一种基于毛细管的相变储能墙板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于毛细管的相变储能墙板及其制备方法，具体包括首先通过注射或吸取的方法将相变材料在液态状态下封装入毛细管，毛细管两端折叠固定，两端密封，长度控制在模具尺寸以内。将含有相变材料的毛细管平行排列在储能墙板中，毛细管间距可根据相变材料的含量进行调整。将石膏乳液或水泥砂浆等建材倒入模具，压实晾干，制成相变储能墙板。墙体温度的变化导致毛细管中材料发生相变，从而放热或吸热，达到降低建筑物室内环境温度的波动，提高热舒适性，减少建筑能耗的目的。
【专利说明】一种基于毛细管的相变储能墙板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑储能墙板的制造技术，具体涉及一种基于毛细管的相变储能墙板及其制备方法，属于建筑节能【技术领域】。
【背景技术】
[0002]经济的发展和人民生活水平的日益提高带来我国能源消耗总量的不断攀升，能源供应日益紧张，能源的安全供给已上升成为国家安全战略问题。在我国能源中长期战略里，能源的安全供给从开源节流两个方面着手，节流就是要节约能源，节能已经成为全社会的共识。建筑能耗是社会总能源消耗的重要组成部分，我国建筑能耗在社会总能耗中所占的比例已达到30%，通过建筑墙体传热引起的能耗在建筑总能耗中的比例达到70%左右。墙体节能是建筑节能的有效措施，相变储能墙板是建筑节能的主要手段之一。
[0003]相变储能墙板就是通过某一方法在建筑材料中添加适量的相变材料，利用相变材料在环境温度变化过程中材料相变放出或者吸收相变潜热，减小建筑物室内温度的波动，提高热舒适性，减少建筑能耗。
[0004]相变材料与建筑主材的混合方法主要包括直接混合法、浸泡渗透法、大体积封装法、微体积封装法等。直接混合、浸泡渗透法制作相变墙板对施工的要求最为简单，操作简单方便，但相变材料泄漏和墙体的腐蚀等问题是其难以克服的困难；大体积封装法就是采用圆管、塑料袋等较大体积的容器来封装相变材料，其制作工艺也比较简单，与墙体结合方便，但墙体与相变材料间的导热性能不好，材料相变过程缓慢；微体积封装法有微胶囊技术、聚合物交联、微孔吸附、纳米复合等，它利用容器的大比表面积、微尺寸效应等特性可以增大接触面积强化传热，但是其制备过程相对复杂，成本较高，并且容易破裂泄漏。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于毛细管的相变储能墙板，其制作简易、封装材料与建筑主材接触面大且导热好、相变材料不会泄露，降低了建筑物室内环境温度的波动、提高了热舒适性、减少了建筑能耗。
[0006]为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是:
一种基于毛细管的相变储能墙板，包括毛细管、相变材料以及墙板主材；所述相变材料位于毛细管内；所述毛细管位于墙板主材内；
所述相变材料的相变温度为15?40°C ；
所述毛细管为管径为1.5?5mm的聚乙烯管；
所述墙板主材为石膏或混凝土。
[0007]上述技术方案中，所述相变材料为十水硫酸钠、氯化钙、石蜡中的一种或者一种以上混合物。
[0008]上述技术方案中，毛细管两端用玻璃胶封装。
[0009]上述技术方案中，所述毛细管在墙板主材内平行排列。优选为毛细管均匀平行排列。
[0010]上述技术方案中，所述相变储能墙板中，相变材料的质量分数为5?30%。
[0011]上述技术方案中，毛细管内还装入金属颗粒或者金属氧化物颗粒。如此可以提高材料的导热性能，金属可以为铜；金属氧化物可以为氧化铜、氧化铝等。一般选用10?100纳米大小的颗粒填充。
[0012]本发明还公开了上述基于毛细管的相变储能墙板的制备方法，包括以下步骤:
(1)将相变材料封装入毛细管；
(2)将石膏粉加入模具中；接着加入石膏乳液；再铺上含有相变材料的毛细管；然后再加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；或者
将干水泥加入模具中；接着加入水泥砂浆；再铺上含有相变材料的毛细管；然后再加入水泥砂浆；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板。
[0013]上述技术方案中，步骤(2)中，含有相变材料的毛细管在模具中平行排列。优选为均匀平行排列。
[0014]上述技术方案中，所述石膏乳液包括石膏和水；所述水泥砂浆为常规建筑用水泥砂浆。第一次加石膏乳液或者水泥砂浆时，厚度至模具高度的1/3?1/2处。
[0015]本发明中，步骤(I)中的将相变材料装入毛细管、步骤⑵中的压实晾干属于现有技术。可以通过注射或吸取的方法将相变材料在液态状态下装入毛细管。
[0016]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
(I)本发明首次以毛细管作为容器，在其中封装入相变材料，再制备得到新型储能墙体，墙体温度的变化导致毛细管中材料发生相变，从而放热或吸热，达到降低建筑物室内环境温度的波动，提高热舒适性，减少建筑能耗的目的。
[0017](2)本发明公开的基于毛细管的相变储能墙板中，毛细管用于封装相变材料，防止相变材料泄漏而对墙板主材的腐蚀；并且毛细管与墙板主材接触面积大,导热快。
[0018](3)本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，所制备的基于毛细管的相变储能墙板性能稳定，原料便宜易得，无污染，适合工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是实施例一中墙板外侧温度响应图；
图2是实施例二中墙板外侧温度响应图；
图3是实施例三中墙板外侧温度响应图；
图4是实施例四中墙板外侧温度响应图；
图5是实施例五中墙板外侧温度响应图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图、实施例对本发明作进一步描述:
本发明的实施例中，温度响应的测试方法为测试时，墙板内侧与模拟环境接触，墙板外侧与室内环境接触，室内环境温度控制在某一温度。模拟环境在15?55°C之间循环，设定升温和降温速率，在升温和降温之间定温适当时间，进行升温和降温循环，记录墙板外侧温度响应随高低温箱内温度的变化。
[0021]实施例一
1、基于毛细管的相变储能墙板的制备
(1)用规格为F2.5X0.05mm聚乙烯塑料管作为毛细管，每根毛细管长度为150mm ;把20g的十水硫酸钠加热后灌入24根毛细管，用玻璃胶封头；
(2)在模具底部加一层石膏粉，接着加入石膏乳液，厚度至模具高度1/3处；再铺上含有十水硫酸钠的聚乙烯塑料管；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；聚乙烯塑料管平行排列。
[0022]2、纯石膏墙板的制备
将石膏粉加入模具底部；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得纯石膏墙板。
[0023]附图1是上述基于毛细管的相变储能墙板以及纯石膏墙板外侧温度响应图，可以观察到与纯石膏板相比，十水硫酸钠的加入提高墙板的储热性能，削弱了温度变化幅度。含相变材料的储能墙板最高温度降低了 8.4°C左右，最低温度约提高了 3°C，温度响应时间延迟了 8.5min。
[0024]实施例二
1、基于毛细管的相变储能墙板的制备
(1)用规格为F2.5X0.05mm聚乙烯塑料管作为毛细管，每根毛细管长度为150mm ;把30g的十水硫酸钠加热后灌入33根毛细管，用玻璃胶封头；
(2)在模具底部加一层石膏粉，接着加入石膏乳液，厚度至模具高度1/2处；再铺上含有十水硫酸钠的聚乙烯塑料管；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；聚乙烯塑料管平行排列。
[0025]2、纯石膏墙板的制备
将石膏粉加入模具底部；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得纯石膏墙板。
[0026]附图2是上述基于毛细管的相变储能墙板以及纯石膏墙板外侧温度响应图，可以观察到与纯石膏板相比，十水硫酸钠的加入提高墙板的储热性能，削弱了温度变化幅度。含相变材料的储能墙板最高温度降低了 10°c，最低温度约提高了 3°C，温度响应时间延迟了Ilmin0
[0027]实施例三
1、基于毛细管的相变储能墙板的制备
(1)用规格为F3.5X0.05mm聚乙烯塑料管作为毛细管，每根毛细管长度为150mm ;把30g的十水硫酸钠加热后灌入20根毛细管，用玻璃胶封头；
(2)在模具底部加一层石膏粉，接着加入石膏乳液，厚度至模具高度1/3处；再铺上含有十水硫酸钠的聚乙烯塑料管；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；聚乙烯塑料管平行排列。
[0028]附图3是实施例一以及实施例三制备的基于毛细管的相变储能墙板外侧温度响应图，可以观察到与2.5mm管径的相变墙板相比，3.5mm管径的相变墙板最高温度下降了
2.2°C，响应时间延迟了少了 4min。
[0029]实施例四
1、基于毛细管的相变储能墙板的制备
(I)用规格为F2.5X0.05mm聚乙烯塑料管作为毛细管，每根毛细管长度为150mm ;把15g石蜡(其中固体石蜡质量百分比为6%，液体石蜡质量百分比为94%)灌入29根毛细管，用玻璃I父封头；
(2)在模具底部加一层石膏粉，接着加入石膏乳液，厚度至模具高度1/2处；再铺上含有石蜡的聚乙烯塑料管；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；聚乙烯塑料管平行排列。
[0030]2、纯石膏墙板的制备
将石膏粉加入模具底部；然后加入石膏乳液；最后压实晾干，制得纯石膏墙板。
[0031]附图4是上述基于毛细管的相变储能墙板以及纯石膏墙板外侧温度响应图，可以观察到与纯石膏板相比，石蜡的加入提高墙板的储热性能，削弱了温度变化幅度。含相变材料的储能墙板最高温度下降了 0.5°C，最低温度上升了约0.4°C。延迟时间在12min左右。
[0032]实施例五
1、基于毛细管的相变储能墙板的制备
(1)用规格为FF3.5X0.05mm聚乙烯塑料管作为毛细管，每根毛细管长度为150mm ;分别把20g石蜡(其中固体石蜡质量百分比为6%，液体石蜡质量百分比为94%)灌入21根毛细管，用玻璃胶封头；
(2)在模具底部加一层水泥，接着加入水泥砂浆，厚度至模具高度1/3处；再铺上含有石蜡的聚乙烯塑料管；然后再加入水泥砂浆；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；聚乙烯塑料管平行排列。
[0033]2、混凝土墙板的制备
将水泥砂浆加入模具中；压实晾干，制得混凝土墙板。
[0034]附图5是上述基于毛细管的相变储能墙板以及纯混凝土墙板外侧温度响应图，可以观察到与纯混凝土板相比，石蜡的加入提高墙板的储热性能，削弱了温度变化幅度。含相变材料的储能墙板最高温度下降了 1.5°C，最低温度上升了约0.8°C。延迟时间在1min左右。
【权利要求】
1.一种基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:包括毛细管、相变材料以及墙板主材；所述相变材料位于毛细管内；所述毛细管位于墙板主材内； 所述相变材料的相变温度为15?40°C ； 所述毛细管为管径为1.5?5mm的聚乙烯管； 所述墙板主材为石膏或混凝土。
2.根据权利要求1所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:相变材料为十水硫酸钠、氯化钙、石蜡中的一种或者一种以上混合物。
3.根据权利要求1所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:毛细管两端用玻璃胶封装。
4.根据权利要求1所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:所述毛细管在墙板主材内平行排列。
5.根据权利要求4所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:毛细管均匀平行排列。
6.根据权利要求1所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:所述相变储能墙板中，相变材料的质量分数为5?30%。
7.根据权利要求1所述基于毛细管的相变储能墙板，其特征在于:毛细管内还装入金属颗粒或者金属氧化物颗粒。
8.权利要求1?6所述任意一种基于毛细管的相变储能墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将相变材料封装入毛细管； (2)将石膏粉加入模具中；接着加入石膏乳液；再铺上含有相变材料的毛细管；然后再加入石膏乳液；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板；或者 将干水泥加入模具中；接着加入水泥砂浆；再铺上含有相变材料的毛细管；然后再加入水泥砂浆；最后压实晾干，制得基于毛细管的相变储能墙板。
9.根据权利要求8所述基于毛细管的相变储能墙板的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，含有相变材料的毛细管在模具中平行排列。
10.根据权利要求9所述基于毛细管的相变储能墙板的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，含有相变材料的毛细管在模具中均匀平行排列。
【文档编号】E04C2/30GK104153513SQ201410372850
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】孙志高, 赵之贵 申请人:苏州科技学院