一种相变保温复合空心砌块的制作方法
【专利摘要】本发明属于建筑材料【技术领域】，提供了一种相变保温复合空心砌块。该砌块本体内部共设置三排相互交错的孔，靠近室内侧的一排孔为盲孔，用于填充石膏基相变材料；另外两排孔为通孔，为中部插有保温材料板的空气间层。本发明通过合理选择孔型结构，既可保证复合空心砌块的力学性能，又在最大程度上提高了砌块的保温、隔热及蓄热性能；制成的石膏基相变材料，使填充的相变材料不易泄露，与砌块主体材料相容性好，解决了传统空心砌块由于提高保温性能而使墙体的热容降低的问题，并且针对不同地区的气候条件合理选择相变潜热大、导热系数适宜的相变材料，发挥了相变材料的最佳性能，从而提高了室内的热舒适性，降低建筑能耗。
【专利说明】一种相变保温复合空心砌块
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料【技术领域】，具体涉及一种相变保温复合空心砌块。
【背景技术】
[0002]由于热阻和热容的作用，温度波与热流波通过建筑围护结构时会产生衰减和延迟。目前，建筑围护结构通常采用传统的有机保温隔热材料以满足建筑节能规范对于围护结构热阻的要求。尽管这些绝热材料具有较低的导热系数值，可以有效地增大围护结构的热阻，但它们大多具有安全隐患，使用寿命有限，并且具有较低的热容值。目前的建筑大量采用框架结构，这种结构的墙体称为填充墙，它们大多是中空、轻质或中质墙体，其中以混凝土空心砌块墙体居多。中空、轻质结构会使整个墙体的热容值较低，造成墙体内表面随着外界温度、热流的波动而产生较大幅度的温度、热流波动，从而加剧室内空气温度的波动，降低室内舒适度；同时，导致室内空调设备的频繁启闭或不能较长时间地保持在稳定工况下运行；由于空调设备在启动阶段以及非稳定工况运行时耗能较高，便增加了空调系统的能耗。另外，现有的混凝土空心砌块产品多种多样，但由于对其结构型式的设计很大程度依赖于设计者的经验，部分砌块在材料使用与孔型设计上存在诸多不合理因素，这会造成砌块墙体的热阻值偏低，从而影响建筑能耗和室内舒适度。
[0003]相变材料在发生相变时具有明显的蓄热效应，可以吸收或释放大量潜热，而自己本身的温度变化不大。将相变材料合理地运用到空心砌块墙体中，可以使室内温度波动更加平稳，从而提高室内舒适度、降低空调系统的能耗。当前，已有一些学者、工程师采用将相变材料加入空心砌块的做法，以提高建筑外墙的热容值；然而，他们对相变材料复合砌块内部结构形式的设计在很大程度上依赖于传统空心砌块的设计经验，并没有对复合相变材料的空心砌块的热工性能影响因素进行系统地分析，这就使设计得到的相变材料复合砌块在材料选用、孔型配置以及气候适应性上存在诸多不合理因素，不能在较高水平上发挥出相变材料的特点和优势。
【发明内容】
[0004]本发明是为了提供一种相变保温复合空心砌块，以解决传统轻质混凝土空心砌块由于提高保温性能而使建筑外墙的热容降低以及力学性能的不足、解决现有的相变材料复合空心砌块在构型与材料使用方面的不合理因素而导致复合砌块的热阻值降低以及热工性能不能较好发挥等问题，从而提高建筑室内的热舒适性，降低建筑总体能耗。
[0005]为实现上述发明目的，本发明相变材料复合空心砌块可采用如下技术方案:
一种相变材料复合空心砌块，
所述砌块本体(I)上设置有三排孔，所述三排孔中，靠近室内侧的一排为盲孔(2)和
(3)，中间一排为通孔(4)和(6)，第三排为通孔(8)和(10)，所述三排孔均垂直于砌块厚度方向，且每排均由一长孔与一短孔组成，长孔和短孔交错布置；
所述各排中，长孔分别为(2)、(6)、(8)，短孔分别为(3)、(4)、(10)； 所述各孔的孔间隙以及边肋的宽度均相等；
所述砌块本体(I)采用轻集料混凝土，所述盲孔(2 )、( 3 )内填充石膏基相变材料，所述通孔(4)、(6)、(8)和(10)的中部分别插有保温板(5)、(7)、(9)和(11)，所述通孔中保温板的两侧均为空气间层。
[0006]所述复合空心砌块的空心率为48.3%?49.0%。
[0007]复合空心砌块的本体材料根据当地实际情况，采用轻集料混凝土，包括粉煤灰陶粒混凝土、页岩渣混凝土、浮石混凝土、岩棉混凝土、膨胀珍珠岩混凝土或掺有其它保温材料的混凝土。
[0008]根据所需的总潜热量，即所需的相变材料量的不同，所述盲孔(2)和(3)内填充的石膏基相变材料为:石膏粉与相变材料按照质量比为10:2-10:8均匀混合，再与适量水搅拌均匀制成。
[0009]所述相变材料均具有较高的相变潜热，并且导热系数均处于0.3 W -Γ1?0.7W ^nT1.K—1范围内，有利于相变材料性能的发挥。根据所在地区气候条件的不同，所述相变材料种类也不同，它们分别是十水合硫酸钠(严寒地区)、六水合二硝酸锌(寒冷地区、夏热冬暖地区)、十二水合磷酸氢二钠(夏热冬冷地区)、正十八烷(温和地区)。
[0010]所述保温板为发泡聚苯乙烯保温板、挤塑聚苯乙烯保温板或发泡聚氨酯保温板。
[0011]与已有技术相比，本发明填充相变材料和保温材料的复合空心砌块的有益效果及产生效果的原因是:
1、将填充相变材料的一排孔放置在砌块中靠近室内的一侧，有利于扩大相变材料墙体所能适应的外界温度变化范围，更好地发挥相变材料的蓄热性能，提高室内舒适度。经分析，相变材料越靠近墙体外表面，该墙体的非稳态热工性能越容易受到外界温度变化的影响，在相变材料发挥作用的范围内，墙体可以适应的外界温度波动范围越小(即室外可允许的温度波动范围越窄)；反之，相变材料越靠近墙体内表面，该墙体的非稳态热工性能越不容易受到外界温度变化的影响，相变材料墙体可以适应的外界温度波动范围越大(即室外可允许的温度波动范围越宽)。
[0012]2、砌块内靠近室内侧的一排孔具有较大的厚度，这样可以增加孔内填充复合相变材料的量。经过分析发现，对于砌块内具有蓄热作用的孔来说，对其蓄热效果起决定性作用的是孔中蓄热材料的总潜热大小，与孔排数的多少无关，因此仅设置一排填充复合相变材料的孔，并使该排孔具有较大的厚度，这样做在不减少相变材料总潜热的同时节约了相变材料所占的砌块厚度，为其它起保温、隔热作用的孔留出足够的厚度空间，从而在最大程度上提高砌块的热阻和热容值。
[0013]3、向两排通孔的中部插入一定厚度的保温材料，增加了砌块的热阻，即增加了砌块的保温、隔热能力。经过分析发现，对于砌块内具有保温、隔热作用的孔(空气间层)来说，增加其孔排数的同时减小各排孔厚度所带来的效果远高于减少孔排数的同时增加各排孔厚度的效果；并且，对于空气间层来说，当其孔厚大于20mm后，由于孔内空气的对流效应显著增强，降低了该空气层的热阻值，使得空气间层的热工性能不随孔厚的增加而线性增加，因此应使砌块内的空气层厚度小于20mm ;本发明向该两排通孔的中部插入厚度为20mm的保温材料，并且保温材料两侧还各有厚度为1mm的空气间层，这相当于在保证较薄空气间层的同时增加了孔排数(每个孔相当于有厚度分别为10mm、20mm、1mm的三层保温层)，大大增强了复合砌块的热阻，提高了保温、隔热能力，在工程上也较易实现。
[0014]4、将各排孔沿砌块厚度方向相互交错排列，避免了过多热桥的存在，并延长了热流的传播路径，从而提闻了砲块的热工性能。
[0015]5、根据所在地区气候条件的不同而选用具有不同相变温度的相变材料，使所用的相变材料与所在地区边界温度的变化范围更加匹配，有利于在最大程度上发挥相变材料的热工性能。当相变材料的相变温度范围相对所在地区边界温度的变化范围偏低时，所使用的相变材料将长时间处于液体状态而不能凝固；反之，当相变材料的相变温度范围偏高时，所使用的相变材料将长时间处于固体状态而不能融化；以上两种情况均不能较好发挥相变材料的蓄能特性，而使其应用效果大打折扣，所以应使所用的相变材料与所在地区边界温度的变化范围相匹配，才能充分发挥相变材料的热工性能。
[0016]6、所选用的相变材料均具有较高的相变潜热，并且导热系数均处于0.3 W ?πΓ1 -Γ1到0.7 W.πΓ1.K—1范围内，使砌块墙体达到最佳的热工性能；当相变材料导热系数较小时，由于砌块本体材料的导热系数相对较大，多数热流会经由肋结构通过砌块墙体,而不会进入孔内的相变材料中，不利于相变材料性能的发挥；而当相变材料导热系数较大时，尽管不存在之前的问题，但这会使砌块墙体的热阻值变小，于是就会有更多的热流进入砌块墙体，这也会降低砌块墙体的热工性能；当相变材料的导热系数大小适中时(即处于0.3W.m1.Γ1?0.7 W.πΓ1.Γ1范围内时)，可以在最大程度上抑制以上两种现象的发生，使砌块墙体达到最佳的热工性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明相变保温复合空心砌块的结构示意图。
[0018]附图标记说明如下:1-砌块本体，2，3-盲孔，4，6，8，10-通孔，5，7，9，11-保温板。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0020]如图1所示，为填充相变材料和保温材料的复合空心砌块，包括由轻集料混凝土制成的砌块本体(I)、靠近室内侧的一排填充石膏基相变材料的盲孔(2)、(3)以及其余分为两排的通孔(4)、(6)、(8)、(10)。复合空心砌块的尺寸长X厚X高为390mmX190mmX190mm，空心率为48.3%?49.0%。砌块中的三排孔垂直于砌块厚度方向并相互交错布置，每排均由一较长的孔与一较短的孔组成，各排较长的孔分别为(2)、(6)、
(8)，较短的孔分别为(3)、(4)、(10);所述盲孔(2)的尺寸为220mmX 30mmX 180mm，所述盲孔(3)的尺寸为 IlCtamX3CtamX 18Ctam,所述通孔(4)、( 10)的尺寸为 110mmX40mmX 190mm,所述通孔(6)、(8)的尺寸为220mmX40mmX 190mm，孔内的保温板(5)、(7)、(9)、( 11)厚度均为20mm,保温板两侧的空气间层厚度均为1mm,各孔的孔间距以及边肋的宽度均为20mm,所述盲孔(2)、(3)底部的坐浆厚度不超过10mm。
[0021]所述砌块本体(I)采用轻集料混凝土，所述靠近室内侧的盲孔(2)、(3)内填充石膏基相变材料，其它通孔(4)、(4)、(8)、(10)的中部均插有发泡聚苯乙烯保温板，通孔中保温板的两侧均为较薄的空气间层。
[0022]砌块本体材料(I)为粉煤灰陶粒混凝土、页岩渣混凝土、浮石混凝土、岩棉混凝土、膨胀珍珠岩混凝土或掺有其它保温材料的混凝土。
[0023]盲孔(2)、(3)内所填充的相变材料针对不同地区的气候条件合理地选择，它们分别是十水合硫酸钠(严寒地区)、六水合二硝酸锌(寒冷地区、夏热冬暖地区)、十二水合磷酸氢二钠(夏热冬冷地区)、正十八烷(温和地区)。
[0024]所填充的石膏基相变材料是采用石膏粉与相变材料按照质量比均匀混合，混合比例范围处于10:2与10:8之间，再混入适量的水搅拌制成石膏基相变材料，并将该石膏基相变材料填充到砌块的盲孔(2)、(3)内后成形。
[0025]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种相变保温复合空心砌块，包括砌块本体(1),其特征在于: 所述砌块本体(1)上设置有三排孔，所述三排孔中，靠近室内侧的一排为盲孔(2)和(3),中间一排为通孔(4)和(6),第三排为通孔(8)和(10),所述三排孔均垂直于砌块厚度方向，且每排均由一长孔与一短孔组成，长孔和短孔交错布置； 所述各排中，长孔分别为(2)36)38),短孔分别为(3)^4)^10)； 所述砌块本体(1)采用轻集料混凝土，所述盲孔(2 )、( 3 )内填充石膏基相变材料，所述通孔(4)^6)^8)和(10)的中部分别插有保温板(5)^7)^9)和(11),所述通孔中保温板的两侧均为空气间层。
2.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述盲孔和通孔，各孔之间的孔间隙以及边肋的宽度均相等。
3.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述复合空心砌块的空心率为48.3%?49.0%。
4.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述砌块本体(1)采用的轻集料混凝土包括粉煤灰陶粒混凝土、页岩渣混凝土、浮石混凝土、岩棉混凝土、膨胀珍珠岩混凝土或掺有其它保温材料的混凝土。
5.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述盲孔(2)和(3)内填充的石骨基相变材料为:石骨粉与相变材料按照质量比10:2-10:8均勻混合，再与适量的水搅拌均匀制成。
6.根据权利要求1或5所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述相变材料的导热系数均处于0.3?0.7,种类根据气候条件选择，严寒地区选择十水合硫酸钠，寒冷地区、夏热冬暖地区选择六水合二硝酸锌，夏热冬冷地区选择十二水合磷酸氢二钠，温和地区选择正十八烷。
7.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述保温板为发泡聚苯乙烯保温板、挤塑聚苯乙烯保温板或发泡聚氨酯保温板。
8.根据权利要求1所述的相变保温复合空心砌块，其特征在于:所述砌块本体(1)的尺寸为390麵X 190麵X 190111111,所述盲孔(2)的尺寸为220麵X30麵X 180111111,所述盲孔(3)的尺寸为180111111，所述通孔(4)5 ( 10)的尺寸为 110111111X 40111111X 190111111，所述通孔(6),(8)的尺寸为 220111111X40111111X190111111，通孔内的保温板(5) (7) (9) (11)厚度均为 20臟，保温板两侧的空气间层厚度均为川臟，各孔的孔间距以及边肋的宽度均为20臟，所述盲孔(2)5(3)底部的坐衆厚度为5111111?15111111。
【文档编号】E04C1/41GK104453077SQ201410661008
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】张源 申请人:江苏大学