CN108298935A - 一种日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑功能材料技术领域，公开了一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法，该保温砂浆是由原料干粉和占原料干粉总重量70%~110%的水混合而成的，所述原料干粉是以建筑脱硫石膏作为胶凝材料，由轻质复合定形相变颗粒、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维等制备得到的。本发明将复合相变储能保温砂浆用于日光温室墙体内保温，从而达到较好的保温、蓄放热效果，改善日光温室内的热环境，提高温室内作物的生长效率，从而提高温室的生产效益。

Description

一种日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑功能材料技术领域，涉及一种相变储能内保温砂浆，特别是涉及一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法。
背景技术
日光温室墙体是温室吸收/储存太阳能的主要载体，墙体在白天时积蓄的太阳能越多，夜间供给温室内可利用的热量就越多，墙体材料对提高温室内热环境的控制能力尤为重要。传统的墙体材料通常有单质土墙、黏土砖墙、复合墙等，其热工性能主要表现为热阻性，通常是通过增加厚度来达到较好的保温蓄热效果，这就造成土地利用率低、建材浪费等现象。应用节能环保墙体材料，减薄保温墙体厚度，提高耕地利用率，同时提高太阳能的利用率，已成为目前建造现代化日光温室的迫切需求。
相变储能材料具有储能密度高、相变潜热大等特点，在发生相变的过程中相变材料本身的温度几乎保持稳定，但可调节周围的环境温度，从而实现对室温的控制。将相变储能材料应用于日光温室中，相变材料在相变过程中吸收或释放多余热量(白天蓄热，夜晚放热)，可显著提高日光温室墙体的蓄/放热能力，很好的为温室生产提供热能，可很大程度上提高日光温室的保温效果、提高能效，为温室作物的越冬生产提供良好的热环境条件，在此基础上提高温室的生产效益。
纤维素醚提高保温砂浆的保水增稠性，但对抗压强度、抗折强度产生负面影响，为了提高保温砂浆的保水增稠性通常是以牺牲保温砂浆的软化系数、干密度、吸水率为代价的。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆及其制备方法，制备得到相变温度为25-26 ℃、相变潜热为1.65-1.72W·m-2·K-1的复合相变储能内保温砂浆，将复合相变储能保温砂浆用于日光温室墙体内保温，从而达到较好的保温、蓄放热效果，改善日光温室内的热环境，提高温室内作物的生长效率，从而提高温室的生产效益。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一方面，本发明公开了一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量70%~110%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 25~35份
可再分散乳胶粉 2 ~3份
柠檬酸 0.15~0.3份
羟丙基甲基纤维素醚 0.5~1份
聚丙烯纤维 0.5~1份。
作为一种优选实施方式，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 30份
可再分散乳胶粉 2份
柠檬酸 0.2份
羟丙基甲基纤维素醚 1份
聚丙烯纤维 1份；
水的加入量为原料干粉总重量的80~90%。
作为一种优选实施方式，所述轻质复合定形相变颗粒是由相变 石蜡和膨胀珍珠岩按照（1~2）:1的重量比混合得到的；优选地，所述相变石蜡为25#相变石蜡，其相变温度24.9 ℃，相变潜热186 kJ/kg；所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5~1.5 mm；可再分散乳胶粉（YJ-606），缓凝剂柠檬酸，保水剂羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万），聚丙烯纤维（PP-6 mm）。
作为一种优选实施方式，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于65~75 ℃下搅拌25~35 min后抽真空，其搅拌速度为70~90 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以70~90r/min的转速搅拌，待相变石蜡（即液态石蜡）完全加入后进行负压吸附，并继续以110~130r/min的转速搅拌30min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水3~5 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌3~8 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
另一方面，本发明还公开了一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将复合定形相变颗粒加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
其中，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于65~75 ℃下搅拌25~35 min后抽真空，其搅拌速度为70~90 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以70~90r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以110~130 r/min的转速搅拌30 min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水3~5 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌3~8 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
本发明通过对相变石蜡、膨胀珍珠岩、脱硫石膏、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维、柠檬酸成分和用量的巧妙选择，一方面，在不损害对抗压强度和抗折强度的情况下，提高了保温砂浆的保水率，使本发明保温砂浆的保水率可高达98%，解决了传统石膏基无机保温砂浆耐水性差的问题；另一方面，使保温砂浆的抗压强度有所降低，抗折强度有一定程度的提高，压折比显著降低，使保温砂浆的脆性降低，韧性增强；此外，本发明通过对原料用量及制备步骤的设计使保温砂浆的相变温度集中在25-26 ℃之间，既能有效利用日光能，又减少了高温对温室内作物伤害的发生；还对进一步降低了保温砂浆的导热系数，提高了保温砂浆的蓄热系数，使本发明的保温砂浆达到较好的保温、蓄放热效果，改善日光温室内的热环境，提高温室内作物的生长效率，从而提高温室的生产效益。
具体实施方式
以下描述用于揭示本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量70%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 25份
可再分散乳胶粉（YJ-606） 3份
柠檬酸 0.15份
羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万） 1份
聚丙烯纤维（PP-6 mm） 0.5份。
所述轻质复合定形相变颗粒是由相变石蜡和膨胀珍珠岩按照1:1的重量比混合得到的；所述相变石蜡为25#相变石蜡，其相变温度24.9 ℃，相变潜热186 kJ/kg；所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5mm。
其中，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于65 ℃下搅拌35 min后抽真空，其搅拌速度为70 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以70 r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以110 r/min的转速搅拌30min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水3 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌3 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
其中，一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将复合定形相变颗粒加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
实施例2
一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量110%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 35份
可再分散乳胶粉（YJ-606） 2份
柠檬酸 0.3份
羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万） 0.5份
聚丙烯纤维（PP-6 mm） 1份。
所述轻质复合定形相变颗粒是由相变石蜡和膨胀珍珠岩按照2:1的重量比混合得到的；所述相变石蜡为25#相变石蜡，其相变温度24.9 ℃，相变潜热186 kJ/kg；所述膨胀珍珠岩的粒径为1.5mm。
其中，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于75 ℃下搅拌25 min后抽真空，其搅拌速度为90 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以90 r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以130 r/min的转速搅拌30min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水5 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌8 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
其中，一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将复合定形相变颗粒加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
实施例3
一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量90%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 28份
可再分散乳胶粉（YJ-606） 3份
柠檬酸 0.25份
羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万） 0.8份
聚丙烯纤维（PP-6 mm） 0.8份。
所述轻质复合定形相变颗粒是由相变石蜡和膨胀珍珠岩按照3:2的重量比混合得到的；所述相变石蜡为25#相变石蜡，其相变温度24.9 ℃，相变潜热186 kJ/kg；所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5~1.5 mm。
其中，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于72 ℃下搅拌28 min后抽真空，其搅拌速度为85 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以85 r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以120 r/min的转速搅拌30 min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水4 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌5 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
其中，一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将复合定形相变颗粒加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
实施例4
一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量80%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 30份
可再分散乳胶粉（YJ-606） 2份
柠檬酸 0.2份
羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万） 1份
聚丙烯纤维（PP-6 mm） 1份。
所述轻质复合定形相变颗粒是由相变石蜡和膨胀珍珠岩按照1:1的重量比混合得到的；所述相变石蜡为25#相变石蜡，其相变温度24.9 ℃，相变潜热186 kJ/kg；所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5~1.5 mm。
其中，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于70℃下搅拌30 min后抽真空，其搅拌速度为80 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以80 r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以120 r/min的转速搅拌30 min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水4 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌5 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
其中，一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将复合定形相变颗粒加入步骤1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
对比例1
一种节能型日光温室墙体内保温砂浆，是由原料干粉和占原料干粉总重量80%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
膨胀珍珠岩 30份
可再分散乳胶粉（YJ-606） 2份
柠檬酸 0.2份
羟丙基甲基纤维素醚（HPMC-20万） 1份
聚丙烯纤维（PP-6 mm） 1份。
所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5~1.5 mm。
其中，一种节能型日光温室墙体内保温砂浆的制备方法，是通过如下步骤实现的：
（1）将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
（2）将膨胀珍珠岩加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
由实施例1-4和对比例1可知，实施例中保温砂浆的相变温度为25-26 ℃、相变潜热为89.8-92.5 kJ·kg-1、导热系数为0.065-0.076 W·m-1·K-1、蓄热系数为1.65-1.72W·m-2·K-1、软化系数为0.62-0.66、抗压强度为0.65-0.73 Mpa、保水率为96.8-98%、抗折强度为0.45-0.5 kpa；相比较于对比例1中保温砂浆具有明显优势。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，其特征在于，是由原料干粉和占原料干粉总重量70%~110%的水混合而成的，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 25~35份
可再分散乳胶粉 2~3份
柠檬酸 0.15~0.3份
羟丙基甲基纤维素醚 0.5~1份
聚丙烯纤维 0.5~1份。
2.如权利要求1所述节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，其特征在于，所述原料干粉是由如下重量份的组分混合得到的：
脱硫石膏 100份
轻质复合定形相变颗粒 30份
可再分散乳胶粉 2份
柠檬酸 0.2份
羟丙基甲基纤维素醚 1份
聚丙烯纤维 1份；
水的加入量为原料干粉总重量的80~90%。
3.如权利要求1或2所述节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，其特征在于：所述轻质复合定形相变颗粒是由相变石蜡和膨胀珍珠岩按照(1~2):1的重量比混合得到的。
4.如权利要求3所述节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，其特征在于：所述相变石蜡为25#相变石蜡，所述膨胀珍珠岩的粒径为0.5~1.5 mm。
5.如权利要求3所述节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆，其特征在于，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于65~75 ℃下搅拌25~35 min后抽真空，其搅拌速度为70~90 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以70~90r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以110~130 r/min的转速搅拌30 min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水4 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌5 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
6.一种节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，其特征在于，是通过如下步骤实现的：
将脱硫石膏粉、可再分散乳胶粉、柠檬酸、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯纤维加入至搅拌机中，搅拌2 min，得到混合干粉料；
将复合定形相变颗粒加入步骤（1）制得的混合干粉料中，加水搅拌2 min，制得复合相变储能保温砂浆。
7.如权利要求6所述节能型日光温室墙体复合相变储能内保温砂浆的制备方法，其特征在于，所述复合定形相变颗粒的制备方法为：
1）将膨胀珍珠岩转移至真空反应釜中，于65~75 ℃下搅拌25~35 min后抽真空，其搅拌速度为70~90 r/min；然后向真空反应釜中加入熔融状态下的相变石蜡，边加入边以70~90r/min的转速搅拌，待相变石蜡完全加入后进行负压吸附，并继续以110~130 r/min的转速搅拌30 min；然后关闭抽气阀门，取出复合相变颗粒，冷却至室温；
2）将步骤1）制得的复合相变颗粒浸水4 h，取出后倒入装有石膏粉的砂浆搅拌机中进行搅拌裹覆，搅拌5 min后取出晾干，得到复合定形相变颗粒。
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