CN107883420A - 一种地下剪力墙热源系统及基于热源系统的保温材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下剪力墙热源系统及基于热源系统的保温材料，所述热源系统包括地热源层（1）和剪力墙（2）；所述剪力墙（2）内设置有水管（3）、导热层（4）和保温层（5）；所述导热层（4）设置于地热源层（1）和水管（3）之间；所述保温层（5）设置于水管（3）和剪力墙（2）外壁之间。本发明采用在地下室剪力墙内设置热源水导管，充分利用了地下室剪力墙体厚实且与地下水充分接触、热交换效率高的特点，将地下室的地源热充分利用，使传统剪力墙除具备结构功能外，同时具备热交换功能。提高了地下热源的利用率。

Description

一种地下剪力墙热源系统及基于热源系统的保温材料

技术领域

本发明涉及剪力墙系统技术领域，特别涉及一种地下剪力墙热源系统及基于热源系统的保温材料。

背景技术

剪力墙(shear wall)又称抗风墙、抗震墙或结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载（重力）的墙体，防止结构剪切（受剪）破坏。又称抗震墙，一般用钢筋混凝土做成。它分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、高耸结构和悬吊结构中 ，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面剪力墙可承受较大的水平荷载。

地源热的使用则是利用水源热的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。而地下剪力墙，由于其与地下水充分接触，为地热源的利用提供了很好的基础。而目前对于地下热源的使用相对较少，且由于地下湿度过高、细菌滋生严重、易腐蚀和保温困难等问题，限制了人们对于地下热源的使用。

因此，基于上述目前存在的问题，本发明充分利用地下室剪力墙体厚实且与地下水充分接触、热交换效率高的特点，在剪力墙内埋设热源水导管，建成地下室剪力墙热源系统，使传统剪力墙除具备结构功能外，同时具备热交换功能。且本发明水管的建设中采用保温与导热的联合使用，提高了地下热源的利用率，并解决了保温困难等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明充分利用地下室剪力墙体厚实且与地下水充分接触、热交换效率高的特点，在剪力墙内埋设热源水导管，建成地下室剪力墙热源系统，使传统剪力墙除具备结构功能外，同时具备热交换功能。且本发明水管的建设中采用保温与导热的联合使用，提高了地下热源的利用率，并解决了保温困难等问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明提供一种地下剪力墙热源系统，其特征在于，所述热源系统包括地热源层（1）和剪力墙（2）；所述剪力墙（2）内设置有水管（3）、导热层（4）和保温层（5）；所述导热层（4）设置于地热源层（1）和水管（3）之间；所述保温层（5）设置于水管（3）和剪力墙（2）外壁之间。

目前对于地热能的使用多基于设置地热源热泵与外部的管网连接进行热交换，而该种方式不仅占空间较大，且对于地热源的利用不够全面，热交换的效率较低。本发明采用在地下室剪力墙内设置热源水导管，充分利用了地下室剪力墙体厚实且与地下水充分接触、热交换效率高的特点，将地下室的地源热充分利用，使传统剪力墙除具备结构功能外，同时具备热交换功能。提高了地下热源的利用率。

其中，所述保温层（5）为复合保温材料。进一步，所述复合保温材料由以下重量份的组分制成：

增强纤维 10-25份

复合抗水外加剂 10-15份

憎水剂 0.5-1.5份

胶粘剂 12-35份

膨胀珍珠岩 5-10份

膨胀聚苯颗粒 5-10份

无机凝胶材料 10-20份

减水剂 0.5-5份。

其中，所述胶粘剂由以下重量份的组分制成：

水 30-50份

乙烯-醋酸乙烯水基乳液 20-50份

水泥 3-20份

甲基羟丙基纤维素醚 2-5份

脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷 1-3份

烷基酚聚氧乙烯醚 2-5份

聚醚-硅氧烷共聚物 1-3份

十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.5-1.5份。

进一步，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种。

进一步，所述复合抗水外加剂由磷酸盐30-50重量份，硫酸复盐35-50重量份和硅酸盐包裹粉体材料10-20重量份组成。

进一步，所述憎水剂为有机硅氧烷聚合体；所述无机凝胶材料为为水泥、石灰、石膏中的一种或多种；所述减水剂为萘系减水剂和木质素磺酸钙的改性体。

其中，复合保温材料的制备方法包括以下步骤：

（1）胶粘剂的配制：加入脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷1-3份、烷基酚聚氧乙烯醚2-5份溶于30-50份水中，搅拌均匀；加入甲基羟丙基纤维素醚2-5份，搅拌均匀；加入乙烯-醋酸乙烯水基乳液20-50份，搅拌均匀；加入水泥3-20份，搅拌均匀；最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵0.5-1.5份和聚醚-硅氧烷共聚物1-3份搅拌均匀，得到胶粘剂；

（2）取增强纤维10-25份、膨胀珍珠岩5-10份、膨胀聚苯颗粒5-10份和无机凝胶材料10-20份并混合，加入胶粘剂12-35份，再加入复合抗水外加剂10-15份、憎水剂0.5-1.5份、减水剂0.5-5份，混合搅拌均匀得到所述复合保温材料。

在地源热传导的过程中，最大的问题就是热能传导率，在热水流动过程中易导致热能的流失，使得地源热的利用效率过低。本发明在水管旁设置有保温层，保障了热能的传导率。基于地下室本身的潮湿等环境特点，本发明制备的保温材料具有耐水、耐老化、耐高温的特点，防止进水减弱本发明材料的隔热效果。本发明采用的膨胀聚苯颗粒在搅拌过程中起到缓冲作用，可避免轻骨料的破碎，胶粘剂和无机凝胶材料将产生的泡沫保持住，增强纤维使材料具有一定的弹性和良好的机械强度。本发明保温层还具有良好的防火性能，导热系数低；膨化后的珍珠岩、聚苯颗粒混合构成的保温板提高了强度，解决了防水、防火、保温的要求。

进一步，所述导热层（4）包括基材（42）和导热涂层（41）。

进一步，所述导热涂层由石墨、碳黑和粘合剂组成。所述粘合剂为聚合物树脂，适当的聚合物树脂包括聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯酯及其结合。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

1.本发明采用在地下室剪力墙内设置热源水导管，充分利用了地下室剪力墙体厚实且与地下水充分接触、热交换效率高的特点，将地下室的地源热充分利用，使传统剪力墙除具备结构功能外，同时具备热交换功能。提高了地下热源的利用率。

2.本发明制备的保温材料具有耐水、耐老化、耐高温的特点，本发明采用的膨胀聚苯颗粒在搅拌过程中起到缓冲作用，胶粘剂和无机凝胶材料将产生的泡沫保持住，增强纤维使材料具有一定的弹性和良好的机械强度。膨化后的珍珠岩、聚苯颗粒混合构成的保温板提高了强度，解决了防水、防火、保温的要求。

附图说明

图1为本发明地下剪力墙热源系统的结构示意图；

图2为本发明热源系统导热、保温材料层组合示意图；

图中，地热源层1、剪力墙2、水管3、导热层4、保温层5、导热涂层41、基材42。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和要点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1 一种地下剪力墙热源系统

热源系统包括地热源层（1）和剪力墙（2）；所述剪力墙（2）内设置有水管（3）、导热层（4）和保温层（5）；所述导热层（4）设置于地热源层（1）和水管（3）之间；所述保温层（5）设置于水管（3）和剪力墙（2）外壁之间。其中导热层（4）包括基材（42）和导热涂层（41）。

实施例2 复合保温材料的制备

（1）胶粘剂的配制：加入脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷1份、烷基酚聚氧乙烯醚5份溶于50份水中，搅拌均匀；加入甲基羟丙基纤维素醚5份，搅拌均匀；加入乙烯-醋酸乙烯水基乳液30份，搅拌均匀；加入水泥10份，搅拌均匀；最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵0.5份和聚醚-硅氧烷共聚物3份搅拌均匀，得到胶粘剂；

（2）复合抗水外加剂的配制：磷酸盐35重量份，硫酸复盐35重量份和硅酸盐包裹粉体材料20重量份混合均匀；

（3）取耐碱玻璃纤维25份、膨胀珍珠岩5份、膨胀聚苯颗粒10份和水泥10份并混合，加入步骤（1）配制的胶粘剂20份，再加入步骤（2）配制的复合抗水外加剂10份、有机硅氧烷聚合体1.5份、萘系减水剂和木质素磺酸钙的改性体5份，混合搅拌均匀得到所述复合保温材料。

实施例 3复合保温材料的制备

（1）胶粘剂的配制：加入脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷2份、烷基酚聚氧乙烯醚3份溶于50份水中，搅拌均匀；加入甲基羟丙基纤维素醚4份，搅拌均匀；加入乙烯-醋酸乙烯水基乳液25份，搅拌均匀；加入水泥15份，搅拌均匀；最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵0.5份和聚醚-硅氧烷共聚物2份搅拌均匀，得到胶粘剂；

（2）复合抗水外加剂的配制：磷酸盐35重量份，硫酸复盐50重量份和硅酸盐包裹粉体材料15重量份混合均匀；

（3）取耐碱玻璃纤维20份、膨胀珍珠岩8份、膨胀聚苯颗粒8份和水泥15份并混合，加入步骤（1）配制的胶粘剂12份，再加入步骤（2）配制的复合抗水外加剂13份、有机硅氧烷聚合体1份、萘系减水剂和木质素磺酸钙的改性体3份，混合搅拌均匀得到所述复合保温材料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种地下剪力墙热源系统，其特征在于，所述热源系统包括地热源层（1）和剪力墙（2）；所述剪力墙（2）内设置有水管（3）、导热层（4）和保温层（5）；所述导热层（4）设置于地热源层（1）和水管（3）之间；所述保温层（5）设置于水管（3）和剪力墙（2）外壁之间。

2.根据权利要求1所述的热源系统，其特征在于，所述保温层（5）为复合保温材料。

3.根据权利要求2所述的复合保温材料，其特征在于，所述复合保温材料由以下重量份的组分制成：

增强纤维 10-25份

复合抗水外加剂 10-15份

憎水剂 0.5-1.5份

胶粘剂 12-35份

膨胀珍珠岩 5-10份

膨胀聚苯颗粒 5-10份

无机凝胶材料 10-20份

减水剂 0.5-5份。

4.根据权利要求3所述的复合保温材料，其特征在于，所述胶粘剂由以下重量份的组分制成：

水 30-50份

乙烯-醋酸乙烯水基乳液 20-50份

水泥 3-20份

甲基羟丙基纤维素醚 2-5份

脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷 1-3份

烷基酚聚氧乙烯醚 2-5份

聚醚-硅氧烷共聚物 1-3份

十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.5-1.5份。

5.根据权利要求3所述的复合保温材料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种。

6.根据权利要求3所述的复合保温材料，其特征在于，所述复合抗水外加剂由磷酸盐30-50重量份，硫酸复盐35-50重量份和硅酸盐包裹粉体材料10-20重量份组成。

7.根据权利要求3所述的复合保温材料，其特征在于，所述憎水剂为有机硅氧烷聚合体；所述无机凝胶材料为为水泥、石灰、石膏中的一种或多种；所述减水剂为萘系减水剂和木质素磺酸钙的改性体。

8.根据权利要求2所述的复合保温材料，其特征在于，所述的复合保温材料的制备方法包括以下步骤：

（1）胶粘剂的配制：加入脂肪醇聚氧乙烯甲基硅烷1-3份、烷基酚聚氧乙烯醚2-5份溶于30-50份水中，搅拌均匀；加入甲基羟丙基纤维素醚2-5份，搅拌均匀；加入乙烯-醋酸乙烯水基乳液20-50份，搅拌均匀；加入水泥3-20份，搅拌均匀；最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵0.5-1.5份和聚醚-硅氧烷共聚物1-3份搅拌均匀，得到胶粘剂；

（2）取增强纤维10-25份、膨胀珍珠岩5-10份、膨胀聚苯颗粒5-10份和无机凝胶材料10-20份并混合，加入胶粘剂12-35份，再加入复合抗水外加剂10-15份、憎水剂0.5-1.5份、减水剂0.5-5份，混合搅拌均匀得到所述复合保温材料。

9.根据权利要求1所述的热源系统，其特征在于，所述导热层（4）包括基材（42）和导热涂层（41）。

10.根据权利要求9所述的热源系统，其特征在于，所述导热涂层由石墨、碳黑和粘合剂组成。