相变储能建筑骨料的制备与应用

发布时间：2019-11-02 13:38

【摘要】：相变储能建筑材料是以相变材料为芯材,利用其潜热高能量储存性能来实现建筑调温和节能作用,是目前实现建筑节能有效方式和研究热点之一。本文以癸酸-硬脂酸(CA-SA)二元共熔脂肪酸作为相变储能材料,废加气混凝土块为载体,矿渣-水玻璃-石膏复合胶凝剂为封装材料,制备了密封性能良好相变储能骨料,解决了现有产品与建筑主体材料相容性差和使用寿命较低的缺点。首先,以人体感到舒适的温度为目标,借助DSC、FT-IR、SEM等手段进行相变储能材料配方设计。结果表明:适宜的癸酸、硬脂酸的质量比为9:1,其相变温度26.8℃,相变潜热为96.4 J/g,得到的复合相变储能材料满足设计要求。其次,以多孔的废加气块为载体,在真空条件下吸附相变材料。得到适宜工艺条件为:在70℃、真空度0.06 MPa、吸附时间2h。此时,废加气块对PCM的负载率达到60%。为了提高相变材料的抗渗漏性能,对负载相变材料的颗粒进行封装。考虑材料之间的相容性,选择无机材料(矿渣-水玻璃-石膏复合材料)进行包覆。结果表明,包覆后的相变储能骨料具有良好的抗渗性能。产品经过200次冷热循环试验,集料的相变温度、相变潜热变化值分别为+0.01℃、-0.13 J/g,具有较好的热稳定性。利用相变储能骨料、水泥等材料制成相变储能材料模拟试验箱,对其控温和储能性能进了模拟实验。结果表明,实验条件下最高温差可达4℃,延迟时间约为360s,与空白对照箱相比,具有良好的调温效果。以CA-SA二元共熔脂肪酸为相变储能材料,制备不同配比掺量相变材料的相变储能石膏板,对其进行热物性测试研究,在此基础上建立材料的相变储能数学模型。以石家庄地区春季采用相变石膏板作为内墙的被动式建筑为例,模拟材料的节能调温效果。结果表明:在制备的四种配比的相变储能石膏板中,掺量为30%的相变石膏板在被动式建筑中应用最好,在春季中较普通建筑可节能8.77%。而且,增大相变石膏板的热导率和提高墙体表面对流传热系数均可提高室内温度调控能力和节能效果,墙体表面对流传热系数的影响更为显著。
【图文】：

SEM图,微观结构,相变储能,骨料

(c)矿渣-水玻璃-石膏改性层 (d)苯丙乳液改性层图 3-6 不同封装层微观结构 SEM 图Fig. 3-6 SEM images of the different encapsulate materials相变储能骨料的稳定性了考察相变储能骨料应用的稳定性，，对其进行了冷热循环实验。实验中，环次数分别 150 次和 200 次时，对矿渣-水玻璃-石膏复合胶凝剂作为封装质量分数为 60%的相变储能骨料进行 DSC 分析。结果如表 3-3 所示。表 3-3 相变储能骨料的热稳定性Table 3-3 Thermal stability of the phase change energy storage aggregate样品相变温度Tm/℃相变潜热ΔHm/J·g-1经 0 次循环的相变储能集料 26.76 57.84

曲线,温度,相变储能,曲线

图 3-7 箱子内部的温度随时间变化曲线Fig. 3-7 The curves of the temperature inside the boxes vs time图 3-7 可以看出，在升温和降温过程中相变储能箱均比空白箱的温度变在升温过程中，相变储能箱与空白箱温差最高可达 4 ℃，到达同一温约为 360 s；降温过程中，两箱子温差最高为 2.5 ℃，达到同一温度的 300 s。这是因为相变储能集料在其相变温度范围发生相变蓄放热，从环境的升温和降温速率，在曲线上表现出了一段近似的恒温过程。由制备的相变储能集料应用到建筑材料中具有一定的温控作用，能够实和空间上的转移，有效减缓室内温度变化，进而减少使用空调的频率效果。本章小结配制了二元共熔复合酸相变材料，癸酸、硬脂酸的质量比为 9:1，其变潜热分别为 26.8 ℃，96.4 J/g。该材料相变温度在人体感到舒适的温
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34

【参考文献】