利用相变材料的潜热蓄热功能达到建筑调温、余热存储、辅助蓄热、太阳能储存利用等作用,是目前最受瞩目的实现建筑节能的有效方法和研究方向之一。本文制备了以脂肪酸及其二元低共熔物为相变蓄热芯材,分别以有机高分子聚合物和无机纳米材料为基体的免封装、定形相变蓄热材料,用石墨作改进剂提高定形相变材料的热导率,并用数值模拟和实验法对定形相变材料的节能效果进行了预测和检验。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基体原料,以脂肪酸及其低共熔物为相变蓄热介质,采用本体聚合法制备了脂肪酸／聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合定形相变材料。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、偏光显微镜、差式扫描量热、热重分析、力学性能试验等手段对脂肪酸/PMMA定形相变材料的结构、相变行为和性能进行了测试。结果表明：复合材料是脂肪酸与PMMA的物理共混体系,脂肪酸被包覆在PMMA基体中,从而在吸热熔化后不会发生宏观流动和渗漏,为定形固-液相变材料；定形相变材料的相变温度范围为20.26～53.78℃,相变焓在59.29～86.35 J/g之间,与所对应的脂肪酸的熔点和熔化焓相当；由于PMMA的存在,使脂肪酸的热分解稳定性得到了有效提高,其主要失重区域温度向高温方向拓展近30℃,可见PMMA作为一种起到固定、包覆作用的基体,对脂肪酸的热性质起到了有效的保护作用；加速热循环试验后定形相变材料的相变温度和相变焓的变化较小,证明定形相变材料具有可靠的长期稳定性；定形相变材料的体积膨胀性较纯脂肪酸明显下降,导热系数约为0.27 W·m-1·K-1,常温的力学性能较好,具有一定的调温作用；考察不同LA-MA掺量对LA-MA/PMMA定形相变材料性能的影响,结果表明定形PCM的相变焓随着LA-MA掺量的增加而增大,相变温度基本不变,体积膨胀系数、力学性能随LA-MA掺量的增加而下降,综合考虑定形PCM的使用性能,认为脂肪酸的添加量不宜大于70 wt%。为改善脂肪酸/PMMA定形相变材料的热导率,以石墨为导热改进剂,通过改性-共混的方式将石墨与定形相变材料混合。改性石墨粉在脂肪酸/PMMA复合基体中分布均匀,石墨的添加不会改变定形PCM的化学组成结构,三者具有良好的相容性；由于石墨本身对脂肪酸均具有一定的吸附作用,复合PCM的相变温度稍有增加；石墨填充量较小时,由于复合材料内部孔隙较多,密度显著减小,随着石墨填充量的增加,复合材料的密度变大,体积变化率下降,复合材料的抗压强度逐渐降低,弯曲强度先缓慢增加后显著下降。石墨可以明显提高定形PCM的导热性能,随着石墨添加量的增加,复合材料的热导率初始变化缓慢,当添加量达到10wt%时,热导率显著增加,当石墨质量百分含量为15%(体积分数为30%)时,复合PCM的热导率达到0.509W·m-1·K-1,是脂肪酸/PMMA的195.9%,与一般无机相变材料的导热系数相当。利用4个经典的粒子填充型聚合物基复合材料热导率预测模型计算复合PCM的导热系数,由于石墨对脂肪酸具有吸附作用,填充后在复合材料中的体积分数与通过填充量计算得到体积分数存在误差,因此几个粒子填充型聚合物基复合材料的导热预测模型并不能准确描述其热导率的改善状况,其中吻合度较高的是Nidsen-Lewis模型。以工业水玻璃为硅源材料,以CA-LA为相变芯材,采用溶胶-凝胶法在弱酸性条件下制备脂肪酸/SiO2纳米定形相变材料。确定最佳制备条件为硅酸：脂肪酸：硅烷偶联剂(质量比)=1：1：0.1,反应环境pH=4.8,无水乙醇的添加量不宜超过硅酸的7.5wt%；制备的复合相变材料相变芯材脂肪酸的包覆量为46 wt%,相变温度为20℃左右,相变焓为71.02 J/g,热重分析和热循环试验结果表明该复合材料在100℃以下基本没有质量损失,反复吸放热后热性能稳定；复合相变材料的导热系数为0.178 W·m-1·K-1,导热系数满足保温材料的使用要求,20～20.6℃范围内具有相变调温、控温的效能。提出利用相变蓄能率评价定形相变蓄热板的工作效率,并基于传热理论推导出相变蓄热率计算公式为将定形相变蓄热板应用在房间地板,建立简化的房间传热模型,模拟了不同地区、不同气候条件下应用定形相变蓄热地板的建筑节能效果,结果表明在不同地区的不同气候条件下,使用定形相变蓄热板作地板采暖系统能够基本满足建筑居住舒适度要求。模拟分析了不同定形相变蓄热板的相变焓、厚度、相变温度区间对房间温度变化产生的影响,结果表明增加相变焓、相变板厚度和相变温度区间可以提高相变材料对建筑环境温度的改善效果,合理配置定形相变蓄热材料的热物性、组合方式、使用形式,可以优化定形相变材料的建筑节能效果。