不同石蜡含量的相变复合材料性能及建筑应用

3.0 闻远设计 2023-05-06 48 4 18.32KB 2 页 2光币

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建筑能耗在能源消耗中占比达到 30%, 由此带来的能源短缺和环境污染问题日益严重。而加强

对建筑节能和建筑用能的存储及利用，可以减少建筑能耗[1,2]. 相变材料通过使用过程中相变

反应存储能量，能起到降低能耗损失的作用。一般来说，相变材料的蓄热方式包括化学反应蓄

热、潜热蓄热和显热蓄热[3-5]. 其中，化学反应蓄热工艺复杂，并且由于存在化学反应，对设

备安全性要求较高，没有得到广泛应用。显热蓄热主要通过自身比热容来存储或释放热量，调

节作用有限。潜热相变通过相变材料相变时吸收或释放热量的特点，可依靠外界环境温度的变

化达到储能或释放的目的，具有蓄热量大，控温恒定，安全性高等特点，目前应用较为广泛。

然而，单一相变材料存在过冷现象或导热系数小等缺点，不能满足实际应用[6]. 因此，需要开

发新型相变材料，解决单一相变材料的缺点与不足[7]. 本文选用石蜡作为相变基材，膨胀珍珠

岩为载体制备相变材料，研究不同石蜡含量的相变复合材料在表观密度、抗压强度、导热系数

等方面的变化，并讨论其在建筑材料中的应用效果。

　 1　试验材料及方法

1.1 复合相变储热水泥块的制备

试验材料为相变石蜡 RT28 和粒度为 270 μm（50 目）的膨胀珍珠岩 , 以相变材料 RT28 质量分

数为 0%、10%、20%、30% 和40%的比例将两者倒入烧杯中，60 ℃ 水浴搅拌 1.5 h,制得不同质

量分数 RT28 的RT28/EP-PCMs 复合相变材料。将膨胀珍珠岩、普通矿渣硅酸盐水泥和水按质

量比 1 1.5 2 ∶ ∶ 制备成水泥泥浆，再将水泥泥浆与上面制得的不同 RT28 含量的 RT28/EP-

PCMs 均匀搅拌制得储热水泥块。

1.2 测试方法

（1 ）表观密度将样品在真空 100 ℃ 环境下干燥至恒重，用精度为 0.001 g 分析天平测量样品

质量，用游标卡尺测量样品长宽高，根据公式 ρ=m/V 计算密度。其中 ρ为样品密度，m 为样

品质量，V 为样品体积。

（2 ）抗压强度将水泥砂浆倒入标准试模中振动至表面呈现水泥浆，静置 24 h 后拆模，常温养

护7 d 进行抗压强度测试。用压力试验机测试标准水泥块抗压强度，加载速率 80 kN/min. 根据

公式 P=F/S 计算样品抗拉强度，其中 P 为压强，F 为压力，S 为受力面积，每个条件测试 6 个

取平均值。

（3）导热系数采用导热系数仪测试储热水泥块导热系数，将 2 个规格为10 mm×100 mm×100

mm 水泥板叠放, 探头至于两板之间，功率 0.02 kW, 输出电压0.01V, 扫描时间12 s.

（4 ）节能性能以 500 W 氙灯作为热源, 将6 块100 mm×100 mm×100 mm 水泥板组合成封闭

空间，分别用热电偶测试立方体上方外壁、内壁、内部空间及外部环境温度，氙灯照射 1 h 后

关闭，记录温度上升和下降变化趋势曲线。

　 2　试验结果及分析

2.1 储热水泥板表观密度

图1 为复合相变材料表观密度随RT28 含量的变化曲线。可以看出，随着复合相变材料中

RT28 含量的增加，储热水泥板表观密度逐渐增加。当不添加RT28 时，储热水泥板表观密度为

0.304 g/cm3; 当添加RT28 质量分数为 40 % 时，储热水泥板表观密度达到 0.454 g/cm3, 提高了

49.01 %. 分析认为，RT28 加入后被吸附进入 EP 孔腔结构，对复合相变材料体积影响不大。

随着 RT28 含量增加，储热水泥板质量增加，所以储热水泥板表观密度增大。

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摘要：

不同石蜡含量的相变复合材料性能及建筑应用建筑能耗在能源消耗中占比达到30%,由此带来的能源短缺和环境污染问题日益严重。而加强对建筑节能和建筑用能的存储及利用，可以减少建筑能耗[1,2].相变材料通过使用过程中相变反应存储能量，能起到降低能耗损失的作用。一般来说，相变材料的蓄热方式包括化学反应蓄热、潜热蓄热和显热蓄热[3-5].其中，化学反应蓄热工艺复杂，并且由于存在化学反应，对设备安全性要求较高，没有得到广泛应用。显热蓄热主要通过自身比热容来存储或释放热量，调节作用有限。潜热相变通过相变材料相变时吸收或释放热量的特点，可依靠外界环境温度的变化达到储能或释放的目的，具有蓄热量大，控温恒定，安全性...

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