CN101967857A - 一种相变储热板、其制备方法及储热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种相变储热板，由无水硫酸钠、秸秆及水玻璃混合制备而成，所述无水硫酸钠与秸秆的质量比为1.5—2.5：1，所述秸秆与水玻璃的质量比为3：0.5—1。本发明以无水硫酸钠为相变材料，以秸秆为囊材，并以水玻璃进一步封装相变材料，解决了相变材料相变过程中容易产生泄漏的问题，提高了相变材料储能的稳定性；同时，本发明相变储热板采用低廉的无机相变材料无水硫酸钠制备，其原料易得、成本较低且生产工艺过程简便。

Description

一种相变储热板、其制备方法及储热装置
技术领域
本发明涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种相变储热板、其制备方法及储热装置。
背景技术
相变材料（Phase Change Material, PCM）是利用在其物相变化过程（熔化或凝固）中，吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，由于相变材料在相变温度附近的等效比热很大，存储或释放能量而其自身的温度在相变完成前几乎维持不变，具有较高的蓄热系数，故在节能建筑领域应用相变材料制做隔板或者节能板，以达到保温、节能的目的。
目前，应用相变材料来制备储能材料的技术已有较快发展，但还存在着以下不足：
（1）一般节能建筑领域应用的相变材料为有机相变材料，但有机相变材料的价格均在万元/吨以上，成本太高；
（2）无机相变材料（如NaSO4·10H2O）具有很低的价格，约在1000元左右，但适用于建筑蓄能的无机相变材料均有过冷的特性，即出现当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶的现象。因此，降低无机相变材料的过冷度成为其适用性的关键因素之一；
（3）被封装于囊材中的相变材料在相变时会产生液相，容易产生相变材料泄漏的问题，影响到相变材料储能的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的相变储能材料成本较高、过冷度较高且易发生相变材料泄漏的缺陷，提供一种成本较低、过冷度较低且稳定性较好的相变储热板、其制备方法及储热装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种相变储热板，其由无水硫酸钠、秸秆及水玻璃混合制备而成，所述无水硫酸钠与秸秆的质量比为1.5—2.5：1，所述秸秆与水玻璃的质量比为3：0.5—1。
进一步，所述相变储热板的表面还包覆有聚乙烯薄膜。
进一步，所述秸秆为稻秆、麦秆、棉花秆中的一种或几种。
本发明还提供一种相变储热板的制备方法，所述方法包括如下步骤：
配置硫酸钠溶液，将所述硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，秸秆与硫酸钠溶液的质量比为1：1.5—2.5；
将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃均匀混合，其中，所述浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的质量比为3:0.5—1；
将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的混合物置于模具中，在4--10KPa及50℃条件下保压成型，即得到相变储热板。
进一步，在上述方法中，所述配置硫酸钠溶液步骤具体为：
将无水硫酸钠制成水溶液，加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30分钟。
进一步，在上述方法中，所述秸秆与硫酸钠溶液的质量比为1：2。
进一步，在上述方法中，所述浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的质量比为3：0.7。
进一步，在上述方法中，所述模具内衬以聚乙烯薄膜。
进一步，在上述方法中，所述水玻璃的模数为2.8-3.5。
进一步，在上述方法中，所述保压时间为20--60 min。
本发明还提供一种储热装置，其包括上述任意一项的相变储热板。
本发明以无水硫酸钠为相变材料，以秸秆为囊材，并以水玻璃进一步封装相变材料，解决了相变材料相变过程中容易产生泄漏的问题，提高了相变材料储能的稳定性；同时，本发明相变储热板采用低廉的无机相变材料无水硫酸钠制备，其原料易得、成本较低且生产工艺过程简便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明相变储热板的制备方法较佳实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种相变储热板，其由无水硫酸钠、秸秆及水玻璃混合制备而成，所述无水硫酸钠与秸秆的质量比为1.5—2.5：1，所述秸秆与水玻璃的质量比为3：0.5—1。其中，所述相变储热板的表面还包覆有聚乙烯薄膜，以进一步达到保温节能的作用。本发明的相变储热板以无水硫酸钠（NaSO4·10H2O）为相变材料，以秸秆为囊材，利用秸秆的微孔作用减小无水硫酸钠NaSO4·10H2O相变的过冷度，同时以水玻璃进一步封装所述无水硫酸钠相变材料，解决了相变材料相变过程中容易产生泄漏的问题，提高了相变材料储能的稳定性。
请参阅图1，图1是本发明相变储热板的制备方法较佳实施例的流程示意图。本发明较佳实施例的相变储热板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：配置硫酸钠溶液，将所述硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，秸秆与硫酸钠溶液的质量比为1：1.5—2.5；
其中，步骤S1具体为：将无水硫酸钠制成水溶液，加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30分钟；
步骤S2：将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃均匀混合，其中，所述浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的质量比为3:0.5—1；
步骤S3：将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的混合物置于模具中，在4--10KPa及50℃条件下保压成型，即得到相变储热板。
其中，所述模具内衬以聚乙烯薄膜，保压时间为20--60 min，所述相变储热板的尺寸视用途而定。
所述的秸秆为稻秆、麦秆、棉花秆中的一种或几种。
所述的硫酸钠可采用市售产品，纯度为工业级即可。
所述的水玻璃可采用市售工业级产品，模数在2.8-3.5范围内均可。
上述相变储热板的制备方法以NaSO4·10H2O为相变材料，以秸秆为囊材，并以水玻璃进一步封装相变材料，其外，利用秸秆的微孔作用减小NaSO4·10H2O相变的过冷度，解决了相变材料相变过程中容易产生泄漏的问题，提高了相变材料储能的稳定性。这是因为晶体溶化后的液态结构远程无序，近程相对有序，因此，液体结晶分为稳定区(不结晶)、亚稳区和不稳定区，对于相变物Na2SO4·10H2O，若在一容器内发生相变后，将呈Na2SO4·10H2O、Na2SO4和H2O三相共存状态，H2O处于上层，若容器体积越小，Na2SO4与所有H2O的距离越短，稳定区(不结晶)越小，亚稳区和不稳定区（晶胚）越大。因此，若将Na2SO4·10H2O置于微孔或纳米孔中，微孔的小空间特点将有利于Na2SO4和H2O结晶形成Na2SO4·10H2O，克服无机相变材料的过冷特性，其外，微孔中溶液与大体积容器中的溶液相比，单位质量的溶液与孔壁有大的接触面，微孔的孔壁存在着大量的溶液析晶的成核点，这种作用也会降低材料的过冷度;同时，本发明相变储热板采用低廉的无机相变材料无水硫酸钠制备，其原料易得、成本较低且生产工艺过程简便。
以下为具体实施例部分：
实施例1
相变储热板的制备方法包括以下步骤：
（1）：将无水硫酸钠加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30min，稻秆与硫酸钠溶液的质量比为1：1.5；
（2）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃均匀混合，前者与后者的质量比为3:0.5；其中，所述水玻璃的模数为3.2；
（3）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃的混合物置于模具中，模具内衬以聚乙烯薄膜，在4KPa压力和50℃下成型，保压时间为20 min，即得到相变储热板。
其中，所述相变储热板的尺寸视用途而定。其中，一个约40mm厚的这种相变储热板，当其表面被加热至50℃（热面），对应的另一表面起始温度为14.5℃条件下（冷面），冷面达到25℃的时间为6h，具有较好的储热隔热的效果。
实施例2
相变储热板的制备方法包括以下步骤：
（1）：将无水硫酸钠加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30min，稻秆与硫酸钠溶液的质量比为1：2；
（2）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃均匀混合，前者与后者的质量比为3:0.7；其中，所述水玻璃的模数为3；
（3）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃的混合物置于模具中，模具内衬以聚乙烯薄膜，在8KPa压力和50℃下成型，保压时间为40 min，即得到相变储热板。
其中，所述相变储热板的尺寸视用途而定。其中，一个约40mm厚的这种相变储热板，当其表面被加热至50℃（热面），对应的另一表面起始温度为14.5℃条件下（冷面），冷面达到25℃的时间为8h，具有较好的储热隔热的效果。
实施例3
相变储热板的制备方法包括以下步骤：
（1）：将无水硫酸钠加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30min，稻秆与硫酸钠溶液的质量比为1：2.5；
（2）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃均匀混合，前者与后者的质量比为3:1；其中，所述水玻璃的模数为3.5；
（3）：将浸有硫酸钠溶液的稻秆与水玻璃的混合物置于模具中，模具内衬以聚乙烯薄膜，在10KPa压力和50℃下成型，保压时间为60 min，即得到相变储热板。
其中，所述相变储热板的尺寸视用途而定。其中，一个约40mm厚的这种相变储热板，当其表面被加热至50℃（热面），对应的另一表面起始温度为14.5℃条件下（冷面），冷面达到25℃的时间为10h，具有较好的储热隔热的效果。
另外，本发明还提供一种包括上述相变储热板的储热装置。例如将所述相变储热板用于墙体材料，具有较好的储热隔热的效果，即使在炎热的夏天，室内温度也会保持在人体舒适度温度区。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种相变储热板，其特征在于，所述相变储热板由无水硫酸钠、秸秆及水玻璃混合制备而成，所述无水硫酸钠与秸秆的质量比为1.5—2.5：1，所述秸秆与水玻璃的质量比为3：0.5—1。
2.根据权利要求1所述相变储热板，其特征在于，所述相变储热板的表面还包覆有聚乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述相变储热板，其特征在于，所述秸秆为稻秆、麦秆、棉花秆中的一种或几种。
4.一种相变储热板的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
配置硫酸钠溶液，将所述硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，秸秆与硫酸钠溶液的质量比为1：1.5—2.5；
将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃均匀混合，其中，所述浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的质量比为3:0.5—1；
将浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的混合物置于模具中，在4--10KPa及50℃条件下保压成型，即得到相变储热板。
5.根据权利要求4所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述配置硫酸钠溶液步骤具体为：
将无水硫酸钠制成水溶液，加水使之完全溶于水，再将硫酸钠溶液洒到干燥的秸秆上，并放置10—30分钟。
6.根据权利要求4所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述秸秆与硫酸钠溶液的质量比为1：2。
7.根据权利要求4所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述浸有硫酸钠溶液的秸秆与水玻璃的质量比为3：0.7。
8.根据权利要求4所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述模具内衬以聚乙烯薄膜。
9.根据权利要求4所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.8-3.5。
10.根据权利要求1所述的所述相变储热板的制备方法，其特征在于，所述保压时间为20--60 min。
11.一种储热装置，其特征在于，所述储热装置包括上述权利要求1-3任意一项的相变储热板。 
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