CN104792815A - 相变调温建材检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变调温建材检测装置及其检测方法，该装置，包括恒温箱、试件箱、绝热箱和控制柜，所述试件箱包括箱体和盖板，箱体的侧壁布设有多个偏心压紧轮，试件箱上设置带有钻头的温度传感器，不仅可以检测颗粒状相变调温建筑材料，而且特别适用于相变调温建筑板材的检测，准确合理地得出相变建筑材料的整体相变特性。检测方法通过采用恒温箱将建筑材料恒定在一个较低的温度下，并通过其在绝热箱内的相变，检测其相变过程中的温度变化，从而计算出其相变温度范围、比热容和相变潜热，简便、合理，易操作。

Description

相变调温建材检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于相变材料检测技术领域，尤其涉及一种相变调温建材检测装置及其检测方法。

背景技术

相变材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，在相变过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料引用到建筑，是建筑领域革命性发展。将相变材料加入到建筑材料中，既能作为承载或装饰材料，又能储蓄较多的热量，从而有效实现建筑调温节能的功能。复合到建筑材料中的相变材料(PCM) 在其转化温度下发生相变，可以吸收环境的热量，并在低于转化温度时向外释放热量。

目前，传统的相变材料的测试方法采用最多的是差示扫描量热法(DSC)，其存在的不足之处是：1）测试样品的数量极少，一般在10～30mg 左右(按照样品的密度不同决定)，这个数量级的样品量对于仅掺有少量相变材料的相变调温建材，很难进行准确测量；2）测试样品的体积小，不能满足大体积相变调温建材的测试要求。另外，其他相变调温建材的测试设备和方法都存在着局限性，往往需要将建筑材料粉碎成颗粒状，才能进行测试，粉碎后的建筑材料与成品建筑材料在结构致密性上存在较大差别，这样就造成相变调温建材性能的测试误差较大，不能准确地检测出相变调温建材的相变调温性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种相变调温建材检测装置，其结构简单、操作简便，可有效避免对相变调温建材进行粉碎，即可进行相变调温性能检测，并且检测结果更加接近和符合该相变调温建材的实际相变调温性能。

同时，本发明提供一种采用该相变调温建材检测装置对相变调温建材进行相变调温性能检测的检测方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种相变调温建材检测装置，包括恒温箱、试件箱、绝热箱和控制柜，所述试件箱包括箱体和盖板，箱体的侧壁布设有多个偏心压紧轮，试件箱上设置带有钻头的温度传感器，绝热箱包括内箱、外箱和设置在内外箱之间的真空绝热保温板，其内箱壁上设置有电热元件和伸入其内箱空间内的温度传感器，所述控制柜包括工作台和内置的无纸记录仪、温控仪、电脑组件，无纸记录仪分别与试件箱和绝热箱的温度传感器连接，温控仪与绝热箱的电热元件连接，电脑组件分别与无纸记录仪和温控仪连接。

所述绝热箱的内箱底板上设置有试件箱限位件，避免试件箱与绝热箱内壁接触。

所述试件箱为铝制件，其体积至少为300mm                                               300mm300mm。

所述恒温箱包括外箱、内箱、压缩机、加热器和温度调节器，其外箱和内箱间填充有高密度玻璃纤维保温棉，温度调节器通过与其连接的压缩机和加热器对内箱温度进行调节，保持其温度恒定，并通过设置有外箱上的显示器进行温度显示。

所述恒温箱的温度调节范围为0～65℃。

所述恒温箱的温度调节器与控制柜的温控仪连接。

一种采用上述装置对相变调温建材进行相变调温性能检测的检测方法，包括以下步骤：

1）将被检测相变调温建材置入试件箱，特别对于具有相变调温功能的建筑板材，首先，将相变调温建筑板材裁切为与试件箱所相匹配的尺寸，然后再整齐放入试件箱内，通过试件箱的盖板和偏心压紧轮将被检测相变调温建材压紧，并将带有钻头的温度传感器钻插入被检测相变调温建材中；

2）将装有被检测相变调温建材的试件箱放入恒温箱内进行低温恒温12～36h，恒温箱内的恒温温度为低于相变材料的相变点温度10℃；

3）通过温控仪控制电热元件将绝热箱内的高温物质加热到一定温度，该温度范围为80～90℃；

4）低温恒温使被检测相变调温建材的温度恒定之后，将装有被检测相变调温建材的试件箱放入绝热箱内，低温的被检测相变调温建材吸收热量温度上升，绝热箱内的高温物质释放热量温度下降，无纸记录仪记录被检测相变调温建材和高温物质的温度变化，并通过电脑组件显示被检测相变调温建材和高温物质的温度变化曲线，当被检测相变调温建材吸收大量的热量而温度却变化缓慢时，即为被检测相变调温建材的相变过程，电脑组件通过被检测相变调温建材和高温物质在相变过程中两者的温度变化计算出被检测相变调温建材的相变温度范围、比热容和相变潜热。

上述高温物质为纯净水或去离子水。

通过采用上述技术方案，不仅可以检测颗粒状相变调温建筑材料，而且特别适用于相变调温建筑板材的检测，可有效避免对相变调温建材的粉碎性破坏，使建筑板材有物理结构上保持相对的整体性和致密性，使相变调温建材的相变特性更加真实，并且可以通过单位面积相变调温建材的相变特性，准确合理地得出相变建筑材料的整体相变特性。

试件箱通过偏心压紧轮，可有效对试件箱内部的相变调温建筑材料进行紧密压固，同时，采用带有钻头的温度传感器，一方面具有钻孔的功能，另一方面具有温度感应的功能，实现在试件箱的建材板中有效地置入温度感应器，实现对试件箱内相变调温建材的测试监测。

绝热箱的真空绝热保温板可有效避免绝热箱内的热量散失，同时，通过限位件避免试件箱与绝热箱内壁接触，使相变检测温度更加准确，提高设备检测的精确度。

通过无纸记录仪记录被检测相变调温建材和高温物质的温度变化，并通过电脑组件显示被检测相变调温建材和高温物质的温度变化曲线、计算出被检测相变调温建材的相变温度范围、比热容和相变潜热，简单、便捷。

所述恒温箱采用高密度玻璃纤维保温棉，保温恒温效果好，恒温箱不仅可以单独进行恒温进行调节控制，而且还可以通过控制柜的温控仪进行控制，操作多样化，控制操作更加方便。

本申请的检测方法通过采用恒温箱将建筑材料恒定在一个较低的温度下，并通过其在绝热箱内的相变，检测其相变过程中的温度变化，从而计算出其相变温度范围、比热容和相变潜热，简便、合理，易操作。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明中恒温箱的结构示意图；

图3是本发明中试件箱的结构示意图；

图4是本发明中带有钻头的温度传感器的结构示意图；

图5是本发明中试件箱压紧机构的结构示意图；

图6是本发明中绝热箱的内部俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1-6所示：一种相变调温建材检测装置，包括恒温箱1、试件箱3、绝热箱2和控制柜6，恒温箱1包括外箱、内箱、压缩机13、加热器12和温度调节器14，其外箱和内箱间填充有高密度玻璃纤维保温棉11，温度调节器14通过与其连接的压缩机13和加热器12对内箱温度进行调节，保持其温度恒定，并通过设置有外箱上的显示器进行温度显示，恒温箱1的温度调节范围为0～65℃。

试件箱3为铝质材料制件，其规格为400mm400mm400mm，试件箱3包括箱体和盖板34，其盖板34通过布设在箱体侧壁布的多个压紧机构与箱体连接，压紧机构包括偏心压紧轮33和与压紧轮33通过转轴连接有操作手柄32，偏心压紧轮33与转轴连接的位置偏离其圆心，操作手柄32与转轴铰接并通过设置在箱体侧壁的弧形限位件31进行限位，弧形限位件31具有若干限位凹槽。试件箱的盖板34上布设有通孔35，用以设置带有钻头42的温度传感器4，钻头42的内部为中空结构，设置有温度感应探头，钻头42的上部设置有旋转螺母41，通过采用扳手等工具进行旋转，即可将带有钻头42的温度传感器4旋入试件箱3内的相变调温建材内。

绝热箱2包括内箱、外箱和设置在内外箱之间的真空绝热保温板23，其内箱壁上设置有电热板21和伸入其内箱空间内的温度传感器25，通过温度感应器25监测绝热箱内高温物质的温度；内箱的底部布设有绝热柱台22作为试件箱3的限位件，以避免试件箱3与绝热箱2内壁接触。绝热箱2的内壁上还设置有接线端子24，用于当试件箱3放入绝热箱2内时，试件箱3的温度感应器4通过该接线端子24与无纸记录仪7连接，电热板21还可以替换为电热管等电热元件。

所述控制柜6设置在工作台9上，与工作台9为一体结构，控制柜6内置有无纸记录仪7、温控仪8和电脑组件，电脑组件包括设置在工作台9内的主机和控制柜6上的显示器5，无纸记录仪7分别与试件箱3和绝热箱2的温度传感器4和25连接，温控仪8与绝热箱2的电热板21连接，电脑组件的主机分别与无纸记录仪7和温控仪8连接，无纸记录仪7记录的温度信息通过主机显示在显示屏上，并通过主机的运算处理，计算出相变高温建材的各相变性能参数，同时，还可以通过主机预先设定的程序，控制温控仪8实现电脑调温控制。

进一步地，恒温箱1的温度调节器14与温控仪8连接，实现通过在控制柜6上对恒温箱1内的温度进行调节控制。

一种采用上述装置对相变调温建材进行相变调温性能检测的检测方法，包括以下步骤：

1）将被检测相变调温建材置入试件箱3内，液体或颗粒状或尺寸小于试件箱3的相变调温建材可直接放入试件箱3内，对于较大尺寸的相变调温建筑板材，首先，将相变调温建筑板材裁切为与试件箱3所相匹配的尺寸，然后再整齐放入试件箱3内，放入之后，盖上盖板34，并通过扳动压紧机构的操作手柄32，驱动偏心压紧轮33下压盖板34，从而将被检测相变调温建材压紧于试件箱3内，之后，将带有钻头42的温度传感器4从盖板34上的通孔35内钻插入被检测相变调温建材中；

2）将装有被检测相变调温建材的试件箱3放入恒温箱1内进行低温恒温12～36h，恒温箱1内的恒温温度为低于相变材料的相变点温度10℃；

3）通过温控仪8控制电热板21将绝热箱2内的高温物质加热到一定温度，该温度范围为80～90℃；

4）低温恒温使被检测相变调温建材的温度恒定之后，将装有被检测相变调温建材的试件箱3放入绝热箱2内，低温的被检测相变调温建材吸收热量温度上升，绝热箱2内的高温物质释放热量温度下降，无纸记录仪7记录被检测相变调温建材和高温物质的温度变化，并通过显示器5显示被检测相变调温建材和高温物质的温度变化曲线，当被检测相变调温建材吸收大量的热量而温度却变化缓慢时，即为被检测相变调温建材的相变过程，电脑主机通过被检测相变调温建材和高温物质在相变过程中两者的温度变化计算出被检测相变调温建材的相变温度范围、比热容和相变潜热，并显示在显示器5上。

为了更进一步提高检测的准确度，可以在相变调温建材检测之前或之后，进行一次无相变调温建材的检测流程，以检测出试件箱2在检测过程中吸收热量的多少和对检测温度的影响，从而更真实地反映相变调温建材的相变温度范围、比热容和相变潜热。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (7)

1.一种相变调温建材检测装置，其特征在于：它包括恒温箱、试件箱、绝热箱和控制柜，所述试件箱包括箱体和盖板，箱体的侧壁布设有多个偏心压紧轮，试件箱上设置带有钻头的温度传感器，绝热箱包括内箱、外箱和设置在内外箱之间的真空绝热保温板，其内箱壁上设置有电热元件和伸入其内箱空间内的温度传感器，所述控制柜包括工作台和内置的无纸记录仪、温控仪、电脑组件，无纸记录仪分别与试件箱和绝热箱的温度传感器连接，温控仪与绝热箱的电热元件连接，电脑组件分别与无纸记录仪和温控仪连接。

2.如权利要求1所述的相变调温建材检测装置，其特征在于：所述绝热箱的内箱底板上设置有试件箱限位件，避免试件箱与绝热箱内壁接触。

3.如权利要求1所述的相变调温建材检测装置，其特征在于：所述试件箱为铝制件，其体积至少为300mm                                               300mm300mm。

4.如权利要求1所述的相变调温建材检测装置，其特征在于：所述恒温箱包括外箱、内箱、压缩机、加热器和温度调节器，其外箱和内箱间填充有高密度玻璃纤维保温棉，温度调节器通过与其连接的压缩机和加热器对内箱温度进行调节，保持其温度恒定，并通过设置有外箱上的显示器进行温度显示。

5.如权利要求4所述的相变调温建材检测装置，其特征在于：所述恒温箱的温度调节范围为0～65℃。

6.如权利要求4所述的相变调温建材检测装置，其特征在于：所述恒温箱的温度调节器与控制柜的温控仪连接。

7.一种采用任意一项权利要求所述装置对相变调温建材进行相变调温性能检测的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

将被检测相变调温建材置入试件箱，特别对于具有相变调温功能的建筑板材，首先，将相变调温建筑板材裁切为与试件箱所相匹配的尺寸，然后再整齐放入试件箱内，通过试件箱的盖板和偏心压紧轮将被检测相变调温建材压紧，并将带有钻头的温度传感器钻插入被检测相变调温建材中；

将装有被检测相变调温建材的试件箱放入恒温箱内进行低温恒温12～36h；

通过温控仪控制电热元件将绝热箱内的高温物质加热到一定温度，该温度范围为80～90℃；

低温恒温使被检测相变调温建材的温度恒定之后，将装有被检测相变调温建材的试件箱放入绝热箱内，低温的被检测相变调温建材吸收热量温度上升，绝热箱内的高温物质释放热量温度下降，无纸记录仪记录被检测相变调温建材和高温物质的温度变化，并通过电脑组件显示被检测相变调温建材和高温物质的温度变化曲线，当被检测相变调温建材吸收大量的热量而温度却变化缓慢时，即为被检测相变调温建材的相变过程，电脑组件通过被检测相变调温建材和高温物质在相变过程中两者的温度变化计算出被检测相变调温建材的相变温度范围、比热容和相变潜热。