CN103541484A

CN103541484A - 内外多相变保温砌块

Info

Publication number: CN103541484A
Application number: CN201310431084.XA
Authority: CN
Inventors: 张延年; 马建飞
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2013-09-22
Filing date: 2013-09-22
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明提供一种内外多相变保温砌块，包括中间保温层、外部相变层、内部相变层、中间保温层肋、外部相变层肋、内部相变层肋和砌块保护层。中间保温层位于砌块中间，由一条或两条中间保温层肋分隔。中间保温层的两侧分别设置外部相变层和内部相变层。外部相变层和内部相变层分别由多个外部相变层肋和内部相变层肋分隔。内部相变层采用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊和正十八烷微胶囊作为相变保温材料；外部相变层采用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊、正十八烷微胶囊、正24烷微胶囊、硬脂酸微胶囊作为相变保温材料。本发明的效果和优点是在室外温度变化幅度较大的情况下，仍能够保证相变材料发挥相变储能的优势，节能保温，室内温度稳定、舒适。

Description

内外多相变保温砌块

技术领域

本发明涉及建筑技术领域中保温生土砌块，确切地说是一种内外多相变保温砌块。

背景技术

随着城镇的大规模建设，建筑产业高消耗、高投入、低收益的问题日益突出，目前，中国已经是世界上最大的建筑材料生产国和消费国。主要建材产品水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷、石材和墙体材料等产量多年居世界第一位。目前广泛应用的外墙外保温和内墙内保温技术虽然可以降低能量的消耗，但由于材料本身的热容量有限，不能充分地将能量进行储存利用，因而限制了建筑节能的能力。由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中，可以从环境吸收或放出大量热量，同时保持温度不变，可以多次重复使用等优点，将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力，节省采暖能耗，而且可以减小墙体自重，使墙体变薄，增加房屋的有效使用面积，因而具有广阔的应用前景。

然而，由于室外环境温度变化幅度较大，造成室内温度不在相变温度变化范围之内，无法发挥相变储能的作用。

相变材料(Phase Change Materials, 简称PCM)在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热(冷)量，并在需要时向环境放出热(冷)量，从而达到控制周围环境温度的目的。利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存和利用，有助于开发环保节能型复合材料，是近年来材料科学和能源利用领域中一个十分活跃的前沿研究方向。通过将相变材料与建筑材料基体复合，可以制成相变储能建筑材料。相变储能建筑材料是一种热功能复合材料，能够将能量以相变潜热的形式进行贮存，实现能量在不同时空位置之间的转换。

相变材料引用到建筑，是建筑领域革命性发展。主要作用结果是节能，可以达到节能60%-99%。以北方采暖为例，使用相变材料，按照100平米的房屋为测量单位计算，一个采暖季的用电量只有10度左右。

目前国内外应用于建筑节能领域的相变材料主要包括结晶水合盐类无机相变材料，以及石蜡、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等有机相变材料。结晶水合盐类无机相变材料具有熔化热大、热导率高、相变时体积变化小等优点，但具有腐蚀性、相变过程中存在过冷和相分离的缺点；而有机类相变材料具有合适的相变温度、较高的相变焓，且无毒、无腐蚀性，但其热导率较低，相变过程中传热性能差。近年来，国内外主要研究了石蜡烃、脂肪酸、多元醇类等有机相变材料在建筑节能中的应用。正烷烃的熔点接近人体舒适温度，其相变焓大，但正烷烃价格较高，且掺入建筑材料中会在材料表面结霜；脂肪酸价格较低，相变焓小，单独使用时需要很大量才能达到调温效果；多元醇是具有固定相变温度和相变焓的固－固相变材料，但其价格高。为有效克服单一的无机类或有机类相变材料存在的缺点，相变材料的研发必然要走二元或多元复合的的方向。近年来，研制复合相变材料已成为相变材料领域的研究热点。当前复合的方式有两种：一种是将正烷烃与脂肪酸类、多元醇类相变材料混合，制得一定温度下的低共熔混合物，从而以更低的成本得到更有效的复合相变材料；另一种是将两种或三种多元醇按不同比例混合，形成“共融合金”，从而对相变温度和相变焓进行调节，开发出具有合适的相变温度与相变焓的复合相变材料。将相变材料与建筑材料基体复合制成相变储能建筑材料的方法主要有三种：一是浸泡法，即通过浸泡将相变材料渗入多孔的建材基体中，如石膏墙板、水泥混凝土试块等。其优点是工艺简单，易于使传统的建筑材料(如石膏墙板)按要求变成相变储能建筑材料；二是掺加能量微球法，即借助于微胶囊技术或纳米复合技术把相变材料封装成能量微球，再把能量微球掺入建材基体中，从而制备出相变储能建筑材料；三是直接混合法，即将相变材料直接与建材基体混合，如将相变材料吸入半流动性的硅石细粉中，然后掺入建材基体中。许多新型固－固相变材料的不断开发推动了这一工艺的应用。直接混合方法的优点在于工艺简单，性质更均匀，更易于做成各种形状和大小的建筑构件，以满足不同的需要。

建筑保温隔热材料是建筑节能的物质基础。根据相变材料的相变储能原理，在保温隔热材料中掺入相变材料来制备高效节能建筑保温隔热材料，是最近几年来在建筑节能领域中受到广泛重视的课题。1996年，德国莱比锡材料研究与测试中心的研究人员将相变材料包裹在微胶囊中，制成微囊型相变材料。考虑到纤维膜材料质轻、有弹性、耐久、防震等性能，又将微囊型相变材料掺入纤维膜材中，制成建筑保温隔热材料。研究表明，在每m²膜材料中掺入40g微囊型相变材料后，膜材料的综合保温能力大约增加4倍，掺入90g微囊型相变材料后，膜材料的综合保温能力大约增加8倍。因此，研究中心提出应用微囊型相变材料来增加膜材料的蓄热能力，期望添加微囊型相变材料来改进膜材料的保温性能，达到改善建筑物室内环境、减少能耗的目的。

1999年，美国俄亥俄州戴顿大学研究所成功研制出用于建筑保温的固液共晶相变材料，其固液共晶温度是23.3℃。当温度高于23.3℃时，晶相熔化，积蓄热量，一旦气温低于这个温度时，结晶固化再现晶相结构，同时释放出热量，在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料，可以保持室内温度适宜。伊利诺伊州的一家工厂已准备生产浇注这种材料的墙板，并用它建筑房屋。

发明内容

本发明的目的是：提供一种内外多相变保温砌块。在外墙外表面设置不同相变材料，使其能在不同温度范围内均能发挥良好的相变储能的作用，并使室内环境温度长期保持在室内相变材料的相变温度范围内，这样能节能保温，提供良好的室内温度环境。

本发明是通过如下技术方案实现的：

它包括保温层、外部相变层、内部相变层、中间保温层肋、外部相变层肋、内部相变层肋和砌块保护层，其特征在于：中间保温层位于砌块中间，由一条或两条中间保温层肋分隔，高度与砌块相同，中间保温层的两侧分别设置外部相变层和内部相变层，三者间距与砌块保护层厚度相同，外部相变层和内部相变层分别由多个外部相变层肋和内部相变层肋分隔，且上下均分别设置顶封和底封。内部相变层用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊和正十八烷微胶囊作为相变保温材料，三者的质量比为10:1:1。外部相变层采用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊、正十八烷微胶囊、正24烷微胶囊、硬脂酸微胶囊作为相变保温材料，质量比为:20:4:6:4:2。

本发明的优点与有益效果是：

本发明的效果和优点是在室外温度变化幅度较大的情况下，仍能够保证相变材料发挥相变储能的优势，节能保温，室内温度稳定、舒适。

附图说明

图1为本发明内外多相变保温砌块剖面示意图。

图中，1为中间保温层；2为外部相变层；3为内部相变层；4为中间保温层肋；5为外部相变层肋；6为内部相变层肋；7为砌块保护层。

具体实施方式

下面结合参照附图和技术方案对本发明进行详细说明。

本发明提出的内外多相变保温砌块如图1所示。主要由中间保温层1、外部相变层2、内部相变层3、中间保温层肋4、外部相变层肋5、内部相变层肋6和砌块保护层7等组成。

首先通过模具制作包括中间保温层肋4、外部相变层肋5、内部相变层肋6和砌块保护层7在内的混凝土壳体且包括外部相变层2、内部相变层3的底封，养护15天，浇筑外部相变层2、内部相变层3，并加顶封。

Claims

1.一种内外多相变保温砌块，它包括保温层（1）、外部相变层（2）、内部相变层（3）、中间保温层肋（4）、外部相变层肋（5）、内部相变层肋（6）和砌块保护层（7），其特征在于：中间保温层（1）位于砌块中间，由一条或两条中间保温层肋（4）分隔，高度与砌块相同，中间保温层（1）的两侧分别设置外部相变层（2）和内部相变层（3），三者间距与砌块保护层（7）厚度相同，外部相变层（2）和内部相变层（3）分别由多个外部相变层肋（5）和内部相变层肋（6）分隔，且上下均分别设置顶封和底封。

2.根据权利要求1所述的一种内外多相变保温砌块，其特征在于：内部相变层（3）采用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊和正十八烷微胶囊作为相变保温材料，三者的质量比为10:1:1。

3.根据权利要求1所述的一种内外多相变保温砌块，其特征在于：外部相变层（2）采用石蜡微胶囊、正十六烷微胶囊、正十八烷微胶囊、正24烷微胶囊、硬脂酸微胶囊作为相变保温材料，质量比为:20:4:6:4:2。