一種模擬空調(diào)系統(tǒng)的新型石膏板即將在美國上市

目前大部分建筑物的墻面都要用到石膏板。一種可以在白天吸收熱量、夜晚釋放熱量，從而減少空調(diào)使用的建筑材料將很快在美國上市。位于美國北卡羅來納州的某企業(yè)正在測試一種含有膠囊物質(zhì)的新型石膏板，該物質(zhì)可以通過吸熱來給建筑物被動(dòng)降溫。這些膠囊物質(zhì)由德國化學(xué)巨頭巴斯夫(BASF)生產(chǎn)，可以加入很多建筑產(chǎn)品中。在歐洲，已經(jīng)有部分建筑產(chǎn)品用到了巴斯夫的成果。

巴斯夫生產(chǎn)的膠囊內(nèi)含有相變材料，即隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，這使得給房屋降溫的原理可以與冰塊通過融化時(shí)吸收熱量來幫助飲料降溫的原理一樣。每個(gè)聚合物膠囊里都裝有會(huì)在室溫條件下熔化的固體石蠟，這樣它們就能讓房間溫度在白天基本保持恒定。石蠟在夜間溫度涼爽的氣候條件下發(fā)揮的效果最好，晚上降溫后膠囊能重新變硬，從而釋放出白天貯存的熱量。

Peter Schossig是德國慕尼黑弗勞恩霍夫研究所的工程師，他的研究小組與巴斯夫合作研發(fā)了這種膠囊。他說，在南歐一些國家，這種材料在白天可以吸收足夠多的熱量，從而節(jié)省多達(dá)20%的空調(diào)電力需求。在北歐，夜間溫度更加涼爽，使用這種材料的建筑可能根本就不需要空調(diào)。

這一新成果有助于推動(dòng)建筑業(yè)的“綠色”趨勢--使用可以保持舒適的室內(nèi)溫度卻又無須用電的綠色建筑材料。根據(jù)美國能源情報(bào)署的數(shù)據(jù)，在美國，建筑物大約要消耗掉全國發(fā)電量的70%，其中8%屬于家庭和辦公室的空調(diào)用電。目前輕質(zhì)的建筑材料在美國廣泛使用，如木質(zhì)框架和石膏板。它們能使建筑很快完工，但是這些材料吸收不了多少熱量，所以室溫在一天中波動(dòng)很大。

麻省理工學(xué)院建筑技術(shù)和機(jī)械工程學(xué)教授Leon Glicksman說，相變材料提供了一條給輕質(zhì)建筑材料增加蓄熱體的途徑。從上世紀(jì)50年代以來，好幾個(gè)公司試圖研發(fā)能夠利用相變材料特性的被動(dòng)降溫系統(tǒng)，但是他們?nèi)〉玫某晒邢?，因?yàn)楹茈y把新材料加入現(xiàn)有建筑用材中。

巴斯夫是通過將熔化的蠟與熱水快速攪拌來獲得微膠囊的。由于蠟和水互相排斥，蠟會(huì)在水中形成很多微小的蠟滴。當(dāng)研究者在蠟水混合物中加入丙烯酸前體時(shí)，蠟和水之間的斥力使得丙烯酸前體包裹住蠟滴表面。由此得到的濕潤的混合物可以被加入制造石膏板的粉末中，或者干燥后加入水泥和灰泥等其他建筑材料中。

化學(xué)巨頭杜邦公司也在制造裝入膠囊的相變材料，并且已經(jīng)將其加入吸熱板在歐洲銷售。巴斯夫的策略與杜邦稍有不同：它們把這種膠囊賣給其他公司去加入建筑材料中，包括天花板、加氣混凝土砌塊和石膏板。由巴斯夫公司進(jìn)行的一項(xiàng)研究預(yù)計(jì)，以德國的電價(jià)和氣候條件為例，如果一座民宅使用的石膏中加入了360克該相變材料(大約花費(fèi)4883美元)，其節(jié)省的電費(fèi)可以在五年內(nèi)收回成本。