CN108504335A - 一种用于空调的相变材料及其加工工艺 - Google Patents

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许加潭
李国荣
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Abstract

本发明提供一种用于空调的相变材料，包括如下重量份数的物料，无水硫酸钠10‑40重量份，氯化盐8‑50重量份，增稠剂1‑15重量份，成核剂1‑5重量份，水20‑60重量份。本发明相变材料生产流程简易，原材料易得且成本低廉；另外本发明采用木糖醇作为调温添加剂，使得蓄冷效果更为明显，且蓄冷密度较高达285‑295J/cm3。

Description

一种用于空调的相变材料及其加工工艺
技术领域
本发明属于节能蓄冷技术领域，尤指一种用于空调的相变材料及其加工工艺。
背景技术
一般情况下，蓄冷空调技术是在深夜时间驱动冷冻机，使蓄冷槽里面的水发生相变化而储存低温热能，储存的低温热能和热传导流体进行热交换，经空调室内机内部空气处理，通过排管循环而冷却室内温度的方式来制冷。利用水固体化成冰，在融化时吸收热能的蓄冷空调技术已广泛使用了几十年，是很成熟的商业技术。尽管如此，这种蓄冷技术是因为只使用水(H2O)作为潜热材料，通过热传导流体使低温热能空调室内机内的空气在排管循环，再通过与室内空气进行热交换，室内温度冷却时，热传导流体循环排管外部的冰容易会发生相变化(固体变为液体)温度随之上升，热传导流体室内机内部空气处理时通过排管转送的低温热能的温度也随之上升，因此再和室内空气热交换时，室内空气冷却效率会降低，所以这种蓄冷技术仍是难以有效的储存低温热能的热交换方法。
目前，空调蓄冷材料主要有冰和相变材料。冰蓄冷是是利用水的相变凝固潜热来储存冷量的，相变潜热大，但是冰蓄冷相变凝固点低(0℃)，且蓄冷时存在较大的过冷度(4～6℃)，制冷机在制冰充冷时的蒸发温度比常规非蓄冷系统低8～10℃。这不仅限制了蓄冷空调系统可以采用的制冷机种类，而且使制冷机的运行效率降低30％～40％，制冷机组的COP值下降，耗电量增加。利用相变材料蓄冷的空调系统可以克服上述水和冰系统的确定，具有大的储能密度，是同等体积显热蓄冷的3～10倍，并且可以直接利用常规制冷机组进行蓄冷，提高制冷机组的蒸发温度和COP值，从而改善系统的能量利用率。所以开发相变温度在5～10℃的相变蓄冷材料成为人们关注的热点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双向控温的相变蓄冷材料，该相变材料潜热值达到较高的110~145 kJ/kg，呈凝胶稳定状态，可有效应用于节能蓄冷技术领域。
为了实现上述任务，本发明一种用于空调的相变材料及其加工工艺的技术方案如下。
一种用于空调的相变材料，包括如下重量份数的物料，无水硫酸钠10-40重量份，氯化盐8-50重量份，增稠剂1-15重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份。
优选地，用于空调的相变材料还包括2-10重量份的纯碱。
优选地，各物料的重量份数为：无水硫酸钠20-30重量份，氯化盐20-50重量份，增稠剂3-10重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份，纯碱4-6重量份。
优选地，用于空调的相变材料还包括调温添加剂木糖醇。
优选地，各物料的重量份数为：无水硫酸钠20-30重量份，氯化盐10-50重量份，增稠剂3-10重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份，纯碱4-6重量份，木糖醇1-5重量份。
优选地，所述成核剂为硼砂，所述氯化盐为5-15重量份的氯化铵、5-15重量份的氯化钾和10-30重量份的氯化钠。
优选地，增稠剂为羧甲基纤维素钠、藻酸丙二醇酯的任一种。
一种用于空调的相变材料，加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
本发明提供的相变蓄冷材料，与以往的相变材料相比，具有以下的明显有益效果：
（1）本发明相变材料生产流程简易，原材料易得且成本低廉；
（2）本发明采用木糖醇作为调温添加剂，使得蓄冷效果更为明显，且蓄冷密度较高达285-295J/cm3；
（3）本发明加入硼砂成核剂可助其快速且均匀结晶，这可减少溶融与结晶双向温度的滞后性，从而控制在规定范围内（-12~10℃）；
（4）本发明的氯化盐有一定比例的氯化铵、氯化钠、氯化钾组成，在蓄冷和放冷阶段，体积变化率低于2%，提高了材料体积的稳定性。
（5）加入纯碱可以有效控制氯化铵的浓度，不会造成氨气的生成和挥发，增加了体系的稳定性。
具体实施方式
下面通过示例性的实施例具体说明本发明。应当理解，本发明的范围不应局限于实施例的范围。任何不偏离本发明主旨的变化或改变能够为本领域的技术人员所理解。本发明的保护范围由所附权利要求的范围确定。
一、实施例
实施例1
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水20重量份，无水硫酸钠20重量份，氯化铵8重量份，氯化钾10重量份，氯化钠20重量份，羧甲基纤维素钠6重量份，硼砂2重量份；纯碱4重量份，木糖醇4重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
实施例2
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水22重量份，无水硫酸钠16重量份，氯化铵6重量份，氯化钾3重量份，氯化钠16重量份，羧甲基纤维素钠4重量份，硼砂3重量份；纯碱5重量份，木糖醇2重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
实施例3
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水26重量份，无水硫酸钠18重量份，氯化铵9重量份，氯化钾6重量份，氯化钠12重量份，羧甲基纤维素钠10重量份，硼砂3重量份；纯碱6重量份，木糖醇5重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
实施例4
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水28重量份，无水硫酸钠16重量份，氯化铵3重量份，氯化钾4重量份，氯化钠16重量份，羧甲基纤维素钠3重量份，硼砂3重量份；纯碱5重量份，木糖醇5重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
实施例5
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水30重量份，无水硫酸钠22重量份，氯化铵9重量份，氯化钾6重量份，氯化钠18重量份，羧甲基纤维素钠3重量份，硼砂2重量份；纯碱4重量份，木糖醇4重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
实施例6
用于空调的相变材料：取以下重量份的物料：水36重量份，无水硫酸钠25重量份，氯化铵8重量份，氯化钾5重量份，氯化钠16重量份，羧甲基纤维素钠6重量份，硼砂5重量份；纯碱4重量份，木糖醇4重量份。
加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得用于空调的相变材料。
将实施例1-6制得的相变材料冲入蓄冷板中，密封，检测发现蓄冷密度均高于280J/cm3，其中实施例4-6的蓄冷密度较高达285-295J/cm3。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其描述较为具体和详细，其目的在于使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并且并不仅限于实施例内容。因此不能仅以此来限定本发明的专利范围，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，即凡依据本发明实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种用于空调的相变材料，包括如下重量份数的物料，无水硫酸钠10-40重量份，氯化盐8-50重量份，增稠剂1-15重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份。
2.根据权利要求1所述的用于空调的相变材料，其特征在于：还包括2-10重量份的纯碱。
3.根据权利要求2所述的用于空调的相变材料，其特征在于：各物料的重量份数为：无水硫酸钠20-30重量份，氯化盐20-50重量份，增稠剂3-10重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份，纯碱4-6重量份。
4.根据权利要求3所述的用于空调的相变材料，其特征在于：还包括调温添加剂木糖醇。
5.根据权利要求4所述的用于空调的相变材料，其特征在于：各物料的重量份数为：无水硫酸钠20-30重量份，氯化盐10-50重量份，增稠剂3-10重量份，成核剂1-5重量份，水20-60重量份，纯碱4-6重量份，木糖醇1-5重量份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于空调的相变材料，其特征在于：所述成核剂为硼砂，所述氯化盐为5-15重量份的氯化铵、5-15重量份的氯化钾和10-30重量份的氯化钠。
7.一种用于空调的相变材料，加工工艺为：a、将无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂分为等量的3份，将水分为等量的2份；b、将1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入1/2量的水中，加热至50℃，搅拌均匀，将至室温后再加入余下的水和1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂，然后加入全部的纯碱，搅拌均匀；c、将余下1/3量的无水硫酸钠、氯化盐、增稠剂、成核剂加入后加入木糖醇，搅拌为膏状或凝胶状，即制得实施例4-6任一项所述的用于空调的相变材料。
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