[實用新型]一種相變儲能熱墊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020670790.1
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN202063869U
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐志偉;師明星;張宏宇;陳志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B32B9/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于功能性復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種相變儲能熱墊。

背景技術(shù)

能源利用領(lǐng)域中最重要的課題是節(jié)能與環(huán)保，而相變蓄能技術(shù)是利用相變材料的相變潛熱進行能量貯存(蓄熱、蓄冷)的一項新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)，可以緩解能量雙方在時間、強度及地點上不匹配，是合理利用能源及減輕環(huán)境污染的有效途徑，也是提高能源利用率的有效手段。利用蓄能技術(shù)，將供大于求時的能量儲存起來，供需要時使用，這樣既可以提高能源的利用率也可以緩解能源利用的緊迫性。充分利用相變潛熱蓄能成為科研領(lǐng)域的熱點。

相變儲能材料能夠在其物相變化過程中，從外部環(huán)境中吸收熱(冷)量或向環(huán)境釋放熱(冷)量，從而實現(xiàn)能量的儲存和釋放。利用相變儲能材料的這種特征，可將其應(yīng)用于太陽能利用、電力的“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用、工業(yè)與民用建筑供暖和空調(diào)的節(jié)能以及航空航天、紡織工業(yè)等領(lǐng)域。因此相變儲能材料日益受到人們的重視，具有廣泛的應(yīng)用前景。

國外對相變材料(PCM)的研究工作早在20世紀60年代就已經(jīng)開始，當時的研究主要是以節(jié)能為目的，主要集中在無機鹽水合物方面。但無機鹽水合物材料的缺點是存在較大的過冷度和明顯的析出現(xiàn)象，以及周期操作下的熱穩(wěn)定性問題。即使添加了成核劑和分散劑仍無法有效解決，限制了共晶鹽的應(yīng)用。然而以石蠟、烷烴、脂肪酸為代表的有機物是目前國內(nèi)外研究有機相變材料的重點，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在熱穩(wěn)定性好，價格較便宜，熱貯存密度大，熱穩(wěn)定性較好，無腐蝕性，無水合鹽類相變材料的過冷和相分層現(xiàn)象；缺點是導(dǎo)熱系數(shù)很低，致使其在蓄熱系統(tǒng)的應(yīng)用中表現(xiàn)出傳熱性能差、蓄熱利用率低的缺點，從而降低了系統(tǒng)的效能，極大限制了有機相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本實用新型正是應(yīng)用相變材料本身導(dǎo)熱性能差的特點，對這個缺點加以利用和改進，并結(jié)合化學(xué)熱力學(xué)及生理衛(wèi)生學(xué)方面的知識，從改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)被動式御寒保暖方式，轉(zhuǎn)向主動變熱調(diào)溫的方式為出發(fā)點，研制智能“相變蓄熱墊”。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種相變儲能熱墊，以改善結(jié)晶水合鹽的過冷和相分離現(xiàn)象，硬脂酸的導(dǎo)熱系數(shù)小等問題，同時使相變材料具有高強度、高導(dǎo)熱性、高模量、高耐劃痕、耐腐蝕、低密度、良好的柔韌性、較強的蓄熱能力等特性。除此之外，還具有操作簡單，過程易于控制，合成溫度低等優(yōu)點。

本實用新型提供了一種相變儲能熱墊。該熱墊由面料層，保護層和主體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中的主體結(jié)構(gòu)由海綿層1、蓄熱層2、加熱層3、絕熱層4四部分組成，主體結(jié)構(gòu)最里層為加熱層3，加熱層3之外上層為蓄熱層2，下層為絕熱層4，絕熱層4和蓄熱層2之外為海綿層1；主體結(jié)構(gòu)的外圍從內(nèi)到外依次為保護層5和面料層6，保護層5材料為氫綸，面料層6材料為棉質(zhì)材料。

在蓄熱層2中填充的相變儲能材料是硬脂酸與Na₂HPO₄·12H₂O的物理融合物，融合的質(zhì)量比例是2∶3，并同時加入質(zhì)量百分比為1％的聚丙烯酰胺。

本實用新型所采用的相變材料中，硬脂酸分子式為C₁₈H₃₆O₂，為白色單斜晶系棱柱體，是一種以甘油酯形式存在于動物脂肪中的飽和脂肪酸。熔點一般在60-70℃之間。沸點(1標準大氣壓)為383℃。不易發(fā)生自氧化、還原、加成等化學(xué)反應(yīng)。脂肪酸同時具有脫水和熱分解的性質(zhì)，但熱分解脫水要在350℃以上才可以發(fā)生。硬脂酸作為常用的相變材料，具有較高的潛熱值、無過冷和析出、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是一種無毒無腐蝕性物質(zhì)，缺點是導(dǎo)熱系數(shù)小。

Na₂HPO₄·12H₂O，又稱作十二水合磷酸氫二鈉，白色或無色單斜晶系棱形晶體，無毒，熔點35℃左右，比重1.52，非在強酸的環(huán)境下，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在溫度為125℃時失去全部結(jié)晶水成無水物，250℃分解成焦磷酸鈉。具有高潛熱值，蓄熱、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點，缺點是存在過冷現(xiàn)象。

本實用新型所采用的加層海綿一是可以使人感覺到舒適，二是可以起到間接傳熱的作用。海綿的厚度視選用海綿材料的不同品質(zhì)而定，一般在4-5cm。