[實用新型]建筑用相變蓄能板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220693322.5
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN203113527U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂石磊;孔祥飛;黃璟瑜;蔡哲;衛(wèi)莎莎
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: E04B1/74
• 分類號: E04B1/74;E04B1/80;B32B1/04;B32B15/04;B32B15/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)為相變材料而外表為輕薄鋁板的建筑用相變蓄能板及其制造方法。?

背景技術(shù)

最近三十年來，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活水平的提高，中國的能耗呈急劇增長的趨勢。而且，隨著中國迅速的城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代化，中國的建筑能耗也增長加速。據(jù)統(tǒng)計，建筑能耗占總能耗的比例已經(jīng)由1978年的10%上升到至今的30%，并且，按照西方發(fā)達國家的發(fā)展規(guī)律建筑能耗還將上升到35%以上。因此，建筑能耗將成為社會總能耗的重要組成部分，建筑節(jié)能也將成為節(jié)能減排任務(wù)中的重要一環(huán)。盡管建筑節(jié)能變得越來越舉足輕重，但是不能因為盲目的追求低能耗而使建筑室內(nèi)的熱環(huán)境變得惡劣，因此，必須在節(jié)能與室內(nèi)舒適之間找到一種平衡。若是存在一種媒介將室內(nèi)過剩的熱量或冷量吸收掉，然后在室內(nèi)熱量或冷量虧缺時釋放出來，這樣就減少了建筑總能耗的浪費而且可以將室內(nèi)熱環(huán)境一直維持在舒適程度范圍之內(nèi)。另外，若是此種媒介直接或間接吸收、釋放可再生能源產(chǎn)生的熱量，那將進一步節(jié)省建筑能源的消耗。加大建筑圍護結(jié)構(gòu)的厚度，將建筑材料當(dāng)做此種媒介，利用其顯熱進行蓄放能量，此種方法在被動式太陽能房中有實際運用的先例，但是圍護結(jié)構(gòu)的顯熱蓄存能量有限，而且重厚的圍護結(jié)構(gòu)占用空間面積大且不符合現(xiàn)代建筑輕型圍護結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。一種新穎的方式在上世紀(jì)被提出來，將相變材料作為媒介：利用相變材料的相變過程進行蓄放熱。因為相變材料潛熱蓄存的能量較一般建筑圍護結(jié)構(gòu)的顯熱要大得多，因此在實現(xiàn)上文提到的媒介作用時，相變材料是最合適的媒介。?

早在上世紀(jì)70年代，為解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題、能源短缺問題以及能源的高成本問題，科研工作者就展開了很多相變材料應(yīng)用的工作。而解決這些問題的核心一直是如何儲存過剩能源、減少能源產(chǎn)生到應(yīng)用過程的浪費和可再生能源的合理運用。而相變蓄能技術(shù)由于其高密度的蓄能能力備受關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的顯熱蓄能裝置，潛熱蓄能裝置儲存相同大小的能量所需要的材料的體積和質(zhì)量更少。而且，其蓄能過程伴隨著溫度的恒定或接近于恒定溫度，這個恒定的溫度或溫度范圍與相變材料的相變點溫度相對應(yīng)。相變蓄能技術(shù)得到廣泛的重視并且大規(guī)模的研究開始出現(xiàn)，可以追溯到1974年爆發(fā)“第一次能源危機”之后，以政府部門的牽頭和參與為標(biāo)志。而到80年代初期這一時間段內(nèi)，研究主要傾向于相變蓄能技術(shù)的應(yīng)用研究，其中在太陽能加熱系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用所受關(guān)注最多。如1982年，美國俄亥俄州能源部資助了一項高強度相變材料微膠囊的研究；同年，美國Argonee國家?實驗室研究了一項將相變材料應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域的研究。從80年代中后期至目前，更深入的研究工作出現(xiàn)在這個階段，并且更具有規(guī)模性和創(chuàng)造性。這一階段主要著眼于新型相變材料的研制以及相變儲能技術(shù)在不同領(lǐng)域更為廣闊的應(yīng)用，尤其是在建筑節(jié)能應(yīng)用方面。如，土耳其學(xué)者A.Sari等人對脂酸類相變材料的熱物性及化學(xué)穩(wěn)定性等進行了大量的研究，設(shè)計了多套不同相變溫度的脂酸類共融合金混合物，并且利用真空吸附技術(shù)，將這些低共熔混合物滲入到建筑材料中；加拿大Feldman等人通過兩種方法制作相變儲能石膏板；T.Karlessi研制了相變微膠囊粉末用于建筑外層涂料中，用于降低城市熱島效應(yīng)；中國的學(xué)者葛新石等對相變材料的理論和應(yīng)用做了詳細(xì)的研究，并發(fā)明了石蠟與高密度聚乙烯熔融共混而成的定型相變材料；馮國會等學(xué)者在國內(nèi)首次應(yīng)用了浸泡法將普通石膏板浸泡入相變材料中制成了相變蓄能石膏板，并在冬季時利用電熱膜進行了移峰填谷實驗。?

當(dāng)今建筑圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能方式主要是在墻體外層加外保溫層，如：聚苯乙烯泡沫、擠塑聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等等。雖然保溫層降低了圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，但是其作用也只是起到了隔熱保溫的作用，在蓄能方面起到的作用有限。與保溫墻體材料不同，相變蓄能技術(shù)應(yīng)用在建筑中不僅能夠起到保溫的作用，而且在建筑熱能的存儲和利用方面起主要作用。由于巨大的潛熱作用使相變材料能夠產(chǎn)生相當(dāng)于幾倍等量傳統(tǒng)保溫材料的隔熱、保溫效果。并且，由于高層建筑發(fā)展迅速，建筑圍護結(jié)構(gòu)正在向輕質(zhì)材料方向改進，但由于普通輕質(zhì)材料熱容較小，這會導(dǎo)致室內(nèi)溫度波動較大，這不僅會降低室內(nèi)熱舒適的程度，而且還增加了空調(diào)/供暖負(fù)荷，導(dǎo)致了建筑能耗上升。而相變蓄能技術(shù)與建筑圍護結(jié)構(gòu)結(jié)合，增加了圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性、減少熱量損失，降低空調(diào)或供暖負(fù)荷，進而起到建筑節(jié)能的目的，并且其僅僅是非常有限的增加了圍護結(jié)構(gòu)的容積，但卻取得了大大好于普通保溫材料的效用。另外，相變技術(shù)的應(yīng)用可使采暖或空調(diào)系統(tǒng)利用夜間廉價電運行，降低采暖或空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。因此，相變蓄能技術(shù)與建筑圍護結(jié)構(gòu)的結(jié)合符合當(dāng)前建筑向多層、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)方向發(fā)展的趨勢，使建筑節(jié)能效果更加顯著。?