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吸收熱量來幫助飲料降溫的原理一樣。每個聚合物膠囊里都裝有會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，好幾個公司試圖研發(fā)能夠利用相變材料特性的被動降溫系統(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，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。