相变石膏研究进展.docxVIP

- - PAGE 9 - PAGE PAGE 1 摘要 相变材料是一种高效的储能材料，具有能量存储密度高、降低温度波动和调节周围环境温度的优点，结合到建筑材料中能有效地改善建筑物的热舒性和节能降耗。相变石膏是以石膏为基体与相变材料相复合，具有较好的储能效果，可应用于建筑物的外墙内壁材料，有助于建筑物内部温度的调控，满足低碳和环保的要求。本文阐述了相变储能石膏的制备方法直接浸渍法、宏观封装嵌入法和直接混合法，相变储能石膏的特性包括热物性、相容性、吸水性和力学性能，以及相变储能石膏在建筑物外墙的保温材料、相变石膏抹灰和地板供暖系统的应用。 关键词：相变材料；相变储能石膏；热物性；外墙保温 第一章 绪 论 石膏是一种用处广泛的工业材料和建筑材料,可用于水泥缓凝剂、石膏建筑成品等。石膏及其制品具有良好的隔音、隔热和防火性能。相变材料价格实惠,无毒、无腐蚀性具有较高的储热能力和热传导性能,可逆性好使用寿命长,在发生吸放热温度变化时相变材料的体积变化小。以石膏为基体相变材料相复合,制成的相变储能石膏板具有更高的储能密度和蓄热能力。适用于建筑围护构件可增大储能容量,降低供暖所需的电力和能耗,减小室内温度的波动大小,降低夏季、冬季室内峰值的温度,提高人体的热舒性。相对普通围护墙体相变墙具有更好的储能、调温和控温性能,在达到同等保温节能效果的同时,可减小墙体厚度和降低墙体自重。在不同的季节、外墙不同的朝向和相变材料置于外墙不同位置都对相变墙体的传热有影响,合理运用可提升热性能。 美国在相变材料的研究和发展上一直处于领先地位,进入90年代以后,相变材料在建筑领域的应用技术已经得到更大发展,采用了浸泡法和直接加入法两种方法制备了相变石膏板并通过DSC分析比较了两种方法制得的相变储能石膏板。还模拟研究了相变储能石膏板的热特性,结果表明影响相变石膏板热特性分别是相变温度、相变温度区间和想变石膏板单位面积蓄热能力。我国在相变材料的发展和应用方面较国外虽起步较晚,但通过多次研究已取得了一定的成绩。清华大学张寅平教授[1]对我国相变材料的发展做出了巨大贡献,他完成了相变材料的制备以及热物性的研究,以及相变墙体的应用。华中理工大学的马芳梅等通过采用浸泡法制取相变储能材料并研究了其热物性。王岐东[2]等采用了直接混合法制备了相变储能石膏板,并研究了热物性、耐久性、吸水性等。 相变储能石膏板已取得了较多的成果，在建筑围护结构、建筑节能、工业、农业等领域都得到了应用。利用相变材料制备的具有储能功能的石膏板不仅可以提高居住环境的保温隔热性能，减少了采暖设施的能源消耗，还可以调节室内的温度提高舒适度，因此具有广阔的应用前景。在建筑领域,具有储能功能的相变储能石膏板可增加建筑围护结构的蓄热性能,降低室内温度波动,使供暖系统减少能用。潜热储能材料可以利用相变材料的蓄热(放热)的特性调整和控制温度,减轻供暖系统能源的供求,使建筑达到自调温效果,同时采用具有相变储能效果的建筑材料,在提高建筑物蓄热能力的同时,有利于减轻建筑结构自重,在使用上减少了经济效益改善了环境效益,达到真正的建筑节能。随着生活水平的提高,国内建筑行业的发展迅速,建筑能耗占比全国能源总消耗量的比例在逐年增加,环境问题也越来越严重。建筑能耗包括空气调节、采暖、通风和照明所消耗的能量,目前全世界的建筑能耗有30%,减少能源使用,降低能耗,创建舒适的生活环境迫在眉睫。 第二章 相变石膏的制备方法及其性能 2.1相变石膏制备方法 2.1.1直接浸渍法 直接浸渍法是在一定的浸渍温度和环境下将石膏板放入液态相变材料中浸渍一定的时间，利用石膏墙板的孔隙率，将液态的相变材料吸附固定到石膏墙板的孔隙内。 黄友林等[3]介绍了浸渍法，浸渍的温度影响了石膏板的容留量，当浸渍温度为70℃时是50℃的容留量3.4倍，由于温度较高，石膏板的表面吸附能力比较大，相变材料内部分子更活跃，吸附量就会更大些。因此，在条件允许的情况下，浸渍的温度需控制在70℃左右。浸渍的环境影响石膏板的吸入情况，不论石膏基体的种类，负压情况下都比在常压的情况下高出两倍。由于负压情况下，石膏板内部的孔为真空状态更容易吸入相变材料，所以在条件允许的情况下选择负压浸渍环境更适合。浸渍的时间越久，石膏内部的容留量会逐渐增大，但其增加的频率是不一样的，在30min-1h时的容留量上升，1h-2h时容留量开始下降，因此判断出浸渍时间为1h左右最好。时间过久相变材料可能会发现泄露。直接浸渍法的工艺条件是，浸渍温度：70℃，浸渍环境：负压，浸渍时间：1h。 该方法工艺简单、易于操作，相对于直接混合法制备的相变石膏具有更高的储能密度，应用到建筑材料中能够更好的进行储能复合处理。但是此方法在制备过程中液态相变材料会因为石膏板的厚度而分布不均，通常石膏板表面的