同領(lǐng)域中去。

3.1.3材料均勻性

我們分別在兩個(gè)定形相變材料試樣（組成材料一樣，石蠟所占百分比不同）的4個(gè)不同部位分別取樣進(jìn)行dsc分析，得結(jié)果見圖2，從圖中我們可以看出同一試樣不同部位相變潛熱值差別不大，差別在10%以內(nèi)，說明定形相變材料中石蠟分布較均勻。

3．1．4潛熱測(cè)定及石蠟摻混比臨界值討論

從60#石蠟dsc測(cè)試曲線（圖3）可以看出，60#石蠟有兩個(gè)相變峰，每個(gè)相變峰出現(xiàn)在40℃附近，較小，第二個(gè)相變峰出現(xiàn)在60℃，較大。從定形相變材料的dsc曲線（圖4，5）中同樣可以看到這兩個(gè)相變峰，聚乙烯熔融的峰出現(xiàn)在120℃附近?？梢钥吹絻烧叩臏囟炔罴s為60℃，能夠保證在定形相變材料中石蠟發(fā)生相轉(zhuǎn)變由固態(tài)變成液態(tài)時(shí)，聚乙烯能支撐結(jié)構(gòu)使得材料形態(tài)不變。由dsc測(cè)得的相變熱和用石蠟所占百分比概算得的結(jié)果差別不大。圖6為含不同比例的石蠟的定形相變材料的潛熱，石蠟含量在70%～90%之間，材料的相變熱在130～175kj/kg，可以看出潛熱值隨石蠟所占比例增加近似線性增加。為了實(shí)現(xiàn)支撐材料的對(duì)整體結(jié)構(gòu)的支撐作用，支撐材料在定形相變材料中所占比例應(yīng)有一個(gè)下限，即石蠟所占比例有一個(gè)上限，在制備定形相變材料時(shí)，石蠟比例達(dá)到90%時(shí)，定形相變材料有一些滲出現(xiàn)象，所以石蠟在定形相變材料所占質(zhì)量百分比的不宜大于90%。

3．1．5其他

用hdpe和60#石蠟混和，石蠟摻混比達(dá)到80wt%時(shí)，定形相變材料性能較好，材料潛熱測(cè)量值達(dá)到144.4kj/kg。

3．2掃描電子顯微鏡分析結(jié)果

利用掃描電子顯微鏡對(duì)用低壓聚乙烯和60#半精炬石蠟（熔點(diǎn)60～62℃）制成的定形相變材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。對(duì)定形相變材料的脆斷面進(jìn)行了拍照觀察，然后用有機(jī)溶劑溶去石蠟對(duì)hdpe構(gòu)架進(jìn)行了觀察。

對(duì)定形相變材料斷面用有機(jī)溶劑浸泡后溶去石蠟后的表面分析，得到圖7和圖8的掃描電鏡照片。淺色部分為聚乙烯的形成的骨架，深色的部分為石蠟被浸泡溶去后形成的凹陷?？梢钥吹?，定形相變材料分布較均勻，聚乙烯形成了空間的網(wǎng)狀結(jié)

構(gòu)。在石蠟熔融時(shí)，聚乙烯能夠起到的支撐和封裝作用，使材料的整體武裝不發(fā)生變化。

4結(jié)論

可用不同類型的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作為支撐和微封裝材料，不同熔點(diǎn)、不同類型的石蠟作為相變材料，制備系列定形相變材料，其中石蠟質(zhì)量百分比可達(dá)80%，潛熱較高，均勻性較好。有望作為相變地板應(yīng)用到房屋建筑當(dāng)中，并且可能和其他材料混合作業(yè)一種新型的建筑材料。下一步需要繼續(xù)改進(jìn)材料制備的工藝，改善材料的力學(xué)及其他性能。

參考文獻(xiàn)

1張寅平，胡漢平，孔祥冬等，相變貯能-理論和應(yīng)用，合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996

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關(guān)鍵詞：相變材料；暖通空調(diào)；儲(chǔ)能材料

現(xiàn)階段，能源消耗問題日益突出，利用新型節(jié)能技術(shù)提高能效是實(shí)現(xiàn)節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。開發(fā)利用新型綠色可再生能源和節(jié)能已成為解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)問題的重要途徑。相變儲(chǔ)能材料作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，在相同條件下，可以大大減小熱交換器的體積，相變過程中溫度基本恒定，用于在物理狀態(tài)變化時(shí)吸收或釋放大量熱量，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的儲(chǔ)存[1]。因此，將相變儲(chǔ)能材料用于暖通空調(diào)領(lǐng)域具有安全、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，在暖通行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景與顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1相變儲(chǔ)能材料概述

1.1相變儲(chǔ)能材料

相變儲(chǔ)能材料能夠在一定的溫度條件下改變其物理狀態(tài)，且其物理狀態(tài)的改變與外界環(huán)境的高低相對(duì)應(yīng)，通過該方式來實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)或釋放[2]。相變儲(chǔ)能材料主要分為有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、無機(jī)相變儲(chǔ)能材料及共晶相變儲(chǔ)能材料三種，具體如圖1所示。圖1相變儲(chǔ)能材料的類型以往常使用的相變儲(chǔ)能材料主要為晶體水合物，晶體水合物的成本低且獲取方式簡單，但在相變過程中發(fā)現(xiàn)晶體水合物容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，使熔化不均勻，在循環(huán)利用過程中會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)的隨機(jī)變化或逸出現(xiàn)象[3]。污水有機(jī)物由于自身的低揮發(fā)性逐漸受到人們的關(guān)注，相比于無機(jī)相變儲(chǔ)能材料，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料雖然儲(chǔ)熱能力較低，但是在一定程度上改善了無機(jī)相變儲(chǔ)能材料的缺陷，如表1所示。

1.2相變理論

相變儲(chǔ)能是指在相變過程中能量的吸收或釋放。相變過程是一個(gè)等溫或接近等溫過程的過程，會(huì)發(fā)生大量的能量吸收或釋放。有機(jī)類材料的相變?cè)磔^為簡單，本節(jié)主要對(duì)低溫相變材料中的無機(jī)水和鹽類的相變機(jī)理進(jìn)行了簡要介紹。物質(zhì)中有兩種水：吸附水和冰。吸附水是空氣中水凝結(jié)或水在材料表面吸附的結(jié)果。冰通過化學(xué)鍵合與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成某種結(jié)合狀態(tài)，具有相當(dāng)大的吸引力，需要在高溫下脫水。含有冰的晶體被稱為水合晶體。由于晶體水和顆粒是通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起的，因此它們的比例是固定的，而且具有很高的熱效應(yīng)。在水合鹽的晶體結(jié)構(gòu)中存在兩種水：配位水和結(jié)構(gòu)水。配位水是水周圍的陽離子配位，結(jié)構(gòu)水是由填充在結(jié)構(gòu)空氣中的水分子形成。結(jié)晶水合鹽是一種重要的中低溫儲(chǔ)能材料。相變的機(jī)理是在加熱熔融過程中吸收熱量，失去部分或全部結(jié)晶水，在冷卻過程中釋放熱量。不穩(wěn)定水和鹽在加熱過程中可能會(huì)失去部分冰。在加熱過程中，一些鹽水混合物變成無水鹽，可以全部或部分溶解在冰中。如果鹽的溶解度很高，當(dāng)加熱到熔點(diǎn)以上時(shí)，部分鹽仍處于不溶狀態(tài)，殘余鹽因其密度高而沉積在容器底部，導(dǎo)致相分離。在冷卻過程結(jié)束時(shí)，容器中的相變材料一般分為三層：底層為未溶固體層，中層為結(jié)晶水化鹽晶體層，頂層為溶液層。隨著反復(fù)凍融的循環(huán)，越來越多的沉積物沉積在容器底部，導(dǎo)致相變材料儲(chǔ)能能力的喪失。

2相變儲(chǔ)能材料在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1相變儲(chǔ)能地板采暖

現(xiàn)階段，市面上采用的地板輻射供暖系統(tǒng)主要包括低溫?zé)崴c電熱電纜，相變儲(chǔ)能地板采暖主要是利用相變溫度為30℃的水合鹽相變儲(chǔ)能模塊材料，通過固體與液體相變儲(chǔ)存和釋放能量，且材料的固液態(tài)形式是以需要儲(chǔ)存能量的形態(tài)決定的，為了防止泄漏的相變材料熔化腐蝕下面的地板，需要對(duì)其進(jìn)行密封處理[4]。在敷設(shè)時(shí)，需在保溫層上直接放置加熱盤管，包裝好的相變材料填充后放置在發(fā)熱線圈周圍，線圈受地面保護(hù)[5]。在采暖過程中，熱量被轉(zhuǎn)移到地板中的相變材料中儲(chǔ)存，在需要時(shí)釋放，以供給室內(nèi)采暖。在儲(chǔ)能過程中，各層地板材料的熱物理性參數(shù)如表2所示。將相變儲(chǔ)能材料應(yīng)用于地板采暖中，能節(jié)約大量能源資源，相變儲(chǔ)能材料通過其潛在的熱能形式存儲(chǔ)能量，并在需要時(shí)釋放熱量，且由于相變材料不會(huì)消耗化學(xué)燃料（煤、電、天然氣等），因此不會(huì)排放污染物，節(jié)約了大量資源。高效節(jié)能是使用相變地板采暖的主要原因，在輸出能相同的情況下，相變材料系統(tǒng)只消耗不到40%的電量[6]。此外，相變儲(chǔ)能地板還有較高的采暖效率，相同條件下，其不僅能提高室內(nèi)溫度，還能降低環(huán)境對(duì)人體產(chǎn)生的冷輻射，使人體舒適性也得到極大提高。同時(shí)，室內(nèi)溫度層不會(huì)發(fā)生階梯狀的變化，使室內(nèi)溫度更均勻，為居民創(chuàng)造了更舒適的環(huán)境。相變儲(chǔ)能輻射式地板采暖具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，相比于傳統(tǒng)采暖方式，相變儲(chǔ)能輻射式地板采暖的室內(nèi)溫差較小且溫度波動(dòng)小，使人體更舒適，室內(nèi)更清潔。該系統(tǒng)的熱源主要來自電加熱或熱水線圈，相變儲(chǔ)能地板采暖充分利用了可再生能源和電力峰谷差價(jià)，有效提高了能源的利用率[7]。相變儲(chǔ)能輻射地板結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2相變儲(chǔ)熱換熱器

常用的相變儲(chǔ)熱換熱器主要有以下幾種類型。（1）三套管蓄能換熱器。三套管蓄能換熱器集太陽能熱泵、相變儲(chǔ)能技術(shù)、空氣源熱泵為一體，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖3可知，三套管蓄能換熱器的內(nèi)管為制冷劑，中間層由相變材料構(gòu)成，水在外管，主要利用制冷劑或相變儲(chǔ)能材料實(shí)現(xiàn)冬季供暖、夏季制冷，而相變儲(chǔ)能材料水熱交換能夠?qū)崿F(xiàn)夏季蓄冷、冬季蓄熱，通過巧妙的設(shè)計(jì)，三套管蓄能換熱器可實(shí)現(xiàn)熱量的同時(shí)儲(chǔ)存與排放[8]。在冬天，三套管蓄能換熱器可作為太陽能儲(chǔ)能裝置，改善太陽能供熱不穩(wěn)定等缺陷；在夏天，三套管蓄能換熱器既能通過太陽蓄能實(shí)現(xiàn)熱水的供應(yīng)，也能夠通過制冷劑實(shí)現(xiàn)相變材料的蓄冷。（2）雙向儲(chǔ)能板式換熱器。研究人員以空氣源熱泵的雙向相變儲(chǔ)能系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究出了一種雙向相變儲(chǔ)能裝置，通過串聯(lián)集成的方法，將比例為47∶53的十二醇和癸酸低熔點(diǎn)混合物的相變蓄冷材料與46#半精煉石蠟的相變蓄熱材料進(jìn)行耦合，在充分利用PCM潛熱的同時(shí)不放棄對(duì)PCM顯熱的利用[9]。將該換熱器與空氣源熱泵進(jìn)行有效結(jié)合，能使空氣源熱泵的運(yùn)行效率得到顯著提升，大大降低了運(yùn)行成本。若冬季的室外溫度較高，則能夠通過空氣源熱泵實(shí)現(xiàn)相變儲(chǔ)能設(shè)備的供熱與蓄熱；若室外溫度較低，可以將儲(chǔ)存的熱量釋放。這兩種設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行，極大地提高了空氣源熱泵的效能。此外，夏季可以采用空氣源熱泵冷卻電價(jià)低廉時(shí)期的電能，并采用相變儲(chǔ)能裝置將這些冷量蓄存起來，在電價(jià)較高的時(shí)間段將這些冷量釋放，以此降低運(yùn)行成本[10]。雙向儲(chǔ)能板式換熱器如圖4所示。

2.3相變材料儲(chǔ)能水箱

將相變儲(chǔ)能材料與太陽能相結(jié)合，能有效降低能耗，提高建筑舒適性[11]。太陽能加熱與制冷系統(tǒng)可分為主動(dòng)式與被動(dòng)式系統(tǒng)，主動(dòng)式太陽能房通過熱循環(huán)利用電力進(jìn)行加熱或冷卻，被動(dòng)式太陽能房則無須任何機(jī)械動(dòng)力，可以充分利用建筑本身的結(jié)構(gòu)來儲(chǔ)存和釋放能量。故被動(dòng)式太陽能房具有實(shí)用性較高、能耗低且維護(hù)便捷等優(yōu)點(diǎn)。主動(dòng)式太陽能房系統(tǒng)主要是將相變儲(chǔ)能材料用于相變儲(chǔ)能裝置，如圖5所示，該相變材料儲(chǔ)能水箱被廣泛用于太陽能地源熱泵系統(tǒng)中。圖5的系統(tǒng)將相變材料封裝在聚乙烯矩形塑料桶內(nèi)，塑料桶與水箱內(nèi)的水進(jìn)行換熱，并與盤管內(nèi)的載熱介質(zhì)同時(shí)進(jìn)行換熱。在陽光輻射較強(qiáng)時(shí)，該相變儲(chǔ)能裝置開始儲(chǔ)存太陽能，在沒有太陽輻射時(shí)釋放熱能供暖。經(jīng)試驗(yàn)研究，在該過程中太陽能采暖占據(jù)較大比例，有著明顯的節(jié)能效果。

3結(jié)束語

綜上所述，相變儲(chǔ)能材料在暖通空調(diào)領(lǐng)域有著極高的應(yīng)用價(jià)值，能有效降低能源的消耗，減少對(duì)環(huán)境的污染。文章概述了相變儲(chǔ)能材料的概念及其分類，分析了相變儲(chǔ)能地板采暖、相變儲(chǔ)熱換熱器及相變材料儲(chǔ)能水箱在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用，以此充分發(fā)揮暖通空調(diào)的使用價(jià)值。

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關(guān)鍵詞：相變材料 相變儲(chǔ)熱 能源

中圖分類號(hào)：TK02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2014）05-0382-01

能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量越來越大，迫切需要全球各國不斷開發(fā)和利用新能源。在此過程中，雖然新能源在不斷被開發(fā)，但是我們對(duì)能源的利用在許多情況下都未達(dá)到合理化，致使大量能源被浪費(fèi)。因此，提高能源的利用率很有必要。儲(chǔ)熱技術(shù)可用于解決熱能供給和需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù)。儲(chǔ)熱技術(shù)主要包括顯熱、潛熱和反應(yīng)熱3種儲(chǔ)熱方式。其中，以相變材料（Phase Change Material， PCM）的固-固、固-液相變潛熱來儲(chǔ)存熱量的潛熱型熱能儲(chǔ)存方式最為普遍，也最為重要。其優(yōu)點(diǎn)為：儲(chǔ)熱密度大、儲(chǔ)放熱過程近似等溫和過程容易控制等[1]。

固-固相變儲(chǔ)熱材料和固-液相變儲(chǔ)熱材料是目前應(yīng)用較為廣泛的相變儲(chǔ)熱材料。固-液相變材料存在過冷和相分離現(xiàn)象，從而導(dǎo)致儲(chǔ)熱性能惡化，具有腐蝕性等缺點(diǎn)。固-固相變材料在發(fā)生相變前后固體的晶格結(jié)構(gòu)改變而放熱吸熱，與固-液相變儲(chǔ)熱材料相比，固-固相變儲(chǔ)熱材料具有穩(wěn)定性好、腐蝕性小、裝置簡單等特點(diǎn)[2]。

一、相變儲(chǔ)熱材料分類及應(yīng)用

1.相變儲(chǔ)熱材料分類

相變儲(chǔ)熱材料主要有固-固和固-液型兩類，其中固-液相變儲(chǔ)熱材料根據(jù)使用溫度范圍，又可分為高溫型和低溫型儲(chǔ)熱材料，或者根據(jù)材料類型，又可分為有機(jī)型和無機(jī)型儲(chǔ)熱材料；固-固相變儲(chǔ)熱材料主要有3大類，分別是高分子類、多元醇類和層狀鈣鈦礦類。

1.1固-固相變儲(chǔ)熱材料

高分子類相變儲(chǔ)熱材料主要是一些高分子的聚合物。如聚烯烴類、聚縮醛類等。目前最常見的是聚乙烯。這種材料一般不產(chǎn)生過冷或相分離現(xiàn)象，結(jié)晶度高，導(dǎo)熱率高，物美價(jià)廉。

多元醇類相變儲(chǔ)熱材料主要有季戊四醇（PE）、2，2-二羥甲基-丙醇（PG）、新戊二醇（NPG）、三羥甲基乙烷（TMP）等。這類材料具有壽命長、焓變大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。多元醇的相變溫度較高，在很大程度上限制了其應(yīng)用[3]，可通過混合多元醇，調(diào)節(jié)相變溫度。

層狀鈣鈦礦類相變儲(chǔ)熱材料是晶體結(jié)構(gòu)為層型的有機(jī)金屬化合物，因與礦物鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)相似而得名。這類材料具有較高的相變焓（42-146KJ/Kg），轉(zhuǎn)變時(shí)體積變化較小，適用于高溫范圍。由于其相變溫度高、價(jià)格昂貴等原因而較少使用。

1.2 固-液相變儲(chǔ)熱材料

無機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料主要有結(jié)晶水合鹽類、金屬與合金類、混合鹽類等。其中較為典型的是結(jié)晶水合鹽類。此材料具有熔化熱大、儲(chǔ)熱密度大、導(dǎo)熱好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用[4]，最為常見的如堿及堿金屬的鹵化物、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽等。

有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料主要有高級(jí)脂肪烴類、脂肪酸類、醇類及多羥基碳酸類等。這類材料在固態(tài)時(shí)成型性較好，腐蝕性小，不易出現(xiàn)過冷和相分離現(xiàn)象，但不適用于高溫場(chǎng)合。

2.應(yīng)用

相變儲(chǔ)熱材料因其獨(dú)特的性能而被廣泛使用。主要應(yīng)用領(lǐng)域有：太陽能利用、建筑節(jié)能、采暖、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)溫室、醫(yī)療儀器控溫、服裝保暖、工業(yè)加熱、熱泵干燥機(jī)組的節(jié)能、軍事紅外偽裝等諸多領(lǐng)域[5]。為我們的節(jié)能、環(huán)保事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。

二、相變儲(chǔ)熱材料研究概況

國外對(duì)相變儲(chǔ)熱材料的研究始于70年代，而我國在80年代初期開始研究相變儲(chǔ)熱材料，早期對(duì)Na2SO4?10H2O這一類無機(jī)水合鹽相變儲(chǔ)熱材料研究的比較廣泛。華中師范大學(xué)的阮德水等人在1983年對(duì)Na2SO4?10H2O的成核作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對(duì)其過冷問題進(jìn)行了解決；隨后，河北省科學(xué)院能源研究所唐鈺成等人對(duì)相變蓄熱材料進(jìn)行了量熱研究， 并研制和試驗(yàn)了太陽房相變蓄熱器，及華中師范大學(xué)化學(xué)系胡起柱等人用DSC 法研究了Na2SO4?10H2O-NaCl的貯熱體系，并從相平衡和結(jié)晶機(jī)理討論了初始熔化熱值較低的原因；90年代，杭州大學(xué)化學(xué)系孫鑫泉等人對(duì)Na2SO4?10H2O體系的潛熱蓄熱及其熔凍行為進(jìn)行了研究，該蓄熱材料經(jīng)1500 次熔凍循環(huán)后，蓄熱容量仍在30Cal/ g；陜西物理研究所的焦小浣等人對(duì)Na2SO4?10H2O-NaCl的貯熱體系進(jìn)行了進(jìn)一步研究，研制了一種水溶性高分子增稠劑，增加了相變儲(chǔ)熱材料的穩(wěn)定性；目前，有機(jī)儲(chǔ)熱材料和復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料因其較優(yōu)的性能而被廣泛研究， 并主要應(yīng)用在太陽暖房、日光溫室、建筑材料等領(lǐng)域。

三、展望

隨著采暖面積等一系列耗熱工程的增加，使與之相對(duì)應(yīng)的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)問題越來越嚴(yán)重，例如熱電廠的能源轉(zhuǎn)換效率，由于采暖與發(fā)電負(fù)荷的不一致，導(dǎo)致有過量的熱能被浪費(fèi)。因此，像蓄電池一樣的介質(zhì)，將熱量儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)釋放能量，以求達(dá)到能量的最大化利用-相變儲(chǔ)熱材料將會(huì)被廣泛應(yīng)用。目前，相變材料的研究、應(yīng)用工作得到進(jìn)一步深入，科學(xué)界也已將相變材料應(yīng)用的眼光投入到建筑、裝潢上，這類材料的應(yīng)用研究價(jià)值相當(dāng)可觀，這是可以預(yù)見的。

拉薩地區(qū)太陽能資源極其豐富，年日照數(shù)3000小時(shí)以上，屬高日照率、高大氣透明度、高日照輻射強(qiáng)度地區(qū)。若利用相變儲(chǔ)熱材料將各種能源轉(zhuǎn)為熱量與冷量有效的儲(chǔ)存起來，對(duì)于拉薩的可持續(xù)發(fā)展、解決能源供給緊張的現(xiàn)狀都有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

我國對(duì)相變儲(chǔ)熱材料的研究起步較晚，到目前為止，相變儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用領(lǐng)域也較為狹窄，但我們應(yīng)該相信在不久的將來，隨著相變儲(chǔ)熱材料的不斷改進(jìn)與更新，它將會(huì)深入我們生活的每一個(gè)角落。

參考文獻(xiàn)

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[2]王志強(qiáng)，曹明禮，龔安華等。相變儲(chǔ)熱材料的種類、應(yīng)用及展望[J]，2005，2：8-10.

[3]Abhat A， Low temperqture latent heat thermal energy storage ： heat storage materials[J]， Solar Energy， 1983， 30（4）： 31-33.

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【關(guān)鍵詞】 聚脲 微膠囊 相變材料

文章采用了快速、簡便且有效的界面聚合法，以硬脂酸丁酯為相變芯材，以TDI與1，6己二胺反應(yīng)形成的聚脲為壁材得到聚脲微膠囊[1-4]；確定了制備微膠囊的最佳工藝并對(duì)微膠囊進(jìn)行紅外光譜、差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)其進(jìn)行了性能表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 芯材與TDI乳液的制備過程

（1）將配方含量的乳化劑加入75g無離子水中混合， 25℃恒溫，在4000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌10min，得到乳化劑溶液；（2）將2.5gTDI與一定量的硬脂酸丁酯混合，緩慢加入到分散均勻的乳化劑溶液中，在4000r/min轉(zhuǎn)速的乳化機(jī)高速剪切下，25℃恒溫下攪拌10min的到乳液。

1.2 硬脂酸丁酯相變微膠囊的制備過程

轉(zhuǎn)速300～500r/min，用滴液漏斗向乳液中緩慢滴加多胺，速率控制在1ml/min。滴加完畢后開始升溫至55～65℃后保溫反應(yīng)2～4h。然后出料，真空抽濾，分別用去a離子水和無水乙醇各洗滌兩次，干燥后得到白色粉末狀微膠囊。

2 最佳工藝條件的確定

根據(jù)微膠囊聚合階段的主要影響因素和水平，設(shè)計(jì)了L934正交試驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)以相變微膠囊材料的包覆率為考核指標(biāo)，以包覆率高者為優(yōu)。如表1所示。

從表2的正交試驗(yàn)的極差計(jì)算結(jié)果可以看出各因素對(duì)相變材料微膠囊的包覆率影響主次關(guān)系由大到小是：芯壁比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間。得出的最佳方案為：A2，B3，C1；所以最優(yōu)的工藝條件是：芯壁比2：1、反應(yīng)溫度65℃、反應(yīng)時(shí)間2h。

3 性能檢測(cè)

圖1中波數(shù)為3300cm-1處為N-H鍵的伸縮振動(dòng)峰，1650cm-1處為C=O鍵的伸縮振動(dòng)峰，表明脲基已經(jīng)形成；而在2220～2300cm-1處無明顯吸收峰，則可說明TDI中含有的特殊基團(tuán)異氰酸根（N=C=O）已完全反應(yīng)掉。圖2中表明微膠囊相變材料的相變溫度為20.1℃，相變潛熱為70.5J/g。微膠囊中相變材料硬脂酸丁酯的相變溫度基本未改變；相變潛熱有所下降，但改變不大，這主要是由于囊壁阻礙了芯材的傳熱。

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關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能領(lǐng)域；相變建筑材料；應(yīng)用

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.053

1引言

現(xiàn)階段建筑節(jié)能領(lǐng)域存在較為繁復(fù)的管理程序，并且包括多方面的內(nèi)容，必須在整個(gè)項(xiàng)目中管理工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度等內(nèi)容。建設(shè)建筑節(jié)能工程，其中最為重要的是建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用，并且只有通過相關(guān)技術(shù)措施才能保證穩(wěn)定有效開展項(xiàng)目的施工。建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用必須更新技術(shù)，提高技術(shù)管理的水平，以便有效開展土建工程項(xiàng)目建設(shè)，并且在具體的施工過程中引進(jìn)最新的先進(jìn)技術(shù)。筆者針對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用，從相變儲(chǔ)能墻板、相變儲(chǔ)能砂漿、其他相變材料等方面的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了深入分析和研究，旨在為今后建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用管理提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

2建筑節(jié)能領(lǐng)域相變建筑材料的應(yīng)用

為了減少建筑工程中的材料消耗，降低空調(diào)以及供暖系統(tǒng)的投入成本，相變材料在建筑節(jié)能工程上的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。

2.1相變儲(chǔ)能墻板

在二十世紀(jì)八十年代，相變儲(chǔ)能墻板產(chǎn)生了，其作為一類圍護(hù)結(jié)構(gòu)類材料，由相變材料組成。結(jié)合其建材基體實(shí)際，有如下幾類：第一類是基材為石膏板的建材，其在外墻內(nèi)壁中應(yīng)用較多，有著穩(wěn)定室內(nèi)溫度和房屋舒適度的優(yōu)點(diǎn)；第二種是基材為混凝土的建材，其大都應(yīng)用于外墻體；第三種是基材為保溫隔熱材料的建材，大都應(yīng)用于節(jié)能高效的建筑當(dāng)中。總結(jié)而言，此類墻板在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多，如果屋內(nèi)溫度高于此材料時(shí)，材料就會(huì)因?yàn)橄嘧兊漠a(chǎn)生而吸收屋內(nèi)多余熱量，反之，屋內(nèi)溫度低于此材料時(shí)，材料就會(huì)因?yàn)橄嘧兊漠a(chǎn)生而釋放屋內(nèi)多余熱量，最終使得房間舒適度得以保障。因而，相變儲(chǔ)能墻板有著調(diào)整圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱量、保證房間舒適度的功能。

2.2相變儲(chǔ)能砂漿

如果在砂漿等基質(zhì)中混入相變材料，就可以使得其具有一定的備蓄能力。國外有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在微膠囊技術(shù)下，如果在能量微球中封裝一定的石蠟，并且混合于一定的灰泥，就能形成石蠟砂漿，此種砂漿若用于房屋的內(nèi)墻，就能起到冬天保存熱量夏天排除熱量進(jìn)而使得屋內(nèi)溫度得以穩(wěn)定的效果。如果房屋中的溫度高于22攝氏度的時(shí)候，石蠟就會(huì)因?yàn)槿诨沾罅康臒崃窟M(jìn)而使得房屋中的溫度得以降低；反之，如果房屋中的溫度低于22攝氏度的時(shí)候，石蠟就會(huì)因?yàn)槟潭沾罅康臒崃窟M(jìn)而使得房屋中的溫度得以升高。還有國外研究表明，如果將一定濃度的丁基硬脂酸鹽融合于丁基棕櫚酸鹽，就能形成一類相變材料，若采用直接混合的方式混合于灰泥砂漿，采用一定工藝就能將相變儲(chǔ)能墻板制造出來。此類墻板有著更好的儲(chǔ)熱性能，在相變材料的作用下，可以更為精確的控制儲(chǔ)熱量。

2.3相變材料的其他應(yīng)用

在其他方面，包括相變儲(chǔ)能混凝土、建筑保溫隔熱材料、相變材料涂料、相變蓄熱地板等。和一般的混凝土相比，相變儲(chǔ)能混凝土的熱熔相對(duì)較大，因而若將其應(yīng)用于外墻體，就能穩(wěn)定房屋溫度，使得房屋中的舒適度得以保障；建筑節(jié)能的地基力量就是保溫隔熱材料，也是當(dāng)前節(jié)能設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)研究內(nèi)容。而就相變材料涂料而言，若在建筑當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，就能使得儲(chǔ)熱能力得以升高，進(jìn)而更好的普及材料。就相變蓄熱地板而言，大都和電加熱融合而用，在地板采暖下，可以平衡屋內(nèi)溫度，能夠保證居住者的頭涼和腳暖，有著相對(duì)較低成本，可以廣泛應(yīng)用。

3結(jié)束語

總之，上述種種因素都會(huì)對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用管理產(chǎn)生影響，并且地質(zhì)狀況、氣候條件、運(yùn)輸情況、資金情況、政策處理和施工難易程度等外部因素也會(huì)影響建筑節(jié)能工程，由此可見，該項(xiàng)管理是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，并且有極大的難度，一方面要將各種外部影響因素考慮在內(nèi)，另一方面要保證管理者的工作穩(wěn)定有序開展，抓好各個(gè)環(huán)節(jié)，要將各項(xiàng)事宜落實(shí)到位。對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用嚴(yán)格把關(guān)，并重視和有效控制技術(shù)問題，將控制管理整個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)施落實(shí)到位。我國現(xiàn)如今普遍開展了控制和管理建筑節(jié)能領(lǐng)域中相變建筑材料的應(yīng)用工作，因此，進(jìn)一步科學(xué)有效控制建筑工程中節(jié)能應(yīng)用管理問題是現(xiàn)如今相變建筑材料管理人員亟待解決的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：相變、儲(chǔ)能、相變分類、建筑節(jié)能、復(fù)合材料

1. 前言

能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)。目前，隨著全球工業(yè)的高速發(fā)展，全球能源也日益短缺。礦物能源的枯竭性危機(jī)和環(huán)境污染問題越來越受到人們關(guān)注，提高能源使用效率和開發(fā)可再生能源是人類面臨的重要課題。現(xiàn)在的外墻外保溫主要分為玻璃棉外保溫、巖棉外保溫、聚苯乙烯塑料泡沫外保溫、特種保溫灰漿外保溫系統(tǒng)四個(gè)大方向。其中，以EPS外保溫應(yīng)用最為廣泛。但究其保溫實(shí)質(zhì)，墻體外保溫是一種被動(dòng)式的節(jié)能方式，對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)作用較差，而且耐久性不強(qiáng)，隨著時(shí)間的延長往往出現(xiàn)開裂、脫落等現(xiàn)象。近幾年來，相關(guān)學(xué)者始終致力于新型、高校的建筑節(jié)能材料的研究工作，相變儲(chǔ)能材料（phase change materials）作為一種新興的節(jié)能材料，已經(jīng)成為國內(nèi)外能源利用和材料科學(xué)方面研究的熱點(diǎn)。

相變儲(chǔ)能材料是是指在其物相變化過程中，可以從環(huán)境中吸收熱（冷）量或者向環(huán)境中放出熱冷量，從而達(dá)到能量的儲(chǔ)存和釋放的目的，與顯熱儲(chǔ)能相比，相變儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度高、體積小巧、溫度控制恒定、節(jié)能效果顯著、相變溫度選擇范圍寬、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。利用此特性，在太陽能利用，電力的“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑和空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域制造出各種提高能源利用率的設(shè)施，同時(shí)由于其相變時(shí)溫度近似恒定，可以用于調(diào)整控制周圍環(huán)境的溫度，并且可以多次重復(fù)使用[1]。另外，利用相變儲(chǔ)能建筑材料構(gòu)筑建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)熱能力，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度，減少建筑物供暖、空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能降耗和提高舒適度的目的。同時(shí)，在建筑物中采用相變儲(chǔ)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以減少外墻厚度，從而達(dá)到減輕建筑物自重、節(jié)約建筑材料的目的。

2. 相變的分類

相變材料的種類很多，為討論方便，按下面兩種情況分類。

2.1 按熱力學(xué)分類

在相變溫度下，兩相（α和β）的自由焓及化學(xué)位相等，即Gα=Gβ、μα=μβ，可以將相變按二相的化學(xué)位偏導(dǎo)數(shù)的關(guān)系來分類。經(jīng)過簡單的推導(dǎo)可以得到結(jié)論，一級(jí)相變有體積和熵的突變。體積和熵的突變表明相變時(shí)有體積的膨脹或收縮及潛熱的釋放或吸收。一般來看，金屬及合金中大多數(shù)的相變都為一級(jí)相變，如升華、熔化、凝固、沉淀等。

2.2 按相變的方式分類

按相變的方式分類，可以分為不連續(xù)型相變和連續(xù)型相變[2]。根據(jù)Gibbs的分類方法，前者是由程度大但范圍小的起伏開始形核，隨后長大；后者是由程度小范圍大的起伏連續(xù)長大成新相。所以不連續(xù)型相變又稱為形核-長大型相變，相變通過形核、長大兩個(gè)階段完成，新舊相之間有界面分隔，界面兩側(cè)成分、結(jié)構(gòu)均不相同或其中之一不相同，不連續(xù)相變由此得名，大多數(shù)相變屬于此類相變。連續(xù)型相變又稱為無核相變，相變是在整個(gè)母相體系中過飽和相內(nèi)或過冷相內(nèi)的原始很小的起伏經(jīng)過連續(xù)擴(kuò)展而進(jìn)行。此時(shí)，新舊相之間無明顯的界面。

3. 相變材料的類型及發(fā)展概況

通常物質(zhì)的相變包括以下幾種形式：

固態(tài) 氣態(tài)、液態(tài) 氣態(tài)、固態(tài) 液態(tài)及固態(tài) 固態(tài)

氣態(tài)分子具有最大的運(yùn)動(dòng)自由度，而固態(tài)分子的運(yùn)動(dòng)自由度最小，因此固-氣相變即升華和凝固具有最大的相變潛熱，其大小等于同種物質(zhì)的熔化熱和蒸發(fā)潛熱之和。雖然固-氣相變和液-氣相變具有高的相變潛熱，但不適于用作熱能儲(chǔ)存和溫度調(diào)控。因?yàn)闅鈶B(tài)比固、液態(tài)具有大的多的體積，相變過程中體積的巨大變化使系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，因而完全無法應(yīng)用。固-液相變雖然與固-氣相變相比較潛熱較小，但由于體積變化較小，是實(shí)際應(yīng)用比較多的相變材料。

固-液相PCM（包括水合鹽PCM）具有高的相變潛熱的優(yōu)點(diǎn)，但在相變過程中出現(xiàn)液體狀態(tài)，必須用容器封裝，不但增加了系統(tǒng)的成本，而且不能應(yīng)用于許多無法攜帶容器的場(chǎng)合，如自動(dòng)調(diào)溫服等。固-液相PCM的這個(gè)固有缺點(diǎn)，限制了他們的應(yīng)用范圍。

近年來，固-固相PCM的研究和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。它們主要的優(yōu)點(diǎn)是體積變化小，更重要的是相變過程中不會(huì)出現(xiàn)液相?？梢詼p少對(duì)容器的要求，甚至完全不需要容器而把PCM作為結(jié)構(gòu)材料，可以簡化工藝和降低成本。這些優(yōu)點(diǎn)使得，固-固相PCM在溫度調(diào)控領(lǐng)域內(nèi)獲得越來越多的應(yīng)用。

4. 固-液相變PCM

4.1無機(jī)儲(chǔ)能材料

無機(jī)水合鹽由于具有較大的熔解熱和較高的熔點(diǎn)，是中低溫相變的重要一類材料，主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金等。最典型的是結(jié)晶水合鹽類PCM，這類材料具有融化潛熱大、導(dǎo)熱系數(shù)高、相變時(shí)體積變化小等優(yōu)點(diǎn)，使用較多的主要是堿及堿土金屬的鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽等[3]。

水合鹽的通式為X（Y）n?mH2O，此處X（Y）n為無機(jī)鹽。當(dāng)溫度上升時(shí)，水合鹽將會(huì)脫水成為非晶態(tài)的無水鹽：

X（Y）n?mH2OX（Y）n + mH2O

或者部分脫水，分解為低水合物鹽：

X（Y）n?mH2OX（Y）n?mH2O +（m-p）H2O

在發(fā)生上述變化的同時(shí)，分解出來的無水鹽或低水合物鹽有溶解于它們所釋放出來的結(jié)晶水內(nèi)成為水溶液。該過程由于熵增加而吸收能量。當(dāng)溫度下降時(shí)，所形成的水溶液中的無機(jī)鹽又重新與水結(jié)合，成為結(jié)晶態(tài)水合鹽而釋放出熱量，數(shù)量可達(dá)250～400J/g。

4.2 有機(jī)儲(chǔ)能材料

有機(jī)類相變材料常用的有高級(jí)脂肪烴類、脂肪酸或其酯或鹽類、醇類、芳香烴類、芳香酮類、酰胺類、氟利昂類和多羥基碳酸類等，另外高分子類有聚烯烴類、聚多元醇類、聚烯醇類、聚烯酸類、聚酰胺類以及其它的一些高分子，其中典型的有尿素、CnH2n+2、CnH2n 、C10H8、CFC、PE、PEG、PMA、PA等[4]。

一般說來，同系有機(jī)物的相變溫度和相變焓會(huì)隨著其碳鏈的增長而增大，這樣可以得到具有一系列相變溫度的儲(chǔ)能材料，但隨著碳鏈的增長，相變溫度的增加值會(huì)逐漸減小。由于高分子化合物類的相變材料是具有一定分子量分布的混合物，并且由于分子鏈較長，結(jié)晶并不完全，因此它的相變過程有一個(gè)熔融溫度范圍[5]。

5. 相變材料的應(yīng)用及展望

在建筑結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)有很多研究者用傳統(tǒng)建筑材料吸收相變材料制備相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，也有用PCM復(fù)合材料制備蓄熱地板的報(bào)道。如Chahroudi[12]在70年代就用直接浸泡法制備了相變儲(chǔ)能混凝上。Feldman、Hawes等[13]也用直接浸泡法制作相變儲(chǔ)能混凝上、石膏板等。Kaasinen[對(duì)多孔混凝上、石膏板、磚、木材等建筑材料吸收相變材料的能力做了測(cè)試。國外對(duì)蓄熱式地板采暖有了一些研究和應(yīng)用。西班牙的M.Barrio對(duì)放在恒溫環(huán)境中的小室做了蓄熱地板電采暖的實(shí)驗(yàn)。用以比較NPG相變材料和混凝土的蓄熱性能。加拿大的A.K.Athienitis研究了用混凝土蓄熱的地板采暖系統(tǒng)在不同室外溫度下的使用效果。G.Bakos在被動(dòng)式太陽房中應(yīng)用了蓄熱電采暖地板等。

今后的研究方向?yàn)檫x取性能更好的封裝容器和載體基質(zhì)，防止過冷和相分離的新方法，改善相變材料的導(dǎo)熱性能提高復(fù)合材料的性能等。利用高溫相變材料實(shí)現(xiàn)空間太陽能熱動(dòng)力發(fā)電。蓄熱和低品位廢熱升級(jí)利用的有效技術(shù)裝置-化學(xué)熱泵受到人們的重視。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞 無機(jī)水合鹽相變材料；溫室大棚；潛熱

中圖分類號(hào) TB34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）07-0187-02

Progress on Inorganic Salt Hydrate as Phase Change Material and Its Application in Greenhouses

YAN Dong-mao 1，2 CAI Wen-rong 1

（1 Shenyang Research Institute of Chemical Industry，Shenyang Liaoning 110021； 2 State Key Laboratory of Fine Chemicals，

Dalian University of Technology）

Abstract The application of phase change energy storage technology in greenhouse can play an important role in greenhouse energy conservation and optimization of crop growth environment.The applications of inorganic salt hydrate phase change materials in greenhouses were reviewed. In addition， two application modes of phase change wall and phase change thermal storage device were evaluated. This paper pointed out that the current essential problems in its application were the design of phase change thermal storage device and development of more efficient forms of application.

Key words inorganic salt hydrate phase change material；greenhouse；latent heat

厥掖笈錕山溫度和濕度控制在適宜農(nóng)作物生長的范圍內(nèi)，用于反季節(jié)種植栽培農(nóng)產(chǎn)品，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)擺脫自然氣候的制約，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。為適應(yīng)嚴(yán)冬的夜晚和酷暑的白天等氣候條件，溫室大棚內(nèi)往往配備升溫和降溫系統(tǒng)，存在高能耗和高運(yùn)行成本等問題，成為影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的瓶頸問題。

相變材料在發(fā)生相變時(shí)能吸收或釋放大量的熱，與顯熱儲(chǔ)能和化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能材料相比，具有儲(chǔ)放熱過程近似等溫、儲(chǔ)能密度大、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，可解決熱能供需在時(shí)間和空間上的分配矛盾問題，廣泛用于提高太陽能、工業(yè)余熱和谷電等能源的利用率。相變材料用于溫室大棚，不僅能夠節(jié)約常規(guī)能源，減少環(huán)境污染，而且可提高溫室蓄熱和保溫性能，增加室內(nèi)溫度的自調(diào)節(jié)功能，有利于優(yōu)化作物生長環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)促進(jìn)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

從20世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)外研究用于農(nóng)業(yè)溫室中的相變材料主要有無機(jī)水合鹽類、石蠟類、聚乙二醇（PEG）、有機(jī)酸類等[1]。其中，無機(jī)水合鹽的相變溫度為8～117 ℃，相變焓值為100～400 kJ/kg，具有相變溫度可調(diào)、儲(chǔ)熱密度大、導(dǎo)熱系數(shù)大、毒性小和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用于溫室大棚的優(yōu)選相變材料。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行相變儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，對(duì)充分發(fā)揮材料性能優(yōu)勢(shì)和溫室熱環(huán)境的優(yōu)化非常重要。國外巴斯夫等公司在相變儲(chǔ)能溫室建筑環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究方面起步較早，技術(shù)逐漸成熟。國內(nèi)研究則處于剛起步階段，主要發(fā)展了相變墻體和相變蓄熱裝置2種應(yīng)用方式。本文重點(diǎn)綜述了近年來國內(nèi)外相變材料在溫室大棚中的應(yīng)用形式及存在的問題，并展望了未來發(fā)展方向和應(yīng)用前景。

1 相變墻體

溫室北墻的作用是保溫蓄熱，將相變材料用于北墻構(gòu)成相變墻體，形成相變墻體蓄熱系統(tǒng)，可以減少墻體厚度，提高土地利用率。相變材料在溫室北墻的應(yīng)用方式主要有以下幾種：①將相變儲(chǔ)能材料浸入到多孔的混凝土中，制成相變混凝土；②將相變蓄能墻體材料涂抹于溫室大棚北墻內(nèi)表面；③將相變材料制成相變砌塊，建筑相變保溫墻體。

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Q1：謝先生你好，我們想了解一下你們當(dāng)初是怎么想到用彩鋼來作為機(jī)箱面板的呢?

謝：如果你關(guān)注機(jī)箱市場(chǎng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)市場(chǎng)已經(jīng)很多年沒有什么變化了，而且越來越形成兩個(gè)極端――低價(jià)與奢侈品。很顯然，奢侈品與絕大多數(shù)用戶的購買力和使用習(xí)慣脫節(jié)，低價(jià)產(chǎn)品雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)受到歡迎，卻始終留有品質(zhì)隱患。

一般來講談到變革無外乎四個(gè)方面：核心技術(shù)的突破、應(yīng)用技術(shù)的領(lǐng)先、工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新、新型材料的應(yīng)用。機(jī)箱廠家想要從核心技術(shù)出發(fā)作出成就可能性比較小，反而是跟隨CPU、主板這些產(chǎn)品的變化而變化。應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展空間也不大。而我們認(rèn)為現(xiàn)階段工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。只有新型材料的應(yīng)用才能給沉寂的行業(yè)注入新鮮血液。因此，通過不斷的摸索之后，我們最后發(fā)現(xiàn)只有彩鋼能滿足現(xiàn)階段消費(fèi)者對(duì)機(jī)箱的需求。

Q2：相對(duì)于其它各種類型的材料，彩鋼的優(yōu)勢(shì)在哪里?

謝：目前市場(chǎng)上見到的絕大多數(shù)機(jī)箱側(cè)面箱體部分基本采用鋼質(zhì)板材，而最重要的前面板卻有9成以上采用工程塑料制成，同時(shí)也有小部分機(jī)箱產(chǎn)品采用極其昂貴的鋁鎂合金或“好看不中用”的其它特殊材料。根據(jù)產(chǎn)品部“安全環(huán)保，視覺效果出眾能廣泛與家居環(huán)境配合”這一設(shè)計(jì)要求，我們的ID設(shè)計(jì)部做了多種方案分析：

首先，我們嘗試使用亞克力材料制作面板，內(nèi)表面貼鋁膜加強(qiáng)防輻射性能，配合其它細(xì)節(jié)裝飾很容易實(shí)現(xiàn)絢麗的視覺效果，但是亞克力材料易碎不耐壓，且長期使用易變色變形。后來，又嘗試使用塑膠面板表面作拉絲工藝處理后，背面貼鋁膜加強(qiáng)防輻射性能，散熱效果卻很難保證，且拉絲工藝的持久性達(dá)不到設(shè)計(jì)需求；相似的，采用高光塑膠背覆鋁紙，視覺效果不錯(cuò)，但散熱性能仍不能得到提升。鋁鎂材料在視覺效果以及在家具融合方面都有出色的表現(xiàn)，防輻射、環(huán)保、散熱性方面也有很大優(yōu)勢(shì)，但卻存在產(chǎn)品色彩單一和價(jià)格高昂的問題。

彩鋼材料的引入輕松解決了以上問題，鋼材與表面腹膜經(jīng)高溫后全面融合，在色彩、光澤度、觸感方面表現(xiàn)突出，同時(shí)具備金屬在防輻射、散熱等方面的優(yōu)勢(shì)。彩鋼基本可以完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有塑膠面板形態(tài)，并由于具備極好的柔韌性和延展性，更便于弧線等特殊外觀形態(tài)的實(shí)現(xiàn)，有非常大的發(fā)揮空間。

Q3：彩鋼在生產(chǎn)上需要經(jīng)過哪些工序?

謝：如果單純從彩鋼的生產(chǎn)工藝來說，它有以下幾步：

優(yōu)質(zhì)卷鋼經(jīng)拉伸后進(jìn)入表面清洗機(jī)，經(jīng)烘干和表面檢測(cè)后，在黏合裝置覆膜，經(jīng)高溫融合裝置使得基板與腹膜完全融合，首次檢驗(yàn)合格后收卷并進(jìn)行72小時(shí)200～400℃高溫老化，確保材料完全成型，并檢驗(yàn)其耐高溫性能、表面光澤度、細(xì)膩度及顏色均勻度檢驗(yàn)合格后出廠。其中，復(fù)檢非常嚴(yán)格，即使是最細(xì)微的色差也是不允許的。

Q4：這只是彩鋼的加工流程，在結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方面，彩鋼與普通塑膠材料有很大的不同，你們是怎么做的?

謝：結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)是產(chǎn)品開發(fā)的最后一道程序。由于彩鋼與普通塑膠前面板柔韌性不同，因此我們根據(jù)鋼材的特性嘗試了三種方案：第一個(gè)方案是在底座和蓋板全部采用彩鋼，但是發(fā)現(xiàn)很難固定和解決由此產(chǎn)生的諧振問題；第二個(gè)方案考慮運(yùn)用背膠實(shí)現(xiàn)蓋板與底座的固定，在隨后進(jìn)行的高低溫測(cè)試中發(fā)現(xiàn)這一處理會(huì)受到溫度等使用環(huán)境的限制：溫度過高會(huì)使彩鋼蓋板產(chǎn)生位移或溢膠；溫度過低則會(huì)因脫膠導(dǎo)致面板脫落。較為傳統(tǒng)螺釘?shù)奶幚磙k法則會(huì)在跌落試驗(yàn)等強(qiáng)度測(cè)試中出現(xiàn)瓶頸，且螺釘帶來的壓邊過大會(huì)導(dǎo)致蓋板鼓起或皺邊，外觀和使用都會(huì)受到影響。

經(jīng)過精確計(jì)算彩鋼蓋板的反彈受力點(diǎn)和表面張力，我們?yōu)椴输撐逄?hào)和彩鋼六號(hào)分別設(shè)置了22個(gè)和15個(gè)反扣勾實(shí)現(xiàn)與底座的固定。一次沖壓成型的彩鋼蓋板得益于反扣勾的作用可以與底座緊密結(jié)合，至此完成前面板的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

Q5：就生產(chǎn)工藝來講，彩鋼還面臨哪些問題?

謝：彩鋼生產(chǎn)線的成本較高，首先須從德國等國家進(jìn)口全套生產(chǎn)、維護(hù)設(shè)備。其次，在表面復(fù)合工藝中使用到的表面膜由于對(duì)生產(chǎn)精細(xì)度要求過高，絕大部分依靠昂貴的進(jìn)口，平均價(jià)格高達(dá)30元/m2。最后，彩鋼生產(chǎn)過程還存在較高報(bào)廢率，無形中再次增加了成本。目前，國內(nèi)暫時(shí)僅有兩家彩鋼生產(chǎn)企業(yè)，一家為韓國公司，一家為臺(tái)商獨(dú)資。

Q6：現(xiàn)在彩鋼系列只是面板采用了彩鋼材料，那你們有沒有考慮機(jī)箱全部使用彩鋼?

謝：技術(shù)上實(shí)現(xiàn)是可能的，我們也在做這方面的嘗試。不過由于成本的關(guān)系，如果全部使用彩鋼的話，首先就會(huì)存在價(jià)格的問題。我們認(rèn)為目前主流市場(chǎng)機(jī)箱的價(jià)位也就在300元左右，再高消費(fèi)者接受度就會(huì)急劇下降。如果未來彩鋼的成本有所降低的話，不排除全部使用彩鋼的可能。

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【關(guān)鍵詞】變電站；材料成本；控制

在我們變電站項(xiàng)目施工過程中，材料成本占整個(gè)工程成本的比重最大，一般可達(dá)60%-70%左右，而且有較大的節(jié)約潛力，往往在其他成本（如人工費(fèi)）出現(xiàn)虧損時(shí)，要靠材料成本的節(jié)約來彌補(bǔ)，因此材料成本的節(jié)約，也是降低工程成本的關(guān)鍵。我認(rèn)為，材料成本的有效控制，反映在對(duì)材料的用量、價(jià)格、使用和庫存的控制，特別集中在材料用量和價(jià)格控制上。

1 用量控制

材料成本的降低主要來自材料用量的節(jié)約。對(duì)于項(xiàng)目施工來說，組成工程成本的材料包括裝置性材料（鋼材、木材、電纜等）和輔助材料（五金、機(jī)電、工具等消耗性材料），裝置性材料是構(gòu)成工程的主要材料，輔助材料是完成工程所必須的手段材料，對(duì)裝置性材料公司一直實(shí)行限額發(fā)料，按理論用量加合理損耗的辦法與各施工項(xiàng)目進(jìn)行材料費(fèi)用考核結(jié)算，這種辦法十分有效的控制了材料的用量，但我認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)兩個(gè)方面的工作，一是要加強(qiáng)材料用量審核的準(zhǔn)確和嚴(yán)肅性，二是要對(duì)材料節(jié)超的獎(jiǎng)罰辦法進(jìn)一步加以落實(shí)，這樣各個(gè)項(xiàng)目將會(huì)更合理地提取和使用材料，對(duì)公司大成本的控制會(huì)起到一定作用。

在物資計(jì)劃審核的過程中，控制材料的需用量。安裝工程的材料品種多樣、規(guī)格不一、型號(hào)繁雜等特點(diǎn)，增加了施工項(xiàng)目材料成本管理的難度，需要工程部計(jì)術(shù)員嚴(yán)格審圖，準(zhǔn)確編制項(xiàng)目材料需用計(jì)劃。推行單線圖施工估料方法 ，施工估料是工程項(xiàng)目材料成本管理的首要環(huán)節(jié)。所謂單線圖就是以工程項(xiàng)目的工藝流程或系統(tǒng)圖為基礎(chǔ)，根據(jù)平面、剖面的布置及空間走向所勾畫的單線示意圖。以管道專業(yè)為例，就要在單線圖上標(biāo)出根據(jù)平、剖面施工圖的直管線長度、材質(zhì)、規(guī)格、管配件型號(hào)、數(shù)量等。由于單線圖直觀、易懂，能準(zhǔn)確地計(jì)算出所需的材料、配件等。不單主材，所有輔助材料的估料也必須有計(jì)算依據(jù)、計(jì)算過程書。采取這種方法所作的施工估料才能把好現(xiàn)場(chǎng)材料成本管理的第一關(guān)。

物資管理部門計(jì)劃員運(yùn)用材料ABC分類法進(jìn)行材料備料，對(duì)施工所使用的各種材料，按其需用量大小，占用資金多少，結(jié)合重要程序分成A、B、C三類，審核備料時(shí)采取不同的辦法。根據(jù)安裝工程材料的特點(diǎn)，對(duì)需用量大、占用資金多、專用材料或備料難度大的A類材料如：金屬、非標(biāo)、電纜、閥門、保溫材料等，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖，逐項(xiàng)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的備料，做到規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量完全準(zhǔn)確。對(duì)資金占用少、需用量小、比較次要的C類材料如：百貨、工具、油化等消耗性材料，可采用較為簡便的系數(shù)調(diào)整辦法加以備料。對(duì)處于中間狀態(tài)的通用主材、資金占用屬中等的輔材等B類材料如：五金、機(jī)電等材料，估料備貨時(shí)一般按常規(guī)的計(jì)算公式和預(yù)算定額含量確定。

2 價(jià)格控制

項(xiàng)目中某項(xiàng)材料的成本價(jià)格、材料采購的供貨渠道（供應(yīng)價(jià)格） 與采購運(yùn)輸及保管密切相關(guān)。 為了降低材料采購成本，提高采購質(zhì)量，須在各個(gè)環(huán)節(jié)上強(qiáng)化成本觀念，加強(qiáng)監(jiān)督管理，力求購進(jìn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品，避免在材料的采購過程中出現(xiàn)管理漏洞，造成不必要的浪費(fèi)現(xiàn)象，要求材料采購人員承擔(dān)起降低采購成本的責(zé)任。采購成本的降低是工程項(xiàng)目利潤來源之一，我們可以從三方面對(duì)材料價(jià)格進(jìn)行控制：①買價(jià)控制。通過市場(chǎng)行情的調(diào)查研究，在保質(zhì)保量的前提下，貨比三家，擇優(yōu)購料，競(jìng)爭(zhēng)性招投標(biāo)確定供貨商，在保證質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)單價(jià)招投標(biāo)制度，嚴(yán)格控制材料單價(jià)；②運(yùn)費(fèi)控制。合理組織運(yùn)輸，就近購料，選用最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方法，以降低運(yùn)輸成本；③考慮資金、時(shí)間價(jià)值，減少資金占用，合理確定進(jìn)貨批量和批次，盡可能降低材料儲(chǔ)備。

3 使用控制

加強(qiáng)技術(shù)管理在成本節(jié)約中在工程施工中的作用，做好技術(shù)質(zhì)量交底的同時(shí)做好用料交底 。就火電安裝工程而言，其主要項(xiàng)目有電氣、管道、鍋爐、金屬結(jié)構(gòu)鋼架安裝等，由于工程建設(shè)的性質(zhì)、用途不同，對(duì)于施工項(xiàng)目的技術(shù)質(zhì)量要求、材料的使用也有所區(qū)別。因此，施工技術(shù)管理人員除了熟讀施工圖紙，吃透設(shè)計(jì)思想并按規(guī)程規(guī)范向施工作業(yè)班組進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量交底外，還必須將自己的施工估料意圖灌輸給項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工部門，以單線圖的形式做好用料交底，防止班組下料時(shí)長料短用、整料零用、優(yōu)料"劣"用，做到物盡其用，杜絕浪費(fèi)，減少邊角料，把材料消耗降到最低限度。

在施工管理中，要使材料的質(zhì)量有保證，數(shù)量有控制，就必須加強(qiáng)材料的現(xiàn)場(chǎng)管理，做到職責(zé)明確，管用一體?，F(xiàn)在火電施工項(xiàng)目工期短，進(jìn)度快，從而引進(jìn)了許多分包隊(duì)伍，實(shí)行項(xiàng)目分包方式施工。由于施工作業(yè)基本都使用民工，在材料的領(lǐng)用、現(xiàn)場(chǎng)管理、材料回收等方面都與施工隊(duì)伍密切相關(guān)。這就要求管理人員加強(qiáng)分包隊(duì)伍材料的領(lǐng)用料措施。材料進(jìn)場(chǎng)后，管理人員要根據(jù)施工計(jì)劃用量對(duì)外包隊(duì)伍使用材料量進(jìn)行監(jiān)督，并采取有效的超罰、節(jié)獎(jiǎng)的措施，調(diào)動(dòng)其積極性，減少在材料簽收與使用中的漏洞，以節(jié)約用量。

另外，對(duì)工程完工后剩余材料及周轉(zhuǎn)性材料的回收與保管往往被忽視。常常出現(xiàn)工程完工后，剩余材料丟失與損壞現(xiàn)象，對(duì)工程收尾工作中的材料清查、回收入庫工作缺乏重視，對(duì)材料的管理沒有做到善始善終，造成了不必要的浪費(fèi)。因此加強(qiáng)材料管理，強(qiáng)化用量控制，要從材料的采購、保管、使用、回收等各環(huán)節(jié)入手，達(dá)到對(duì)材料成本的有效控制。

4 庫存控制

庫存是企業(yè)心中永遠(yuǎn)的“疼”！ 我們一直追求“零庫存”管理目標(biāo)，但這是一個(gè)特殊的庫存概念，它并不是儲(chǔ)存商品的數(shù)量真正為零，而是通過實(shí)施特定的庫存控制策略，實(shí)現(xiàn)庫存量的最小化。零庫存可以大幅度減少甚至免去倉庫存貨的一系列問題，如倉庫建設(shè)、管理費(fèi)用、存貨維護(hù)、保管、裝卸、搬運(yùn)費(fèi)用，存貨占用流動(dòng)資金及庫存物的老化、損失、變質(zhì)等問題。

篇10

作者簡介：姓名：顏志成 ，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事木材、人造板、家具類產(chǎn)品檢驗(yàn)；

姓名：陳瀠，女，工程師，主要從事木材、人造板、家具類產(chǎn)品檢驗(yàn)。

摘要：本文介紹了紫檀、檀香紫檀、染料紫檀木材的名稱，宏觀構(gòu)造特征、微觀構(gòu)造特征、木材性質(zhì)和用途。紫檀、檀香紫檀為同一種木材，拉丁文學(xué)名： Pterocarpus santalinus L.F.，中文名稱：檀香紫檀，商品名：紫檀木；染料紫檀拉丁文學(xué)名為P.tinctoricus Welw.，中文名稱：染料紫檀，當(dāng)條件滿足GB/T18107-2000《紅木》時(shí)，其商品名可稱為紫檀木。檀香紫檀、染料紫檀是同屬不同種木材， 在宏觀特征、微觀特征上有一定差異，可作為區(qū)分的依據(jù)。檀香紫檀、染料紫檀都是制作高級(jí)家具等的上等用材，在使用時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

關(guān)鍵詞：紅木 紫檀 檀香紫檀 染料紫檀構(gòu)造特征 用途

中圖分類號(hào)： S7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）01（c）-0000-00

中國是最早認(rèn)識(shí)和開發(fā)紫檀的國家。紫檀木質(zhì)緊密堅(jiān)硬，沉穩(wěn)、端莊、典雅、尊貴，是最名貴的紅木。紫檀在家具歷史上獨(dú)尊與顯赫是其他木材無法相比擬的，代表了中國人最深層的文化底蘊(yùn)。

紫檀為產(chǎn)印度等地的檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）[1]。近年來由于檀香紫檀市場(chǎng)貨源稀缺，我國從非洲進(jìn)口以染料紫檀為主的木材，市場(chǎng)稱之為：“血檀、非洲小葉紫檀”等，其木材與印度產(chǎn)檀香紫檀相似度極高，且英文商品名稱red sanders、red sandalwood與檀香紫檀一致[2]，在使用時(shí)把染料紫檀當(dāng)作檀香紫檀，人們難以易分辨，然而它們間的價(jià)格相差甚遠(yuǎn)。正確區(qū)分檀香紫檀和染料紫檀成為當(dāng)務(wù)之急。

本文分析研究了紫檀、檀香紫檀、染料紫檀名稱的木材名稱由來、植物學(xué)名稱及木材

分布、木材宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造特征，為正確區(qū)分檀香紫檀、染料紫檀木材提供了科學(xué)依據(jù)。

1 木材名稱的由來

1.1紫檀

史書中有關(guān)“紫檀”的記載頗多，有：晉?崔豹《古今注》：“紫檀木，…；亦謂之紫檀?！?；唐?《唐本草》：“紫真檀木，…惟不生中華，人間遍有之?！?；唐?張彥遠(yuǎn)《歷代名畫記?論裝背F軸》：“…，貞觀，開元中，內(nèi)府圖書一律用白檀身，紫檀首，紫羅F織成帶，…，”；唐?王建《宮詞》： “黃金捍撥紫檀槽，弦索初張調(diào)更高”； 唐?孟浩然《涼州詞》： “渾成紫檀今屑文，作得琵琶聲入云”；宋?趙汝適《諸蕃志》：“紫者謂之紫檀，輕而脆者謂之沙檀，氣味大率相類?！保弧端问?日本國》：“…、紫檀…?！泵?王佐《新增格古要論》“紫檀木，出交趾、廣西、湖、廣，性堅(jiān)，…近以真者揩粉壁上，果紫；余木不然?！保幻?方以智《通雅》：“紫檀即赤檀。”；清?屈大均《廣東新語》：“紫檀一名紫榆，來自番舶，以輕重為價(jià)?！?；等等。

近現(xiàn)代有關(guān)紫檀的研究有：陳嶸教授在《中國樹木分類學(xué)》記載：“紫檀（古今注），紫檀別稱紅木（江浙）、紫钅荊ü?jié)a褡）、赤檀（本草綱目）、red sandalwood（英）[3]?！?；唐耀教授在《云南熱帶及亞熱帶木材》寫有：“紫檀系世界聞名的紅木類[4]?！?；王世襄先生《明式家具研究（文字卷）》寫道：“明清以來，我國曾大量從印度支那進(jìn)口紫檀…。”[5]。

《中華本草》（1999版）有“紫檀，別名：紫钅盡⒆險(xiǎn)嫣礎(chǔ)⒊嗵礎(chǔ)⑹こ料?、紫搪斻6]；《中國蕨類植物和種子植物名稱總匯》有“紫檀=紫檀香，紫檀香：P.santalinus，…紫檀?！盵7]；《辭源》（2009版）中“紫檀：木名。亦稱紫钅盡！[8]。

綜上，“紫檀”一名在我國由來以久。

1.2檀香紫檀

紫檀（P.santalinus）和檀香（Santalum album）從植物學(xué)和木材學(xué)角度看，是毫無關(guān)聯(lián)的兩個(gè)木種。紫檀產(chǎn)地印度的梵文（Sanskrit）的音譯“Chandanam或Chandanum”稱為旃檀或紫旃檀，產(chǎn)于印度的檀香木梵文“Chandan或Chandana”之音譯為“旃檀”、“真檀”、“震檀”， 紫檀與檀香木的梵文名音譯十分相似，又紫檀的商品英文名為red sanders、 red sandalwood，拉丁文學(xué)名為P.santalinus，在阿拉伯語中sandal和sander意為檀香。所以把紫檀P. santalinus中文名定為檀香紫檀。

徐永吉教授在《紅木的種類及其識(shí)別》有：“紫檀…至今一致公認(rèn)為產(chǎn)印度等地的檀香紫檀（P.santalinus）?！?。

因此是把紫檀（P.santalinus）的中文名定為檀香紫檀。

1.3染料紫檀

從資料看，有關(guān)染料紫檀的研究記錄較少。2004年周默先生提到：也有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)將產(chǎn)于非洲馬達(dá)加斯加、安哥拉的染料紫檀（P.tinctoricus）列入紫檀木類，其氣干密度達(dá)1.15g/cm3[9]。

宵迪寫有：非洲東部、中部和西南部所出產(chǎn)的染料紫檀（P.tinctorius）有多個(gè)變種，其中產(chǎn)地坦桑尼亞的的一個(gè)樹種色則紫紅色紫檀屬，密度較高，在我國被叫做“血檀”，利用這種木材制成的家具成品與紫檀木相似10]11]。

目前國內(nèi)比較一致意見是把“血檀”定為染料紫檀。

2 檀香紫檀、染料紫檀植物學(xué)名及分布

2.1 檀香紫檀

從木材名稱由來看：明清以來所記錄的紫檀與檀香紫檀是相同的一個(gè)物種。1782年正式命名紫檀這個(gè)物種的拉丁文學(xué)名為P.santalinus L.F.，命名人是瑞典博物學(xué)家小卡爾?林奈（ Carolus Linnaeus the Younger），在植物學(xué)名命名人縮寫中記作L.F.。

1918年我國孔慶萊先生在《植物學(xué)大辭典》記錄了紫檀的學(xué)名為P.santalinus L.F. [12]；1944年德國學(xué)者Gustav Ecke在其編寫的《中國花梨家具圖考》中稱：“多數(shù)專家現(xiàn)在同意把紫檀鑒定為紫檀屬的P.santalinus?！?[13]；陳嶸教授《中國樹木分類學(xué)》記錄：紫檀學(xué)名（P.santalinus，lin）；何天相教授《紅木鑒定》有：“…紫檀P.santalinus?！盵14]。

近年來我國木材學(xué)家對(duì)由不同國家提供的檀香紫檀（P.santalinus L.F.）標(biāo)本、明清紫檀家具殘片及從印度進(jìn)口的檀香紫檀實(shí)物樣本從木材解剖學(xué)的角度進(jìn)行研究，研究得出明清家具所用的紫檀就是檀香紫檀（P.santalinus）。而且木材學(xué)家也形成了較為一致的認(rèn)識(shí)：紫檀就是產(chǎn)于印度的檀香紫檀（P.santalinus）。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18107-2000《紅木》中規(guī)定了“紫檀”中文名為檀香紫檀，拉丁文學(xué)名為P.santalinus L.F.[15]。商品名：紫檀木。主要分布：印度南部。

2.2染料紫檀

查《木材工業(yè)實(shí)用大全（木材卷）》和《世界商品木材拉漢英名稱》染料紫檀拉丁文學(xué)名為P.tinctoricus Welw. [16]，命名人是奧地利植物學(xué)家弗里德里希?維爾維茨（Friedrich Welwitsch），在植物學(xué)名命名人縮寫中記作Welw.。

南京林業(yè)大學(xué)木材模式標(biāo)本上染料紫檀拉丁文學(xué)名為P.tinctoricus。

綜上：染料紫檀拉丁文學(xué)名為P.tinctoricus Welw.。主要分布：贊比亞、坦桑尼亞、莫桑比克、安哥拉等南非國家。

根據(jù)GB/T18107-2000《紅木》標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)染料紫檀達(dá)到紫檀木類必備條件時(shí)。商品名可稱紫檀木。

3木材特性

3.1木材宏觀特征和性質(zhì)

3.1.1檀香紫檀

散孔材；心邊材區(qū)分明顯，心材新切面紅色至紫紅，久置轉(zhuǎn)為深紫色或黑紫色；有熒光現(xiàn)象；在肉眼下管孔幾乎不見，管孔內(nèi)含深色樹膠；香氣很微弱或無；軸向薄壁組織傍管細(xì)線狀或同心層式；放大鏡下木射線可見；弦面具波痕；木材結(jié)構(gòu)甚細(xì)至細(xì)，紋理交錯(cuò)，有光澤。氣干密度1.05～1.26g/cm3。

3.1.2染料紫檀

散孔材；心邊材區(qū)分明顯，心材新切面多為鮮艷紅色，久置為深褐色至深紫色（多呈現(xiàn)出醬紫色），管孔內(nèi)含深色樹膠。熒光現(xiàn)象不明顯，軸向薄壁組織主為細(xì)帶狀，少數(shù)翼狀。木射線極細(xì)，放大鏡下可分辨，弦面波痕可見。結(jié)構(gòu)較細(xì)致。紋理直，略交錯(cuò)。氣干密度0.85～1.15g/cm3。

3.1.3檀香紫檀、染料紫檀宏觀特征和性質(zhì)比較

檀香紫檀、染料紫檀宏觀特征和性質(zhì)比較見表1

表1檀香紫檀、染料紫檀宏觀特征和性質(zhì)比較

木材名稱 材色 熒光現(xiàn)象 氣干密度（g/cm3）

檀香紫檀 心材新切面桔紅色，久則轉(zhuǎn)為深紫或黑紫 明顯 1.05～1.26

染料紫檀 心材新切面多為鮮艷紅色，久置為深褐色至深紫色（多呈現(xiàn)出醬紫色） 不明顯 0.85～1.15

3.2木材微觀特征

3.2.1檀香紫檀

單管孔及少數(shù)徑列復(fù)管孔，導(dǎo)管橫斷面卵圓形至圓形；管孔內(nèi)含樹膠，導(dǎo)管分子疊生，單穿孔。管間紋孔互列，系附物紋孔。軸向薄壁組織主為同心層型式細(xì)線（寬1-2個(gè)細(xì)胞），且排列規(guī)整，薄壁細(xì)胞含樹膠豐富，疊生；具紡錘形薄壁細(xì)胞，木纖維壁甚厚，充滿紅色樹膠和紫檀素；木射線射線單列（偶成對(duì)或兩列）組織同形單列，疊生。

3.2.2染料紫檀

單管孔，少數(shù)短徑列復(fù)管孔，導(dǎo)管橫斷面卵圓形至圓形；管孔內(nèi)含樹膠，導(dǎo)管分子疊生，單穿孔。管間紋孔互列，系附物紋孔。軸向薄壁組織主為斷續(xù)帶狀（寬1―2個(gè)細(xì)胞），稀翼狀、聚翼狀；薄壁細(xì)胞含樹膠豐富，疊生；具紡錘形薄壁細(xì)胞，木纖維壁厚。木射線同形單列，稀成對(duì)（成對(duì)或兩列），疊生。

3.2.3檀香紫檀、染料紫檀微觀特征比較

檀香紫檀、染料紫檀微觀特征比較見表2

表2檀香紫檀、染料紫檀微觀特征比較

木材名稱 軸向薄壁組織 木射線射線

檀香紫檀 主為同心層型式細(xì)線 單列（偶成對(duì)或兩列）

染料紫檀 軸向薄壁組織主為斷續(xù)帶狀 單列，稀成對(duì)（成對(duì)或兩列）；成對(duì)或兩列數(shù)較檀香紫檀多

4木材用途

檀香紫檀、染料紫檀都是制作高級(jí)家具、實(shí)木雕刻、工藝品和名貴裝飾的上等用材。從木材珍貴程度和人們的喜好程度看：檀香紫檀為制造高級(jí)家具的極品木材，染料紫檀遜色于檀香紫檀。

5結(jié)語

紫檀、檀香紫檀為同一種木材，系紫檀屬，拉丁文學(xué)名： P. santalinus L.F.，中文名稱：檀香紫檀，商品名：紫檀木。

染料紫檀系紫檀屬，拉丁文學(xué)名為P.tinctoricus Welw.，中文名稱：染料紫檀，當(dāng)條件滿足GB/T18107-2000《紅木》規(guī)定時(shí)，其商品名可稱為紫檀木。

當(dāng)前檀香紫檀、染料紫檀二種木材在市場(chǎng)上的價(jià)格相差很大，正確區(qū)分它們顯得非常重要，它們?cè)诤暧^特征、微觀特征上有一定差異，可作為區(qū)分的依據(jù)。檀香紫檀、染料紫檀是同屬不同種木材，不能混淆，在市場(chǎng)流通上應(yīng)把它們正確區(qū)別開來。

檀香紫檀于1967年起被列入瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易保護(hù)公約附錄II管制的物種，為確保檀香紫檀木材在貿(mào)易和生產(chǎn)中的合法來源，檀香紫檀應(yīng)有產(chǎn)地證明和許可證方可交易，以規(guī)避各類風(fēng)險(xiǎn)[17]。

為保護(hù)檀香紫檀，價(jià)格較低廉的染料紫檀可以作為替代材做重點(diǎn)開發(fā)和推廣，在使用時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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