相變儲能保温建築材料製備及性能評價論文

摘要：考慮到建築材料要求無毒、不易燃、無腐蝕，有較好的相變可逆性，且相變潛熱大，原料易得價格便宜的特點，筆者用石蠟做儲能物質，相變温度30℃，與交聯高密度聚乙烯複合製備了一種定形複合相變材料石蠟/交聯高密度聚乙烯複合相變材料，與普通建築材料結合可製成能夠調節温度、儲蓄熱能的建築材料。

關鍵詞：相變儲能。建築材料。石蠟。交聯高密度聚乙烯

在建築中利用相變儲能材料，要考慮一下幾個方面：

（1）材料的相變温度要與建築設計温度差別不大，否則儲能材料無法發揮保温作用。

（2）成本問題，製作相變儲能保温建築材料的原材料是否廉價易得直接關係到材料能否被選用。（3）無毒、不易燃、不揮發，建築是人類長時間活動的處所，因此建築材料關係人類安全。

（4）材料的相變性，關係着建築的保温性能。本文采用石蠟做儲能物質，石蠟是石油副產品，具有價格便宜、易得的特點，其化學穩定性好，自成核，沒有相分離和腐蝕性，相變温度為30℃與人類適宜居住温度相類似，適宜做保温建築材料的原材料。採用熔融共混方法制備石蠟/交聯高密度聚乙烯複合相變材料，並對複合材料進行表徵與測試，評價複合材料的性能。

1、石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温建築材料的製備

1.1 原料配比及儀器

石蠟：熔點為30℃左右。交聯高密度聚乙烯，密度為943～0.497g/cm3，熔點約為130℃，熔體流動速率為1.0～1.5g/1min。石墨：四［β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧劑1010）：純度大於98.0%。儀器有：電爐真空乾燥箱，熱重分析儀，差示掃描量熱儀，導熱分析儀。

1.2 石蠟/交聯高密度聚乙烯複合材料的製備

將交聯高密度聚乙烯和石蠟混合物在170℃攪拌，使其全部熔融，且混合均勻。加入微量抗氧劑，以防止石蠟和交聯高密度聚乙烯的熱氧化降解。在混合物中加入10%的石墨，170℃持續攪35min，使其均勻混合。將混合物置於直徑0.5cm的球形模具中，成型後在空氣中冷卻，脱模後得到石蠟/交聯高密度聚乙烯複合材料。

1.3 石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温

建築材料的製備將水泥、粉煤灰、增塑劑和減水劑攪拌3min，攪拌均勻後加入適量的水，繼續攪拌，並加入已製備的石蠟/交聯高密度聚乙烯複合物。充分攪拌均勻後製得相變儲能保温砂漿，將其倒入預先做好的模磨具中，在適宜温濕度下養護2個星期後，製得相變儲能保温建築材料。製備對照組用於測試，用上述方法制備不含石蠟/交聯高密度聚乙烯複合物的普通保温建築材料。利用上述板材製備相變儲能保温箱體和普通保温箱體各1個，大小均為30cm×30cm×30cm，壁厚為3cm，以備檢測用。

2、石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温建築材料的測試

2.1 測試方法

自制測試裝置，將相變儲能保温箱體和普通保温箱置於温度人工可控的智能調温箱中，在相變儲能保温箱體和普通保温箱中放入熱電偶探測箱內温度，並連接計算機實時記錄。測試條件：控制温度在5h內從10℃均勻升温到55℃，然後在14h內均勻降到10℃，循環3次，記錄兩個箱體中的温度變化。

2.2 測試結果

測試結果發現加入相變儲能保温材料的保温箱當環境温度達到甚至高於相變點時，相變材料由於相變潛熱，開始吸收熱量，從而箱內温度比普通保温箱體內温度升温慢。而當環境温度由高温開始降温並達到甚至低於相變點時，相變材料發生相變而放出熱量，從而保持相變儲能保温箱比普通保温箱體降温慢，因此加入相變儲能保温材料的保温箱調温效果好。測試結果可以看出，相變儲能保温箱體的波動遠小於普通保温板箱，對提高人體舒適度起到很好的效果，加入石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温材料的建築材料具有顯著的調温性能。

3、討論

在水泥中加入複合材料製成的保温箱，相比於未曾添加複合材料的水泥製成的保温箱，當環境温度大於石蠟/交聯高密度聚乙烯複合材料的相變温度時，隨着定型相變材料摻量的增加，由於相變潛熱總量的增加、吸收熱量增多而使樣板表面温度下降。當環境温度低於石蠟/交聯高密度聚乙烯複合材料的相變温度時，由於相變材料儲能多、放熱量大而使樣板表面温度略有上升。充分證明了相變儲能材料有顯著的調温控温和均温效果。

4、結論

通過實踐實驗以及本文中對實驗結果的.分析和討論可知：石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温建築材料具有優良的保温隔熱性、相變儲能性以及減小內部温度波動的性能，達到了建築節能的效果，對社會有環保的意義。根據石蠟/交聯高密度聚乙烯定形相變儲能保温建築材料所具有的一系列功能和特性，我們可以得出其材料的主要應用如下：塗抹於建築物內牆、外牆表面作內牆保温層和外牆保温層。可儲存和利用太陽能，有效調節和改善建築物室內温度，為住宅居民提供舒適的居住條件。

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