相變儲能材料

1、相變儲能建筑材料相變儲能建筑材料前言前言相變材料（相變材料（PCMPCM） n 相變材料（Phase Change Materials，簡稱PCM）是指在一定溫度范圍內(nèi)，物理狀態(tài)或分子結(jié)構發(fā)生轉(zhuǎn)變的一類材料。它們在物理狀態(tài)或分子結(jié)構發(fā)生轉(zhuǎn)變過程中，可以吸收環(huán)境的熱量，并在需要時向環(huán)境釋放出熱量，從而達到控制周圍環(huán)境溫度的目的。以固一液相變?yōu)槔怨桃灰合嘧優(yōu)槔?固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)吸收并儲存熱量吸收并儲存熱量放出熱量放出熱量前言前言n 結(jié)晶水合鹽類結(jié)晶水合鹽類n 熔融鹽類熔融鹽類n 金屬或合金類金屬或合金類n 有機有機n 無機無機混合類混合類 無機材料類無機材料類有機材料類有機材料類n 石蠟石蠟 n

2、 脂肪酸脂肪酸 n 其他有機物其他有機物 按照材料的性質(zhì)和組成可分為：按照材料的性質(zhì)和組成可分為：按相變前后的物態(tài)可分為：按相變前后的物態(tài)可分為：固固固相變材料固相變材料 固固液相變材料液相變材料固固氣相變材料氣相變材料 液液氣相變材料氣相變材料 Logo前言前言相變節(jié)能材相變節(jié)能材料的應用料的應用 空調(diào)蓄冷空調(diào)蓄冷 太陽能熱太陽能熱水系統(tǒng)水系統(tǒng) 醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè) （熱袋）（熱袋） 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè) （溫室）（溫室）紡織行業(yè)紡織行業(yè) （睡袋）（睡袋）電子行業(yè)電子行業(yè)建筑材料建筑材料相變儲能建筑材料相變儲能建筑材料建筑節(jié)能用相變儲能材料要符合的要求建筑節(jié)能用相變儲能材料要符合的要求 ：n 具體較

3、高的具體較高的儲熱能力儲熱能力和和熱傳導熱傳導性能性能 n 相變溫度要適合應用的環(huán)境要求，一般要求相變溫度要適合應用的環(huán)境要求，一般要求接近人體的舒適接近人體的舒適溫度溫度 n 發(fā)生吸放熱溫度變化時相變材料的發(fā)生吸放熱溫度變化時相變材料的體積變化小體積變化小n 相變相變可逆性好可逆性好，保證使用壽命長，保證使用壽命長n 材料材料價廉易得價廉易得n 材料材料無毒、無腐蝕性無毒、無腐蝕性 Logo封裝法的制備工藝封裝法的制備工藝Diagram 2 微膠囊封裝技術微膠囊封裝技術 微膠囊技術是一種用成膜材料把固體或液體包覆使形成微小粒子微膠囊技術是一種用成膜材料把固體或液體包覆使形成微小粒子的技術。得

4、到的微小粒子稱微膠囊，一般粒子大小在的技術。得到的微小粒子稱微膠囊，一般粒子大小在2-1000um2-1000um范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。微膠囊粒子的形態(tài)多種多樣。微膠囊粒子的形態(tài)多種多樣。囊心囊心（PCMPCM）相變儲能建筑材料相變儲能建筑材料相變材料相變材料 + + 建筑材料建筑材料如 何 結(jié) 合 ？n直接結(jié)合法直接結(jié)合法（相變材料直接與建材基體混合（相變材料直接與建材基體混合 ）n浸泡法（通過浸泡將相變材料滲入多孔的建材基體中）通過浸泡將相變材料滲入多孔的建材基體中）n封裝法 前兩種方法建材耐久前兩種方法建材耐久性差，主要表現(xiàn)為相性差，主要表現(xiàn)為相變工質(zhì)的泄漏和對基變工質(zhì)的泄漏和對基材的腐蝕材的

5、腐蝕 相變儲能建筑材料相變儲能建筑材料PCMPCM封裝法封裝法 先將相變材料進行封裝先將相變材料進行封裝改性處理改性處理，以防止液體泄漏，以防止液體泄漏，再與建筑材料混合。再與建筑材料混合。封裝法可分為三種封裝法可分為三種：（1 1）將小的球形或桿形的顆粒封裝在薄的高分子膜中，形成）將小的球形或桿形的顆粒封裝在薄的高分子膜中，形成相變膠囊相變膠囊，一，一般采用般采用微膠囊技術微膠囊技術或納米復合技術把相變材料封裝成能量微球，從而制備出或納米復合技術把相變材料封裝成能量微球，從而制備出復合定形相變材料復合定形相變材料。 （2 2）多孔骨料即作為相變材料的載體，以輕骨料的形式存在于建材中，利）多孔

6、骨料即作為相變材料的載體，以輕骨料的形式存在于建材中，利用具有大比表面積微孔結(jié)構的無機物作為支撐材料，通過用具有大比表面積微孔結(jié)構的無機物作為支撐材料，通過微孔的毛細作用力微孔的毛細作用力將液態(tài)有機儲熱材料將液態(tài)有機儲熱材料吸入到微孔內(nèi)吸入到微孔內(nèi)，形成有機，形成有機/ /無機復合相變儲熱材料。無機復合相變儲熱材料。 （3 3）將）將PCMPCM吸入分割好的特殊基質(zhì)材料中，形成柔軟、可以自由流動的吸入分割好的特殊基質(zhì)材料中，形成柔軟、可以自由流動的干粉末干粉末，再與建筑材料混合。，再與建筑材料混合。Logo微膠囊相變材料微膠囊相變材料物理化學物理化學法法 Diagram 2 Diagram 2

7、機械加工機械加工法法 化學法化學法制備工藝制備工藝復凝聚法、單凝聚法、復凝聚法、單凝聚法、溶劑一非溶劑法溶劑一非溶劑法 界面聚合法、原位界面聚合法、原位聚合法聚合法 噴霧法、空氣懸浮噴霧法、空氣懸浮法、真空鍍膜法、法、真空鍍膜法、靜電結(jié)合法靜電結(jié)合法 Logo相變儲能石膏板相變儲能石膏板 PCM在建筑節(jié)能中的應用在建筑節(jié)能中的應用 1相變儲能混凝土相變儲能混凝土 2保溫隔熱材料保溫隔熱材料 3相變涂料相變涂料 4相變蓄熱地板相變蓄熱地板 5Logo相變儲能石膏板相變儲能石膏板 美國美國FloridaFlorida科技大學科技大學 用脂肪酸、短鏈酸和甲基脂的混合物以及短鏈酸的混用脂肪酸、短鏈酸和

8、甲基脂的混合物以及短鏈酸的混合物作為相變材料，用灰泥板作基材，通過直接浸泡法制合物作為相變材料，用灰泥板作基材，通過直接浸泡法制備出相變儲能墻板。備出相變儲能墻板。 結(jié)果表明，當溫度變化在結(jié)果表明，當溫度變化在11.111.1以上時，該種相變墻以上時，該種相變墻板的板的貯熱能力是普通墻板的貯熱能力是普通墻板的2.12.1倍倍。Logo相變儲能混凝土相變儲能混凝土 把相變材料復合到大體積混凝土中，以制得相變溫控混把相變材料復合到大體積混凝土中，以制得相變溫控混凝土。相變溫控混凝土具有溫度自調(diào)節(jié)功能。凝土。相變溫控混凝土具有溫度自調(diào)節(jié)功能。 相變溫控混凝土不但能有效降低大體積混凝土內(nèi)部溫升相變溫控

9、混凝土不但能有效降低大體積混凝土內(nèi)部溫升速率，延緩峰值出現(xiàn)時問，有效防止或預防因水泥水化熱所速率，延緩峰值出現(xiàn)時問，有效防止或預防因水泥水化熱所引起的早期熱裂縫，改善材料的耐久性，而且在大體積混凝引起的早期熱裂縫，改善材料的耐久性，而且在大體積混凝土內(nèi)部中不需要采用設置冷卻水管等降溫措施，從而簡化了土內(nèi)部中不需要采用設置冷卻水管等降溫措施，從而簡化了其施工工藝，節(jié)省了工程造價。其施工工藝，節(jié)省了工程造價。Logo保溫隔熱材料保溫隔熱材料 美國俄亥俄州戴頓大學美國俄亥俄州戴頓大學 成功研制出用于建筑保溫的固一液共晶相變材料，其成功研制出用于建筑保溫的固一液共晶相變材料，其固液共晶溫度是固液共晶溫

10、度是23.323.3。當溫度高于。當溫度高于23.323.3時，晶相熔化時，晶相熔化并積蓄熱量，一旦氣溫低于這個溫度時，結(jié)晶固化再現(xiàn)晶并積蓄熱量，一旦氣溫低于這個溫度時，結(jié)晶固化再現(xiàn)晶相結(jié)構，同時釋放出熱量。相結(jié)構，同時釋放出熱量。 在墻板或輕型混凝土預制板中澆注這種相變材料，可在墻板或輕型混凝土預制板中澆注這種相變材料，可以保持室內(nèi)溫度適宜。以保持室內(nèi)溫度適宜。Logo相變涂料相變涂料 用含相變材料的微膠囊制備涂料，或用多孔超細材料復用含相變材料的微膠囊制備涂料，或用多孔超細材料復合作為涂料的主要填充介質(zhì)制備涂料。合作為涂料的主要填充介質(zhì)制備涂料。 這種涂料可以用在新建建筑中，也可以用來提升

11、老房屋這種涂料可以用在新建建筑中，也可以用來提升老房屋的儲熱能力，有利于相變儲能建筑材料的推廣使用。的儲熱能力，有利于相變儲能建筑材料的推廣使用。 中國建筑材料科學研究院與北京首創(chuàng)納米科技有限公司中國建筑材料科學研究院與北京首創(chuàng)納米科技有限公司利用多孔超細利用多孔超細SiOSiO2 2等材料復合作為隔熱涂料的主要填充等材料復合作為隔熱涂料的主要填充介質(zhì)，開發(fā)出低成本、高隔熱性的涂料。介質(zhì)，開發(fā)出低成本、高隔熱性的涂料。Logo相變蓄熱地板相變蓄熱地板 相變材料在地板中的應用，一般都會結(jié)合電加熱方式，相變材料在地板中的應用，一般都會結(jié)合電加熱方式，以組成電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)。地板采暖使得室內(nèi)水以組成電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)。地板采暖使得室內(nèi)水平溫度分布均勻，垂直溫度梯度小，不僅符合人體平溫度分布均勻，垂直溫度梯度小，不僅符合人體“足暖頭足暖頭涼涼”的需要，而且采暖能耗較低，接近理想的采暖方式。的需要，而且采暖能耗較低，接近理想的采暖方式。 有學者建立了電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)熱性能的理有學者建立了電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)熱性能的理想模型，并模擬了該系統(tǒng)在北京、上海、大連和哈爾濱等想模型，并模擬了該系統(tǒng)在北京、上海、大連和哈爾濱等4 4個個地區(qū)的使用效果。結(jié)果表明