相变储能混凝土的配制及传热性能研究

采用"真空吸入法"将石蜡/硬脂酸丁酯二元复合相变材料吸入陶粒中制备相变陶粒,并对其表面进行封装,使用相变陶粒配制相变储能混凝土并对其传热性能进行研究。结果表明:石蜡含量为60%时,石蜡/硬脂酸丁酯二元复合相变材料可作为建筑节能用复合相变材料;环氧树脂封装相变陶粒表面可以防止相变材料渗漏,且可以提高混凝土强度;与普通混凝土相比,相变储能混凝土的蓄热能力较高而传热速度则较低,具有降低建筑能耗的作用。     

室温复合石蜡相变陶粒制备及微观表征研究

为了提高建筑围护结构的蓄热能力,降低建筑能耗,开发能够用于建筑围护结构的室温复合石蜡相变陶粒。按照单因素试验法将52号石蜡和液体石蜡加热共融制备复合石蜡相变材料,采用真空吸附法将复合石蜡吸附于页岩陶粒中,分别采用苯丙乳液、环氧树脂、水泥净浆对吸附石蜡的陶粒进行封装,以满足建筑应用。利用差示扫描量热仪、压汞仪、扫描电镜等分别对相变陶粒相变温度、相变潜热、封装效果、吸附率、微观表征和相容性等进行试验测试。结果表明:复合石蜡的相变温度能够涵盖建筑室内、外热环境范围(18~35℃),石蜡通过真空吸附法能够大量吸附进入陶粒内部,吸附率在58%以上,并黏附于陶粒孔隙内壁,具有较好的相容性,相变陶粒的石蜡吸附量主要取决于陶粒中大孔的数量。     

纳米石墨改性二元石蜡/陶粒复合相变材料制备与热性能研究

工业级高潜热相变石蜡存在高熔点、低导热和易泄漏的问题。为此本文采用熔融共混法和真空吸附法制成熔点为25～50℃的新型二元石蜡/陶粒复合相变材料,并对其进行了纳米石墨的改性研究,采用温度记录仪、DSC、XRD、SEM等手段对相变材料的热物性和微观结构进行测试分析。结果表明：当固体石蜡质量分数为50%,二元石蜡有最低相变温度25.5℃,相变潜热为97.66 J/g,是1种良好的低成本相变储能材料。掺入1%的纳米石墨时,样品的导热性增强,储放热速率加快。当改性二元石蜡与陶粒质量比为3∶7时复合相变材料表现出良好的热稳定性。苯丙乳液+氮化铝对复合相变材料进行二次封装,有效的减少其泄漏,经历了(-10)～60℃500次加热/冷却循环后,样品仍具有良好的传热储热性能,表明纳米石墨改性二元石蜡/陶粒定型效果较好,减少能源消耗,运用到日光温室与建筑领域有很大的意义。     

石膏基相变储能材料的性能研究

以石蜡为相变储能材料,膨胀珍珠岩为吸附材料,制备石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料。DSC结果表明：复合相变储能材料的相变温度与石蜡的相变温度基本一致,其相变潜热与对应质量分数下石蜡的相变潜热相当。将复合相变储能材料与石膏复合制备石膏基相变储能材料试样,并对其力学性能、吸水率及控温特性进行测定。试验结果表明：随着复合相变储能材料含量的增加,试样的抗压及抗折强度呈持续下降趋势;试样2h吸水率呈先减小后增大的趋势;试样控温效果显著增强,能有效地将温度控制在适宜范围内。     

相变储能混凝土制备的前期研究

本文首先配制出癸酸-月桂酸二元复合相变材料,然后用超轻陶粒作为载体吸入相变材料并用环氧树脂进行表面封装,从而制得制备相变储能混凝土的相变骨料。研究表明：当癸酸含量为40％时,复合相变材料的相变温度为25．13℃,相变潜热为101．9J／g;真空条件下超轻陶粒对相变材料的吸入量为48％;复合相变材料与超轻陶粒的相容性良好;环氧树脂作为封装材料能防止相变材料在相变循环时的渗漏。     

石蜡储能颗粒粒度分布与相变储能复合石膏板导热系数的关系研究

以石蜡作为储能介质,不同粒径分布的轻质多孔陶粒作为吸附基体,通过包封制备定形相变储能颗粒,并以石膏为基体材料,制备了相变储能复合石膏板.采用数码相机及图像处理软件和导热系数测试仪分别测试储能颗粒的粒度分布和复合石膏板的导热系数;运用灰色关联原理分析计算储能颗粒的粒度分布与复合石膏板导热系数的灰色关联度,分析了储能颗粒各粒度级配与相变储能材料的导热系数的关系.结果表明,当温度在石蜡相变温度附近时,粒级为2～3 mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有显著的增大作用;当温度远高于相变温度时,粒级为4～5mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有较强的减小作用.     

相变储能砂浆的制备和力学性能试验研究

以石蜡为相变材料,膨胀珍珠岩做支撑基体,制备了膨胀珍珠岩-石蜡复合相变材料,采用苯丙乳液对复合相变材料封装,利用封装后的复合相变材料替代部分细骨料制备了相变储能砂浆,并对其力学性能进行了试验研究。结果表明:苯丙乳液对复合相变材料有很好的封装作用;随着复合相变材料替代率的增大,相变储能砂浆的力学性能下降;当复合相变材料替代率为70%时,相变储能砂浆的抗压强度为12.7 MPa,满足规范中对建筑围护结构砂浆的要求。研究成果可为相变材料在建筑中的应用提供参考。     

相变储能陶粒的制备与性能研究

以癸酸-月桂酸二元复合物作为相变材料,选用超轻陶粒吸附这种相变材料,并用多种材料对其进行表面封装处理后制成相变储能陶粒。研究结果表明,相变材料吸附到超轻陶粒后的相变温度和相变潜热与吸附之前相比均有所增加。石蜡、乳化沥青、环氧树脂和改性碱矿渣皆可用作防止储能陶粒中相变材料渗漏的封装材料。     

低碳储能复合建筑材料制备及性能研究

在常温常压条件下,研制了一种以碱性激发剂激发矿渣、生土为基材,以吸附储能相变石蜡的膨胀珍珠岩作为轻质骨料的低碳储能复合建筑材料(LPM),其28d抗折强度和抗压强度分别可达4.95MPa、23.05Mpa.测试了材料的温度随环境温度及时间变化关系以及导热性能、力学性能,同时与硅酸盐水泥(OPC)进行了对比.结果表明:在...     

石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的研究

以膨胀珍珠岩为吸附材料,石蜡为相变储能材料,制备了石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料;运用扩散-渗出圈法确定了膨胀珍珠岩的最佳吸附量为65%（质量分数,下同）;采用DSC及SEM对最佳吸附量的石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的相转变过程及微观结构进行研究。结果表明：膨胀珍珠岩的内部孔隙基本被石蜡完全填充,其自身成为了密实颗粒;复合相变储能材料的相变温度与石蜡的相变温度基本一致,其相变潜热与对应质量分数下石蜡的相变潜热相当。     

相变储能材料研究进展

综述相变材料分类(有机、无机、复合相变材料)及其优缺点。无机相变材料存在过冷及相分离现象,通过添加成核剂及增稠剂来消除;有机相变材料固体成型好、无毒,但热导率低;复合相变材料主要包括有机-有机、有机-无机、无机-无机复合相变材料,其融合了有机、无机相变材料的优点,成为当前应用较多的相变材料,未来可将研发重点放在制备热性能更稳定、储热密度更高、相变潜热更大且无过冷及相分离的复合相变材料,逐渐替代单一有机、无机相变材料。为了提高有机相变材料的热导率,通过添加高热导率纳米颗粒、膨胀石墨、金属泡沫、膨胀珍珠岩以及通过封装相变材料等方式来提高相变材料热导率,增加储热速率,结果表明,添加高热导率材料,可提高相变材料热导率,且热稳定性及热可靠性也较好,未来可重点研发分散性及相容性较好的特制高分子材料,替代传统高热导率材料,通过添加一种材料就可达到多种提升效果。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验.根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响.结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化...     

用于墙体和地板的相变材料性能

利用差示扫描量热仪研究了分别由48#石蜡和液态石蜡、癸酸和硬脂酸组成的2种二元混合物的相变温度和相变潜热,并选取其中6种试样进行5 000次热循环试验,旨在寻找适合于建筑围护结构中使用的相变储能材料.结果表明:2种二元混合物的相变温度和相变潜热随配制比例的不同发生了较为明显的变化;它们的热稳定性均较好,且脂肪酸混合物的热稳定性优于石蜡混合物.同时给出了适用于被动式相变墙体和主动式相变供暖地板或墙板中使用的相变材料混合物配比.     

Experimental study and assessment of thermal energy storage mortar with paraffin/recycled brick powder composite phase change materials

Thermal energy storage recycled powder mortar (TESRM) was developed in this study by incorporating paraffin/recycled brick powder (paraffin/BP) composite phase change materials (PCM). Fourier transform infrared and thermogravimetric analysis results showed that paraffin/BP composite PCM had good chemical and thermal stability. The onset melting temperature and latent heat of the composite PCM were 46.49 °C and 30.1 J·g⁻¹. The fresh mortar properties and hardened properties were also investigated in this study. Paraffin/BP composite PCM with replacement ratio of 0%, 10%, 20%, and 30% by weight of cement were studied. The results showed that the static and dynamic yield stresses of TESRM were 699.4% and 172.9% higher than those of normal mortar, respectively. The addition of paraffin/BP composite PCM had a positive impact on the mechanical properties of mortar at later ages, and could also reduce the dry shrinkage of mortar. The dry shrinkage of TESRM had a maximum reduction about 26.15% at 120 d. The thermal properties of TESRM were better than those of normal mortar. The thermal conductivity of TESRM was 36.3% less than that of normal mortar and the heating test results showed that TESRM had good thermal energy storage performance.     

基于地铁防水的相变混凝土综合性能研究

通过相变混凝土力学性能试验、热学性能试验及控温性能试验,对比分析不同石蜡掺量相变混凝土力学性能参数、热学性能参数及改变外界环境温度时相变混凝土的温度变化。结果表明,混凝土中石蜡掺量的变化与比热容和线膨胀系数的变化成正比,与混凝土力学性能参数及热学性能参数中的导热系数和导温系数的变化成反比。相变材料的掺入可以延缓混凝土的温度变化,使相变混凝土具有良好的控温性能,进而防止混凝土开裂,达到防水目的。     

营造可持续建筑蓄能围护结构的新思路及新方法

随着能源供求失衡日益加剧,建筑蓄能节能的重要性不断凸显。营造具有高效蓄能及可调节能力的可持续蓄能围护结构,对于建筑节能具有重要意义。本文从居住者的热舒适需求出发,通过反问题思路,提出了被动式及主动式建筑中可持续室内环境营造的一些新思路和新方法。研究发现,被动式建筑围护结构理想热质体热性能具有相变材料的特征,即热容随温度的分布接近δ函数形式。并进一步开展了建筑用相变材料的研发及应用研究,研制了建筑用定形相变材料和微胶囊化相变材料,克服了传统相变材料易泄露和导热系数偏低等缺点。最后,提出了主被动式建筑围护结构和相变材料一体化的系统应用方案,并通过实验及模拟验证了其节能舒适效果,为相变材料和建筑蓄能围护结构一体化的设计及应用提供指导。     

Preparation and properties of gypsum-based heat storage and preservation material

The paraffin/expanded perlite shape-stabilized phase change material (PCM) was prepared by absorbing paraffin into pores of expanded perlite with vacuum adsorption method (VA method). The gypsum-based heat storage and preservation material was prepared by mixing the prepared paraffin/expanded perlite shape-stabilized PCM and gypsum. Scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the influence of the VA method and free adsorption method (FA method) on the microstructure of the paraffin/expanded perlite PCM. Differential scanning calorimetry (DSC) and exudation experiment were used to test the thermal property and shape-stability of the paraffin/expanded perlite PCM, respectively. The thermal conductivity, bending strength and compressive strength were also tested. The results showed that paraffin was uniformly distributed in pores of expanded perlite in the paraffin/expanded perlite PCM prepared with the VA method. The paraffin/expanded perlite PCM had satisfied shape-stability. The thermal conductivity of gypsum was decreased by addition of the paraffin/expanded perlite PCM. The adsorption amount of paraffin had little effect on the bending strength and compressive strength of the gypsum-based heat storage and preservation material.     

相变微胶囊/加气混凝土复合材料的热工性能

通过免蒸压法制备加气混凝土(AC),并在制备过程中加入以RT25石蜡为相变材料的相变微胶囊(MPCMs),得到相变微胶囊/加气混凝土复合材料(以下简称复合材料).在17、40℃下测试复合材料的导热系数和比定压热容,研究了这些参数与相变微胶囊掺量的关系,同时计算出复合材料的蓄热系数,据此评价了其蓄热性能.结果表明:随着相变微胶囊掺量的增加,复合材料的导热系数和比定压热容均呈现先增加后降低的趋势;当相变微胶囊掺量为1.0%时,复合材料具有最好的蓄热性能,较不掺相变微胶囊的对照组增强74%,蓄热系数可达3.35W/(m^2·K).     

相变储能石膏板导热系数2种测试方法的研究

相变储能石膏板导热系数的测试多采用单一的非稳态测试方法,为更好表征相变储能石膏板导热系数的变化规律,分别采用稳态测试方法（防护热板法）和非稳态测试方法研究了相同配合比相变储能石膏板的导热系数.分析比较发现：随着相变材料掺量的增大,石膏基相变储能构件的导热系数降低;2种测试方法均能反映相变储能石膏板导热系数的变化规律,初始温度在相变温度区间时,试件的导热系数值最大;非稳态测试得到的导热系数值较大.     

相变控温砂浆用于改善建筑围护结构保温性能的研究

相变控温砂浆可以借助相变材料的相变潜热和热工性能来改善建筑围护结构的保温性能,以癸酸-月桂酸二元低共熔物/改性硅藻土定形相变材料为相变蓄热介质,采用共混搅拌法掺入水泥砂浆中,制成相变控温砂浆。利用FT-IR、DSC等测试了相变砂浆化学结构及热物性,并测试了相变控温砂浆的热工参数,通过实验模拟和DesignBuilder软件模拟研究了相变砂浆用作保温材料的建筑调温效果。