一种使用PCM降低城市热岛效应的方法

一种使用pcm降低城市热岛效应的方法
技术领域
1.本技术涉及城市热岛效应治理技术领域，尤其涉及一种使用pcm降低城市热岛效应的方法。


背景技术：

2.热岛现象发生在几乎所有的城市地区，不论大城市还是小城市，不论温暖气候还是寒冷气候。美国气象学会(ams)界定了城市热岛效应的定义，指出城市热岛反映的是一个温差的概念，只要城市与周围农村之间有明显的温度差值，就可以说该城市存在热岛现象；城市热岛包括城市大气热岛和城市表面热岛两类；根据高度不同，城市大气热岛又可分为冠层热岛和边界层热岛；城市冠层是距离城市表面最近的空气层，范围从地面到建筑高度。
3.世界各地的研究人员一直在努力减少基础设施建设对环境和生态系统的不利影响，与周围空气温度相比，自然景观向人工结构的转换导致城市表面温度增加了10到21℃，路面覆盖了这个城市基础设施的很大一部分，地表温度与气温具有较强的相关性，夏季路面温度比自然植被高10℃，城市温度升高导致城市热岛效应，造成空气污染和能源消耗增加。
4.此外，沥青路面的高温降低了粘合剂的硬度，导致粘合剂粘附轮胎，温度每升高10℃，沥青路面的氧化速率几乎翻倍，导致路面过早老化、硬化和过早地产生裂缝，对于混凝土路面，反复的温度弯曲会造成横向、纵向和拐角裂缝，较高的温差是造成裂缝的主要原因，因此，降低路面温度可能会限制混凝土路面产生的热应力。
5.现有技术中有不同的技术和材料被开发来限制降低路面温度，这种情况下的路面被称为冷路面，虽然传统的冷路面技术如反射路面能有效降低路面温度，但它增加了眩光相关问题、行人交通的热负荷以及附近建筑物的温度，因此，开发对周围环境影响最小的冷却路面技术成为目前亟待解决的问题。
6.公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.为了解决上述背景技术提到的技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，针对城市冠层大气热岛，本技术提供一种使用pcm降低城市热岛效应的方法，所述pcm为相变材料，是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，所述方法包括以下步骤：
8.通过方法一或方法二得混合有pcm的混凝土板，将所述混合有pcm的混凝土板应用在沥青路面和水泥混凝土路面，阻止路面温度上升，所述pcm的材质为混合的聚碳酸酯和有机玻璃；
9.所述方法一包括以下步骤：
10.s1、使用核壳封装pcm，将核壳封装pcm填充至金属管道，将充满核壳封装pcm的金
属管道埋入混凝土板，得到混合有pcm的混凝土板；
11.所述方法二包括以下步骤：
12.s2、使用多孔载体材料吸附pcm，得到形状稳定的pcm，将形状稳定的pcm与混凝土混合，得到混合有pcm的混凝土板；
13.所述步骤s1包括以下步骤：
14.s101、获取封装介质，所述封装介质的熔点高于pcm；
15.s102、将所述封装介质作为外壳或涂层覆盖pcm，得到核壳封装pcm，防止pcm在相变过程中泄露；
16.s103、将所述核壳封装pcm填充至金属管道；
17.s104、将充满核壳封装pcm的金属管道埋入混凝土板，得到混合有pcm的混凝土板。
18.所述步骤s2包括以下步骤：
19.s201、将多孔载体材料进行熔融；
20.s202、将熔融后的多孔载体材料与pcm一起放入真空环境中，进行真空浸渍，获得形状稳定的pcm。
21.所述多孔载体材料为膨胀黏土，在沥青路面中加入pcm浸渍膨胀粘土集料以限制路面温度。
22.所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm均具有较高的熔合潜热、导热系数、单位体积比热容以及可接受的相变温度。
23.所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm均在相变时体积变化小，密度高，多次冻融循环后体积不退化。
24.pcm在相变过程中不需要过冷，具有良好的抗腐蚀性能，且所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm具有较长的循环化学稳定性和热稳定性，不发生相偏析。
25.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：在较低的温度下，沥青的刚度增加会导致柔性路面的热裂缝。冻融破坏是严寒地区主要的路面病害之一；在冬季，有必要清除路面上的冰雪，以提供一个更好的骑乘表面，通常化冰剂和盐、扫雪机或两者都可用于此目的，这些方法不仅不经济，而且会影响路面强度，造成环境污染问题，液-固pcm材料的掺入是低温调节的有效途径，其相变过程中释放的热量可用于提高路面温度和融化路面积雪，因此，在路面中掺入pcm材料是实现路面更高和更低温度调节的前瞻性方法之一。
26.本技术通过在路面中加入固-液pcm可以降低路面温度，当路面温度达到相变温度以上时，相变通过吸收路面热能发生相变，并有助于路面温度的降低，从而缓解城市热岛效应。
附图说明
27.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本技术实施例提供的一种使用pcm降低城市热岛效应的方法的核壳封装pcm的结构示意图；
30.图2为本技术实施例提供的一种使用pcm降低城市热岛效应的方法的形状稳定的pcm的结构示意图；
31.图3为本技术实施例提供的一种使用pcm降低城市热岛效应的方法的方法一中混合有pcm的混凝土板的结构示意图
32.图4为本技术实施例提供的一种使用pcm降低城市热岛效应的方法的方法二中混合有pcm的混凝土板的结构示意图。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.为了便于理解，下面对本技术实施例提供的一种使用pcm降低城市热岛效应的方法进行详细介绍，所述pcm指的是相变材料，英文全称为phase change materia，是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，如图1所示，包括以下步骤：通过方法一或方法二得混合有pcm的混凝土板，将所述混合有pcm的混凝土板应用在路面，阻止路面温度上升，所述混凝土板包括沥青和水泥混凝土板，所述pcm的材质为混合的聚碳酸酯和有机玻璃。
35.如图1和图3所示，所述方法一包括以下步骤：
36.s1、使用核壳封装pcm，将核壳封装pcm填充至金属管道，将充满核壳封装pcm的金属管道埋入混凝土板，得到混合有pcm的混凝土板。
37.进一步的，所述步骤s1包括以下步骤：
38.s101、获取封装介质，所述封装介质的熔点高于pcm。
39.s102、将所述封装介质作为外壳或涂层覆盖pcm，得到核壳封装pcm，防止pcm在相变过程中泄露，当pcm渗漏至沥青中时，会对沥青的物理性能造成不利影响，尤其是沥青的延展性，当pcm渗漏至水泥混凝土中时，会阻碍水泥水化的过程。
40.s103、将所述核壳封装pcm填充至金属管道。
41.s104、将充满核壳封装pcm的金属管道埋入混凝土板，得到混合有pcm的混凝土板。
42.如图2和图4所示，所述方法二包括以下步骤：
43.s2、使用多孔载体材料吸附pcm，得到形状稳定的pcm，将形状稳定的pcm与混凝土混合，得到混合有pcm的混凝土板。
44.进一步的，所述步骤s2包括以下步骤：
45.s201、将多孔载体材料进行熔融。
46.s202、将熔融后的多孔载体材料与pcm一起放入真空环境中，进行真空浸渍，获得形状稳定的pcm。
47.优选的，所述多孔载体材料为膨胀黏土，沥青路面中加入pcm浸渍膨胀粘土集料以限制路面温度，所研制的pcm复合材料的添加，可将现场条件下的路面温度降低，使用掺入
pcm的路面可以降低城市地表温度特别是有效导热系数，有效的减弱城市热岛效应。
48.所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm均具有较高的熔合潜热、导热系数、单位体积比热容以及可接受的相变温度。
49.所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm均在相变时体积变化小，密度高，多次冻融循环后体积不退化。
50.优选的，所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm具有不易燃、无腐蚀性、无毒、化学性质稳定的化学性能。
51.优选的，所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm价格低廉，大量供应能够节省成本；
52.优选的，pcm在相变过程中不需要过冷，具有良好的抗腐蚀性能，且所述核壳封装pcm和所述形状稳定的pcm具有较长的循环化学稳定性和热稳定性，不发生相偏析。
53.通过核壳封装pcm和形状稳定的pcm，使得掺合相变材料的路面力学性能合格，能够解决路面温度问题。
54.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。