南方地區(qū)外墻相變材料選型與封裝工藝研究.pdf

1、南方地區(qū)夏季炎熱而且持續(xù)時間長,長期以來并沒有找到合適的隔熱方式,空調(diào)消耗巨量能源的同時還污染了環(huán)境,加劇了城市熱島效應(yīng)。
　　所謂相變材料是指發(fā)生物態(tài)變化時能儲存或者釋放能量,但是本身溫度變化不大的儲能材料,當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)是有機(jī)固-液相變材料。根據(jù)南方地區(qū)夏季建筑外墻表面溫度波動范圍,本文選用了正十八烷、正二十烷和癸酸等三種相變溫度適宜,相變焓較為理想的原材料,采用DSC法測試了原材料的相變溫度和相變焓,為了降低上述有機(jī)相

2、變材料的成本,用石蠟(56℃)與三種相變材料進(jìn)行二元復(fù)合,實驗結(jié)果表明:當(dāng)正十八烷:石蠟=1:2時,二元復(fù)合相變材料相變溫度33.01℃,相變焓156.2kJ/kg;當(dāng)正二十烷:石蠟=2:1時,二元復(fù)合相變材料相變溫度33.05℃、相變焓195.3kJ/kg,都能用于本實驗。
　　選擇膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、輕質(zhì)多孔陶砂作為支撐材料,通過實驗對比了真空吸附和浸泡吸附時相變材料在多孔材料中的吸附率,實驗結(jié)果表明:在相同的吸附時間和吸附

3、溫度下,真空吸附和浸泡吸附時相變材料的吸附率相差無幾,從簡化制備工藝的角度考慮選用浸泡吸附制備定形相變材料。對于浸泡吸附工藝,吸附溫度不變時,延長吸附時間,吸附率會提高,但是提高幅度較小;當(dāng)吸附時間不變時,提高吸附溫度,吸附率隨之提高,但是溫度升高到80℃之后,吸附率提升幅度降低。本實驗確定最有效吸附工藝條件為80℃下浸泡吸附2h。
　　定形相變材料DSC測試結(jié)果表明,各定形相變材料的相變焓較之純相變材料都會減小,其中減小最多的是

4、輕質(zhì)陶砂定形相變材料,且三者比較中陶砂最重,因此將陶砂剔除;定形相變材料的ESEM和EDS實驗結(jié)果表明:多孔材料孔隙中吸附了相變材料;定形相變材料FTIR圖譜顯示沒有發(fā)生官能團(tuán)的變化,即多孔材料吸附相變材料是一個純物理過程;對多孔材料吸附前和吸附后進(jìn)行靜態(tài)氮吸附實驗,發(fā)現(xiàn)多孔材料的孔體積明顯減小,也可以證明多孔材料中吸附了相變材料。
　　未封裝的定形相變材料在高溫下會發(fā)生泄漏,本文采用濕裹水泥粉的方式對定形相變材料進(jìn)行封裝,容留率

5、實驗結(jié)果表明:定形相變材料的容留率從封裝之前的71％提升到封裝之后的97%。
　　將封裝后的定形相變材料摻入傳統(tǒng)砂漿中,成型100mm×100mm×10mm和100mm×100mm×15mm兩種砂漿板,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后測試其隔熱性能,實驗表明:同種相變材料,增加相變砂漿板厚度,增加相變材料摻量其隔熱能力增強(qiáng);并且對相變砂漿進(jìn)行的熱穩(wěn)定性試驗結(jié)果表明:經(jīng)過25次冷熱循環(huán)(60℃烘箱中保溫2h,取出后放在冰箱中0℃下冷藏2h)之后,正十八烷

6、和正二十烷仍然保有較好的隔熱性能,而癸酸、正十八烷-石蠟復(fù)合相變材料和正二十烷-石蠟復(fù)合相變材料熱穩(wěn)定性較差。
　　為了探究相變砂漿施工工藝對建筑外墻隔熱性能的影響,模擬測試了多種相變砂漿施工工藝后的建筑外墻隔熱性能的影響,結(jié)果表明:相變砂漿涂抹在墻體內(nèi)外兩側(cè)均能起到一定的隔熱作用,即與基準(zhǔn)墻體在同樣的光照時間下比較,相變墻體內(nèi)側(cè)溫度較低,而且到達(dá)同樣的溫度時會有較長的時間延遲;選用相同的相變砂漿時,將相變砂漿涂抹在墻體內(nèi)側(cè)比涂抹

7、在外側(cè)具有更好的隔熱性能,將20mm厚的正二十烷相變砂漿涂抹在墻體內(nèi)側(cè),在正二十烷相變溫度附近有最大溫差4.8℃,而同溫度的時間延遲長達(dá)960s,并且相同的施工工藝條件下,涂抹正二十烷相變砂漿墻體比涂抹正十八烷相變砂漿的隔熱性能更好,與前文實驗數(shù)據(jù)相符。
　　最后測試相變砂漿的物理力學(xué)性能,封裝后定形相變材料的摻量為40%,實驗結(jié)果表明正十八烷相變砂漿的28d抗折強(qiáng)度2.93MPa,抗壓強(qiáng)度25.45MPa;正二十烷相變砂漿的28