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相變儲能建筑材料的制備方法 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2013-11-03 21:17:23 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/三水)目前,相變儲能建筑材料的制備方法主要有以下幾種:
1、直接加入法
直接將相變材料摻合到常規建筑材料中,這種方法的優點在于便于控制加入量,且制作過程簡便,使 PCM 分散均勻,按照普通的拌和與成型工藝制備所需的構件。但也有相變材料儲存量少,因為相變物質泄漏會引起建材的耐久性、相容性差等問題的出現。
王子明等對直接摻加相變物質的水泥水化放熱速率及放熱總量進行分析,結果表明,相變物質顯著影響水泥水化過程并有效改變水泥放熱總量。直接加入相變物質對水泥凈漿流動度和混凝土的抗壓強度也會產生一定的負面影響。
2、直接浸泡法
浸泡法是用熔化的相變材料浸漬多孔建材,使得 PCM 滲入到建材基體中,屬于相變材料與傳統建筑材料結合的一種簡單工藝。
馮國會等采用直接浸泡法結合 PCM 與墻體,即將石膏板放入含有 PCM 的容器內,經過 15min 后取出,晾干,2h 后基本保持恒重。墻板基材采用兩面帶紙的普通裝修用石膏板,厚 9.5mm。對該 PCM 的熔點、熔解熱進行試驗測試。結果表明,相變墻板的密度、比熱最大值及傳熱系數都要高于普通石膏板,且經 300 次相變循環后,該PCM 的相變溫度、相變潛熱值基本不變。
3、載體封裝法
即把載體基質做成微膠囊或三維網狀結構,再把相變材料吸附固定其中,主要微觀仍是發生固-液相變,但在整個儲能材料宏觀上仍是固體形態。
Takeshi-Kondo 等將 PCM 壓入交聯聚乙烯中,制成微能量膠囊,然后再把這種微膠囊加入石膏板中,從而生成有儲熱能力的 PCM。此法的主要優點是無需容器盛裝,可直接加工成型,不會發生過冷現象,儲熱率及導熱率高。但也有材料價格高,影響建材強度等缺點。
4、熔融共混法
利用相變物質和基體的相容性,熔融后混合在一起制成組分均勻的儲能材料。此種方法比較適合制備工業和建筑用低溫的定形相變材料。
蔣長龍等采用熔融插層法將新戊二醇-三羥甲基氨基甲烷的二元體系混合物嵌插到有機蒙脫土的層間,得到一種定型納米復合貯能材料,該材料具有較適宜的相變溫度和相變焓,且較好地解決了多元醇單獨使用時存在的塑晶失重現象。
5、混合燒結法
這種方法首先將制備好的微米級基體材料和相變材料均勻混合,然后外加部分添加劑球磨混勻并壓制成形后燒結,從而得到儲能材料。這種方法通常用于制備用于高溫的相變儲能材料。
6、多孔吸附法
多孔介質種類繁多,孔隙特性非常豐富,是理想的儲存介質,比較有代表性的多孔介質有:膨脹珍珠巖、膨脹頁巖、石膏、多孔石墨等。采用多孔介質作為相變物質的封裝材料可使復合材料具有結構-功能一體化的優點,具有很好的經濟性,并且由于許多多孔材料都是微小顆粒,可以有效增加了傳熱面積,提高相變過程的換熱效率。
Xavier和Olives利用膨脹石墨的層間孔結構制備了石蠟/膨脹石墨定形相變材料。Ahmet Sari和 Ali Karaipekli則研究了膨脹石墨對石蠟類相變材料的熱傳導性能的改善情況。Ahmet Sari和 Ali Karaipekli還制備蛭石基癸酸/月桂酸定形相變材料,該材料的相變溫度為24.76℃,相變焓為31.42J/g。
7、微膠囊化法
微膠囊技術是用一種成膜材料將固體、液體或氣體相變材料包裹形成微小粒子的技術。相變微膠囊是利用聚合物作壁材,以相變點為室溫附近的相變物質作芯材。
康采恩巴斯夫化學公司研制了一種直徑為0.02mm的石蠟微膠囊。這種微膠囊使相變材料完全與建筑基體隔離,最大程度上克服了相變材料的流出和外滲,保證了相變材料的物化性能,是一種較理想的結合方法,缺點是制作工藝比較復雜,價格較高。
相變儲能建筑材料的應用前景隨著人們對建筑節能的重視而越來越廣闊。目前相變儲能建筑材料已經在空調蓄冷、保持建筑物舒適性以及電力行業削峰填谷等眾多領域獲得成功應用。
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