出品:科普中国制作:之遥科普监制:中国科学院计算机网络信息中心有打油诗云:“枯藤老树昏鸦空调WiFi西瓜葛优同款沙发夕阳西下我就往上一趴”冬天的暖气,夏天的空调,让我们生活更舒适,但同时,却增加了环境的负担。
根据中国建筑节能协会的测算,2018年全国建筑运行碳排放21.1亿吨二氧化碳,占全国碳排放比重21.9%,其中建筑的采暖与空调能耗占比高达50%—70%。
按照规划,要在2060年实现碳中和目标,建筑运行总能耗要下降约90%。
虽然说国家已经采取了很多措施,比如鼓励大家把空调提高一度,但这还远远不够。
如何在保证人们生活质量的前提下节能减排?科研人员从建筑本身下手,研发新的建筑材料,保障室内冬暖夏凉,其中之一就有“相变蓄热材料”。
什么是相变蓄热材料?相变蓄热材料(Phase Change Materials,缩写为PCM),指一类能够通过物质的相变过程来储存能量的材料。
这样说,大家可能有点难理解。
“相变是什么?”“相变蓄热又是啥?”接下来,我们就先细细讨论一下这两个问题。
相变是什么?相变,也就是物质的物相(固、液、气等)发生变化的过程,以水为例:水有三态,水蒸气,水和冰,分别对应气相、液相和固相。
将常温的水逐渐加热,到达100℃时,水会逐渐沸腾,冒出大量气泡,直到完全蒸发,这个液相水变成气相水的过程,就是气-液相变;将常温的水放进冰箱的冷冻层,不断降温,水就会逐渐冷却,到0℃时开始结冰,变成冰水混合物,直到完全凝固变成一块完整的冰块。
这个液相水变成固相水的过程,就是液-固相变。
水的“相变”(图片