建筑節(jié)能材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
建筑節(jié)能材料的實(shí)例教程
建筑可以在全球低碳轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因?yàn)?018年建筑能耗占總能耗的30-40%，其中約50%的建筑能耗用于采暖、通風(fēng)和空調(diào)。傳統(tǒng)的蒸汽壓縮冷卻策略，比如空調(diào)的制冷消耗了大量的化石燃料發(fā)電，導(dǎo)致碳排放增加，進(jìn)一步使全球氣候惡化。
輻射冷卻能夠以熱輻射的形式將地球的熱量傳遞到外太空，無需任何能量輸入的條件下，在日間通過最小化太陽能吸收實(shí)現(xiàn)了低于環(huán)境溫度的降溫效果，這種零能高效的降溫方式為節(jié)能建筑、人體熱管理和太陽能電池?zé)峁芾淼阮I(lǐng)域的發(fā)展提供新的策略和機(jī)遇。在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發(fā)地將熱輻射散發(fā)到寒冷的外層空間的優(yōu)越能力而成為目前研究的焦點(diǎn)。
最近開發(fā)了一系列先進(jìn)的功能材料和復(fù)雜的策略，通過在亞波長尺度上操縱光-物質(zhì)相互作用來促進(jìn)被動(dòng)、高效和可持續(xù)的輻射冷卻性能或先進(jìn)的熱管理。但是需要注意的是，這些輻射冷卻材料和結(jié)構(gòu)都是光學(xué)靜態(tài)的，無論環(huán)境變化如何，它們通常都是作為一種冷卻方式發(fā)揮作用。人們非常希望開發(fā)出能夠根據(jù)需要在冷卻和加熱模式之間動(dòng)態(tài)切換的先進(jìn)輻射冷卻材料。
纖維素存在于許多常見的植物如棉花、木材和竹子中，也可以由細(xì)菌進(jìn)行分泌合成。細(xì)菌纖維素（Bacterial Cellulose, BC）是一種由細(xì)菌分泌合成的纖維素材料。同時(shí)，BC還具有可大規(guī)模制備和純度高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于智能電子、熱管理和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。然而，細(xì)菌纖維素材料應(yīng)用于輻射冷卻領(lǐng)域存在大氣窗口中紅外發(fā)射率較低，限制了其在輻射冷卻領(lǐng)域的應(yīng)用。
02
成果掠影
近日，天津大學(xué)封偉教授、王玲教授團(tuán)隊(duì)通過原位生長技術(shù)成功開發(fā)了具有太陽光透過率可調(diào)特性的細(xì)菌纖維素基輻射冷卻材料。
展開 在確定好房屋建筑物基本負(fù)荷數(shù)值之后，配電變壓器總裝機(jī)的容量=建筑物有功計(jì)算負(fù)荷/（變壓器負(fù)荷率×變壓器補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)）。在變電器使用的過程中，如果最大負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)值低于30mim，變壓器負(fù)荷容量會(huì)增加，與此相關(guān)的用戶初期投資數(shù)額也會(huì)增加。由此證明，按照變壓器最理想負(fù)荷率來確定變壓器容量的做法是不科學(xué)的。
第二，按照變壓器節(jié)能負(fù)荷率選擇變壓器的容量?？紤]到變壓器容量負(fù)荷始終處于變化的過程中，無法精準(zhǔn)地計(jì)算出變壓器的電能損耗。為此，想要計(jì)算最大負(fù)荷時(shí)間，可以參考最大負(fù)荷消耗時(shí)間下用戶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息。對于高層建筑物，受到工作制的影響，在員工下班之后的時(shí)間段會(huì)處于輕載的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)期電力負(fù)荷的運(yùn)行和工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)存在密切的關(guān)聯(lián)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率基本控制在0.85～0.95之間。對于一些以商業(yè)為主的建筑物，它的用電負(fù)荷相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)兩班制，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率在0.71～0.85之間。
第三，按照變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷來計(jì)算變壓器的容量。經(jīng)過上文的分析我們發(fā)現(xiàn)，按照年有功率能耗損耗最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率計(jì)算，變壓器的容量設(shè)置更加有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)。但是對于兩班制商業(yè)建筑中的配電變壓器使用來說，如果按照以上的計(jì)算方式，最終所得到的容量數(shù)值還會(huì)偏大，無形中加大了用戶的投資。
展開 ApacheSim是用來計(jì)算建筑物冷熱負(fù)荷的工具包。這個(gè)工具包可以根據(jù)建筑材料的特性、設(shè)備的開啟狀況、室內(nèi)設(shè)定條件等來計(jì)算最大冷熱負(fù)荷、室內(nèi)溫度變化、年消耗能量等指標(biāo)，以此來指導(dǎo)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。此外，這個(gè)工具包還可以對建筑的自然通風(fēng)以及空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，包括運(yùn)行的時(shí)間、開啟的大小等控制參數(shù)都可以進(jìn)行設(shè)定。
建筑占全球能源消耗總量的 40%，而供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 消耗了建筑能耗的一半，提高能源效率是解決這一問題的關(guān)鍵。熱致變色智能窗具有低成本和零能量輸入的特性?；谒z復(fù)合材料不僅可以調(diào)節(jié)陽光透過率，還可以提高材料的機(jī)械和熱響應(yīng)速度，然而現(xiàn)階段智能窗主要注重調(diào)節(jié)透光能力，在太陽光調(diào)控的過程中，太陽輻射的能量被浪費(fèi)。
日前，中國石油大學(xué)（北京）徐泉教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一款高太陽能調(diào)制能力和自發(fā)電的能量生成系統(tǒng)結(jié)合的顛覆性新型智能窗（Energy saving and energy generation-ESEG智能窗）。ESEG智能窗由多層百葉太陽能電池結(jié)構(gòu)，溫控變色的主客體水凝膠、以及氧化銦錫(ITO)玻璃相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，兼具節(jié)能和發(fā)電能力（ESEG智能窗），此款智能窗制造簡單、可規(guī)?；a(chǎn)，最重要的是具有儲(chǔ)能、節(jié)能、主動(dòng)控制、防凍一體化功能，商業(yè)化前景廣闊，相關(guān)成果已發(fā)表于Advanced Science，2022，202105184。
圖1. (a)節(jié)能儲(chǔ)能一體化智能窗的多層百葉結(jié)構(gòu)；(b) 主客體熱致變色水凝膠（HGT水凝膠）的機(jī)理示意圖和0.15 m2窗戶在不同溫度下50×30 cm測試的光學(xué)照片；(c) 不同環(huán)境下的節(jié)能儲(chǔ)能一體化智能窗示意圖；(d) ESEG不同視角的光學(xué)照片。圖片來源：Advanced Science
主客體熱致變色水凝膠（HGT水凝膠）由透明熱穩(wěn)定 (PAM-PAA) 水凝膠基質(zhì)，及熱響應(yīng)羥丙基纖維素 (HPC) 微粒制成。
展開 總結(jié)
就目前來說，國家倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，鼓勵(lì)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，變壓器的損耗主要來源于變壓器中的鐵芯的鐵損和繞組的銅損，電機(jī)和變壓器的性能、體積、重量和各種各樣的材料的節(jié)約都和硅鋼片的切割有關(guān)，我們對電力變壓器的鐵芯材料硅鋼片進(jìn)行激光切割工藝的實(shí)驗(yàn)研究，通過改善激光切割工藝，減少硅鋼片毛刺，降低損耗，從而達(dá)到降低鐵芯損耗，進(jìn)而降低電力變壓器的損耗，符合國家節(jié)能降耗的政策。
使得變壓器更具有安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，能夠使得農(nóng)村等經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)盡快進(jìn)行節(jié)能降耗變壓器更新?lián)Q代。
來源：
壓器技術(shù)雜志 作者：
肖洪梅
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建筑節(jié)能材料的最新內(nèi)容
節(jié)能建筑材料是重要應(yīng)用方向。建筑外墻的輻射制冷涂料、Low-E玻璃等節(jié)能材料，其節(jié)能效果與表面發(fā)射率密切相關(guān)。通過測量不同材料在紅外波段的發(fā)射率，可以科學(xué)評估其節(jié)能性能，為綠色建材的選型提供數(shù)據(jù)支持。
在新能源領(lǐng)域，發(fā)射率測量同樣發(fā)揮著重要作用。太陽能光伏組件的散熱性能直接影響發(fā)電效率，而組件的表面發(fā)射率是散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。
探索熱輻射—紅外發(fā)射率測量儀3個(gè)月前
它廣泛應(yīng)用于輻射測量領(lǐng)域，為輻射研究提供精確的數(shù)據(jù)支持；在材料檢測方面，助力科研人員深入了解材料特性；于醫(yī)療健康領(lǐng)域，為相關(guān)研究和應(yīng)用提供可靠依據(jù)；在節(jié)能建材行業(yè)，有助于開發(fā)高效節(jié)能的建筑材料；在隱身偽裝方面，為軍事和安全領(lǐng)域提供關(guān)鍵技術(shù)支撐；在航空航天領(lǐng)域，保障航空航天器材料的性能符合嚴(yán)苛要求。
●【欄目設(shè)置】
建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、建筑管理、市政工程、工程技術(shù)、建筑經(jīng)濟(jì)、道路橋梁、安全質(zhì)量、建筑節(jié)能、建筑材料、地基與基礎(chǔ)、造價(jià)預(yù)算、水利水電、園林綠化、建筑論壇 技術(shù)開發(fā)報(bào)道、專題綜述、國外技術(shù)開發(fā)、技術(shù)講座等。
●【來稿須知】
(1)來稿要求論點(diǎn)明確、數(shù)據(jù)可靠、內(nèi)容詳實(shí)、語言精練。稿件應(yīng)未公開發(fā)表過，并遵守國家保密規(guī)定和《著作權(quán)法》有關(guān)規(guī)定。
來源 | Small
01
背景介紹
隨著全球氣候變化和能源危機(jī)的加劇，到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和無疑是世界最迫切的任務(wù)。建筑可以在全球低碳轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因?yàn)?018年建筑能耗占總能耗的30-40%，其中約50%的建筑能耗用于采暖、通風(fēng)和空調(diào)。傳統(tǒng)的蒸汽壓縮冷卻策略，比如空調(diào)的制冷消耗了大量的化石燃料發(fā)電，導(dǎo)致碳排放增加，進(jìn)一步使全球氣候惡化
來源 | Composites Science and Technology
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背景介紹
溫度控制和能耗及其對溫室效應(yīng)的影響引起了科學(xué)界、政界和工業(yè)界的關(guān)注。建筑消耗了全球40%的能源，其中三分之一用于調(diào)節(jié)溫度，而許多能源被浪費(fèi)在無生命的物體上。人體皮膚通過熱傳導(dǎo)、對流、輻射等方式散熱。通過材料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以以被動(dòng)的方式精確調(diào)節(jié)皮膚傳熱
建筑占全球能源消耗總量的 40%，而供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 消耗了建筑能耗的一半，提高能源效率是解決這一問題的關(guān)鍵。熱致變色智能窗具有低成本和零能量輸入的特性?；谒z復(fù)合材料不僅可以調(diào)節(jié)陽光透過率，還可以提高材料的機(jī)械和熱響應(yīng)速度，然而現(xiàn)階段智能窗主要注重調(diào)節(jié)透光能力，在太陽光調(diào)控的過程中，太陽輻射的能量被浪費(fèi)
導(dǎo)讀
變壓器損耗低的基本特征 空載損耗 空載損耗一般是指鐵損耗，具體包含磁滯損耗、渦流損耗。其中，磁滯損耗和變壓器的運(yùn)作頻率以及最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。(1)渦流損耗。在變壓器工作的時(shí)候，磁芯中會(huì)有磁力線穿過，磁力線在和磁芯處于平行狀態(tài)的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流。產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)形成閉環(huán)使得磁芯發(fā)熱，從而消耗能量，這種消耗被稱作是渦流損耗。(2)磁滯損耗。這種損耗是因?yàn)榇呕谠バ?yīng)或者磁性滯后
導(dǎo)讀 本文淺析節(jié)能型變壓器鐵芯材料的激光切割工藝：減少硅鋼片毛刺，降低損耗，從而達(dá)到降低鐵芯損耗，進(jìn)而降低電力變壓器損耗。 變壓器是整個(gè)電網(wǎng)中最重要的電力設(shè)備，變壓器的本身效率非常的高，但是由于容量大、數(shù)量多的原因?qū)е伦儔浩鞯膿p耗也非常的高，變壓器的損耗主要來源于變壓器中的鐵芯的鐵損和繞組的銅損，據(jù)統(tǒng)計(jì)全國變壓器的總損耗大概占系統(tǒng)發(fā)電量的百分之十左右，損耗每降低百分之一每年可以節(jié)約上百億的電量，所
【科研摘要】
實(shí)現(xiàn)出色的電磁干擾（EMI）屏蔽以及機(jī)械柔韌性，光學(xué)透明性和環(huán)境穩(wěn)定性，對于涂料，靜電放電，電子顯示器以及可穿戴和便攜式電子設(shè)備的未來至關(guān)重要。不幸的是，由于缺乏對基礎(chǔ)材料的物理特性和結(jié)構(gòu)-特性關(guān)系的了解，因此工程設(shè)計(jì)具有所有這些所需特性的材料具有挑戰(zhàn)性。大自然提供了許多示例，這些示例是通過對具有選擇長度的成分的多種長度尺度的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確工程而對屬性進(jìn)行組合的。
