CN101844893A - 一种蓄能建筑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能建筑材料及其制备方法，该蓄能建筑材料由聚乙二醇和水泥的混合物与膨胀石墨混合而成，聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10；膨胀石墨是聚乙二醇和水泥混合物质量浓度的1％-10％。制备方法为：按分子量为1000的聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10的比例混合形成由聚乙二醇和水泥组成的混合物，并将该混合物中的聚乙二醇加热至完全熔化状态并和水泥搅拌均匀后形成均匀混合物；向均匀混合物中添加1％-10％质量浓度的膨胀石墨，继续搅拌均匀，得到蓄能建筑材料。本发明通过墙体材料与蓄能材料的复合，可以增加建筑物的温度调节能力，达到节能和舒适的效果。

Description

一种蓄能建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，具体地说是一种蓄能建筑材料及其制备方法。

背景技术

节能与环保是能源利用领域中最重要的课题，利用相变材料的相变潜热进行能量的储存是一项新型环保节能技术。相变材料在其本身发生相变的过程中，吸收环境的热量，并在需要时向环境放出热量，从而达到控制周围环境温度和节能的目的。它在建筑节能、太阳能利用、制冷空调、热能回收等领域都有广泛的应用前景。

现代建筑向高层发展，要求所用围护结构为轻质材料，但普通轻质材料热容较小，导致室内温度波动较大。这不仅造成室内热环境不舒适，而且还增加空调负荷，导致建筑能耗上升。通过向普通建筑材料中加入相变蓄能材料，可以制成具有较高热容的轻质建筑材料。利用相变蓄能复合材料构筑建筑围护结构，可以降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或者少用能量；可以减小所需空气处理设备的容量，同时可使空调或供暖系统利用夜间廉价电力运行，降低空调或供暖系统的运行费用。

相变蓄能材料是一种熔化时吸热、凝结时放热的材料。因为潜热比显热大得多，所以在建筑材料中加入适量相变蓄能材料，即可对其蓄热能力产生很大的影响。因此，复合相变材料建材具有普通建材无法比拟的热容，对于建筑内温度的稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。

目前常用的相变蓄能材料主要包括无机物和有机物两大类。绝大多数无机物相变蓄能材料具有腐蚀性而且在相变过程中具有过冷和相分离的缺点，影响了其蓄能能力；而有机物相变蓄能材料不仅腐蚀性小、在相变过程中几乎没有相分离的缺点，且化学性能稳定、价格便宜。但有机物相变蓄能材料普遍存在导热系数低的缺点，致使其在蓄能系统的应用中传热性能差、蓄能利用率低，从而降低了系统的效能。

发明内容

针对上述蓄能材料存在的种种不足，本发明的目的是提供一种蓄能建筑材料及其制备方法，该蓄能建筑材料强化了蓄、放热过程中的传热，解决了蓄能材料液相泄漏和腐蚀问题，同时还具有阻燃功能。在建筑节能上，通过墙体材料与蓄能材料的复合，可以增加建筑物的温度调节能力，达到节能和舒适的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种蓄能建筑材料，其特征在于：该蓄能建筑材料由聚乙二醇和水泥的混合物与膨胀石墨混合而成，其中在聚乙二醇和水泥的混合物中聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10；膨胀石墨是聚乙二醇和水泥混合物质量浓度的1％-10％。聚乙二醇的分子量为1000。

一种蓄能建筑材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)按分子量为1000的聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10的比例混合形成由聚乙二醇和水泥组成的混合物，并将该混合物中的聚乙二醇加热至完全熔化状态并和水泥搅拌均匀后形成均匀混合物；

2)向均匀混合物中添加1％-10％质量浓度的膨胀石墨，继续搅拌均匀，得到蓄能建筑材料。

本发明的蓄能建筑材料中，聚乙二醇(分子量为1000)用作相变蓄能材料、水泥用作支撑材料，膨胀石墨起强化导热和阻燃作用。

该蓄能材料的相变温度为20-28℃，与建筑内的调节温度22-26℃相吻合，无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定。

本发明在空调建筑物内的工作机理如下：

当空调建筑物进行制冷降温时，若建筑物的冷负荷小于空调机组的冷量，建筑物的温度将降低，当建筑物内的温度降低到低于蓄能材料的相变温度时，蓄能材料开始凝固放热，将建筑物内多余的冷量储存起来。当空调机组停机时，建筑物内的温度开始慢慢回升，当建筑物内温度上升到蓄能材料的相变温度时，相变蓄能材料开始吸热熔化，维持建筑物内温度在一定的范围内。同样道理，在空调建筑物进行制热升温时，若建筑物的热负荷小于空调机组的制热量，建筑物的温度将升高，当建筑物内的温度升高到高于蓄能材料的相变温度时，蓄能材料开始熔化吸热，将建筑物内多余的热量储存起来。当空调机组停机时，建筑物内的温度开始慢慢下降，当建筑物内温度下降到蓄能材料的相变温度时，相变蓄能材料开始凝固放热，维持建筑物内温度在一定的范围内。

本发明将有机相变蓄能材料与合适的建筑基体材料复合，并向其中添加适量的膨胀石墨，得到蓄能建筑材料，与现有技术相比，本发明显著优点是：

(1)有助于使室内保持需要的温度，可以均衡或者部分消除采暖和空调负荷，或者将高峰负荷转移到低谷，因此可以降低建筑物采暖和空调能耗。

(2)可有效地吸收和储存建筑物所获得的一些低温热能，如人和机器放出的热量、可回收利用的工业废热、建筑物日间从外界吸收而夜间释放于环境的热量以及太阳能系统白天收集的热量等，然后慢慢释放出来，因此可以调整这些能量在供给和需求时间上的不一致性。

(3)可提高建筑物的热惯性，使室内温度变化幅度减小，因此可使采暖和空调设备减少开停次数，从而使这些设备的运行效率得到提高。另外，由于建筑物热惯性的提高而使采暖和空调负荷比较均衡，即减少高峰负荷。这样，对同一建筑物就可选用较小的采暖和空调设备，由此可降低设备购置和维护费用。

(4)该蓄能建筑材料无毒、无腐蚀性，无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定、具有较好的阻燃性能。

具体实施方式

实施例1

一种本发明所述的种蓄能建筑材料，该蓄能建筑材料由聚乙二醇和水泥的混合物与膨胀石墨混合而成，其中在聚乙二醇和水泥的混合物中聚乙二醇、水泥的质量比为1∶3；膨胀石墨是聚乙二醇和水泥混合物质量浓度的2％。聚乙二醇的分子量为1000。

上述蓄能建筑材料的制备方法，将聚乙二醇(分子量为1000)、水泥按质量比1∶3混合，将该混合物中的聚乙二醇加热至完全熔化状态并和水泥搅拌均匀后形成混合物，然后再向该混合物中添加2％质量浓度的膨胀石墨，继续搅拌均匀形成蓄能建筑材料。经测定该蓄能建筑材料凝固温度为23.2℃、熔化温度为24.3℃，相变潜热为34.5kJ/kg。

实施例2

又一种本发明所述的种蓄能建筑材料，该蓄能建筑材料由聚乙二醇和水泥的混合物与膨胀石墨混合而成，其中在聚乙二醇和水泥的混合物中聚乙二醇、水泥的质量比为1∶5；膨胀石墨是聚乙二醇和水泥混合物质量浓度的6％。聚乙二醇的分子量为1000。

上述蓄能建筑材料的制备方法，将聚乙二醇(分子量为1000)、水泥按质量比1∶5混合而成，然后向该混合物中添加6％质量浓度的膨胀石墨。

将该混合物中的聚乙二醇加热至完全熔化状态并和水泥搅拌均匀后形成混合物，然后再向该混合物中添加6％质量浓度的膨胀石墨，继续搅拌均匀形成蓄能建筑材料。经测定该蓄能建筑材料凝固温度为24.8℃、熔化温度为24.9℃，相变潜热为24.4kJ/kg。

本发明的蓄能建筑材料强化了蓄、放热过程中的传热，解决了蓄能材料液相泄漏和腐蚀问题，同时还具有阻燃功能。在建筑节能上，通过墙体材料与蓄能材料的复合，可以增加建筑物的温度调节能力，达到节能和舒适的效果。

Claims (3)

1.一种蓄能建筑材料，其特征在于：该蓄能建筑材料由聚乙二醇和水泥的混合物与膨胀石墨混合而成，其中在聚乙二醇和水泥的混合物中聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10；膨胀石墨是聚乙二醇和水泥混合物质量浓度的1％-10％。

2.根据权利要求1所述的蓄能建筑材料，其特征在于：聚乙二醇的分子量为1000。

3.一种权利要求1所述蓄能建筑材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)按分子量为1000的聚乙二醇、水泥的质量比为1∶1～10的比例混合形成由聚乙二醇和水泥组成的混合物，并将该混合物中的聚乙二醇加热至完全熔化状态并和水泥搅拌均匀后形成均匀混合物；

2)向均匀混合物中添加1％-10％质量浓度的膨胀石墨，继续搅拌均匀，得到蓄能建筑材料。