CN109825253A - 相变储能单元模块及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变储能单元模块及其制备方法和应用，其中，该相变储能单元模块，包括：盒盖；盒体，其包括一开口和一容置腔，盒盖盖合于开口处，容置腔内容置有相变复合材料，相变复合材料的相变温度为15～45℃，相变潜热为120‑190J/g。本发明相变储能单元模块通过对相变复合原料组分及含量的控制，使整体相变温度为15～45℃，相变潜热为120‑190J/g，此温度区间更接近建筑领域的实际使用温度，从而利用该相变储能单元模块的特性实现建筑的主动节能，进而提升了调温性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种相变储能单元模块及其制备方法和应用。
背景技术
资源、能源和环境问题是制约我国经济和社会发展的三大考验，建筑能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)是我国能源消耗中的重要组成部分，约占全社会总能耗的30％，其中，采暖空调能耗约占建筑能耗的65％。
结合目前保温材料的现状，现代新型建筑保温材料的发展趋势为：新型保温材料要具良好的保温隔热性能、防火阻燃性、变形系数小、抗老化简单、成本低，同时要符合节能环保的要求，不能给环境带来不利影响，并能实现循环再利用。
相变储能建筑材料是根据不同温度相变点调节室温的原创科技新材料，它突破传统保温材料单一热阻性能，具有热容性和热阻性两大绝热性。利用相变调温机理，通过蓄能介质的相态变化实现对热能的储存，改善室内热循环质量。当环境温度低于一定值时，相变材料由液态凝结为固态，释放热量；当环境温度高于一定值时，相变材料由固态融化为液态，吸收热量，使室内温度相对平衡，可在一定范围内调节室内温度，能充分利用太阳能和周围环境的能量，在建筑保温节能领域，具有广阔的应用前景，有望成为“低碳经济”时代之建筑节能先锋。
现有的相变储能建筑材料的性能不稳定，容易产生渗出、结霜等现象，严重影响其调温功能的实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变储能单元模块及其制备方法和应用，以解决现有的相变储能单元模块，存在的调温性能差的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种相变储能单元模块，其包括：
盒盖；
盒体，其包括一开口和一容置腔，盒盖盖合于开口处，容置腔内容置有相变复合材料，相变复合材料的相变温度为15～45℃，相变潜热为120-190J/g，以质量计，相变复合材料由如下相变复合原料制备得到：
石蜡，20～30份；
无机水合盐，31～56份；
添加剂，3～10份；以及
水，10～30份。
作为本发明的进一步改进，容置腔内分布有翅片散热结构。
作为本发明的进一步改进，盒体的四周分布有预留干挂施工的挂扣。
作为本发明的进一步改进，盒体表面分布有加强筋和换热孔。
作为本发明的进一步改进，盒体为PVC、PE或PP制成的盒体结构。
作为本发明的进一步改进，石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；
以质量计，无机水合盐包括：
六水氯化钙，20～30份；
六水氯化镁，10～20份；以及
六水氯化锶，1～8份；
以质量计，添加剂包括：
石墨粉，0.1～1份；
羧甲基纤维素，0.1～1份；以及
膨胀蛭石，1～10份。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种相变储能单元模块的制备方法，其包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，相变复合原料包括：
石蜡，20～30份；
无机水合盐，31～56份；
添加剂，3～10份；以及
水，10～30份；
S2，将称取的石蜡、无机水合盐、添加剂、水在50～70℃的温度条件下进行混料处理，形成胶状混合物；
S3，将胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却12～24h，封口形成相变储能单元模块。
作为本发明的进一步改进，步骤S2，包括：
S20，将称取的石蜡、无机水合盐和水混合，在50～70℃的温度条件下搅拌混匀0.5～1h；
S21，加入称取的添加剂，并继续均匀搅拌0.5～1h，形成胶状混合物。
作为本发明的进一步改进，石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；
以质量计，无机水合盐包括：
六水氯化钙，20～30份；
六水氯化镁，10～20份；以及
六水氯化锶，1～8份；
以质量计，添加剂包括：
石墨粉，0.1～1份；
羧甲基纤维素，0.1～1份；以及
膨胀蛭石，1～10份。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种相变储能单元模块的应用，相变储能单元模块主要用于建筑幕墙、天花吊顶、建筑墙板装饰以及相变地板。
与现有技术相比，本发明相变储能单元模块通过对相变复合原料组分及含量的控制，使整体相变温度为15～45℃，相变潜热为120-190J/g，此温度区间更接近建筑领域的实际使用温度，从而利用该相变储能单元模块的特性实现建筑的主动节能，进而提升了调温性能。
附图说明
图1为本发明相变储能单元模块一个实施例的结构示意图；
图2为本发明相变储能单元模块的制备方法一个实施例的流程示意图；
图3为本发明相变储能单元模块的制备方法中混合处理流程一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
图1展示了本发明相变储能单元模块的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该相变储能单元模块包括盒盖10和盒体11。
盒体11包括一开口110和一容置腔(图中未示出)，盒盖10盖合于开口110处，容置腔内容置有相变复合材料，相变复合材料的相变温度为15～45℃，相变潜热为120-190J/g，以质量计，相变复合材料由如下相变复合原料制备得到：石蜡，20～30份；无机水合盐，31～56份；添加剂，3～10份；水，10～30份。
在本实施例中，石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；以质量计，无机水合盐包括：六水氯化钙，20～30份；六水氯化镁，10～20份；六水氯化锶，1～8份；以质量计，添加剂包括：石墨粉，0.1～1份；羧甲基纤维素，0.1～1份；膨胀蛭石，1～10份。
本实施例相变储能单元模块通过对相变复合原料组分及含量的控制，使整体相变温度为15～45℃，相变潜热为120-190J/g，此温度区间更接近建筑领域的实际使用温度，从而利用该相变储能单元模块的特性实现建筑的主动节能，进而提升了调温性能。
为了提升相变储能单元模块的换热效率，在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图1，容置腔内分布有翅片散热结构(图中未示出)，以及盒体11表面分布有换热孔111。
本实施例的盒体11分布有换热孔111以及容置腔内分布有翅片散热结构，加快相变复合材料与环境的换热效率，换热孔111可以穿入辅助水冷管或者地暖，扩大相变储能单元模块的使用领域。
为了提升施工便携性能，在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图1，该盒体11的四周分布有预留干挂施工的挂扣112。
本实施例通过盒体11的四周分布有预留干挂施工的挂扣112，提升了施工便携性能，进而提升了施工速率。
为了提升相变储能单元模块的自身强度，在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图1，盒体11表面分布有加强筋113。
本实施例的相变储能单元模块的整体轮廓形状为扁平状板材，便于运输施工，且大面积铺设，此外，盒体11表面分布有加强筋113，从而提升了相变储能单元模块的自身强度。
为了延长该相变储能单元模块的使用寿命，在本实施例的基础上，其他实施例中，盒体11为PVC、PE或PP制成的盒体11结构。
本实施例的相变储能单元模块的盒体11为PVC、PE或PP制成的盒体11结构，其与相变复合材料的相容性好，从而延长了该相变储能单元模块的使用寿命。
图2-图3展示了本发明相变储能单元模块的制备方法的一个实施例。在本实施例中，如图2所示，该相变储能单元模块的制备方法包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，相变复合原料包括：
石蜡，20～30份；
无机水合盐，31～56份；
添加剂，3～10份；以及
水，10～30份。
在本实施例中，石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；以质量计，无机水合盐包括：六水氯化钙，20～30份；六水氯化镁，10～20份；六水氯化锶，1～8份；以质量计，添加剂包括：石墨粉，0.1～1份；羧甲基纤维素，0.1～1份；膨胀蛭石，1～10份。
S2，将称取的石蜡、无机水合盐、添加剂、水在50～70℃的温度条件下进行混料处理，形成胶状混合物。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该步骤S2包括如下步骤：
S20，将称取的石蜡、无机水合盐和水混合，在50～70℃的温度条件下搅拌混匀0.5～1h。
S21，加入称取的添加剂，并继续均匀搅拌0.5～1h，形成胶状混合物。
S3，将胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却12～24h，封口形成相变储能单元模块。
本实施例相变储能单元模块的制备方法的工艺条件精简，对设备要求低，且安装便捷，从而易于规模化生产以及推广。
由于本实施例相变储能单元模块及其制备方法具有上述的性能和优点，因此，将其在建筑幕墙、天花吊顶、建筑墙板装饰以及相变地板应用时，使得含有本实施例相变储能单元模块的建筑幕墙、天花吊顶、建筑墙板装饰以及相变地板的建筑具有优异的节能降耗效果。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
为了更加详细说明本发明的技术方案，以如下几个具体实施例对本案进行详述。
实施例1
该相变储能单元模块的制备方法包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，相变复合原料包括：
石蜡，20份；
无机水合盐，31份；
添加剂，3份；以及
水，10份。
其中，石蜡选用液体石蜡，以质量计，无机水合盐包括：六水氯化钙，20份；六水氯化镁，10份；六水氯化锶，1份；以质量计，添加剂包括：石墨粉，0.1份；羧甲基纤维素，0.1份；膨胀蛭石，1份。
S2，将称取的石蜡、六水氯化钙、六水氯化镁、六水氯化锶和水混合，在50℃的温度条件下搅拌混匀0.5h后，加入称取的石墨粉、羧甲基纤维素和膨胀蛭石，并继续均匀搅拌0.5h，形成胶状混合物。
S3，将胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却12h，封口形成相变储能单元模块。
在本实施例中，采用PVC胶水冷粘工艺进行封口。
实施例2
该相变储能单元模块的制备方法包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，相变复合原料包括：
石蜡，25份；
无机水合盐，44份；
添加剂，7份；以及
水，20份。
其中，石蜡选用液体石蜡，以质量计，无机水合盐包括：六水氯化钙，25份；六水氯化镁，15份；六水氯化锶，5份；以质量计，添加剂包括：石墨粉，0.5份；羧甲基纤维素，0.5份；膨胀蛭石，5份。
S2，将称取的石蜡、六水氯化钙、六水氯化镁、六水氯化锶和水混合，在60℃的温度条件下搅拌混匀0.8h后，加入称取的石墨粉、羧甲基纤维素和膨胀蛭石，并继续均匀搅拌0.8h，形成胶状混合物。
S3，将胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却18h，封口形成相变储能单元模块。
在本实施例中，采用PVC胶水冷粘工艺进行封口。
实施例3
该相变储能单元模块的制备方法包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，相变复合原料包括：
石蜡，30份；
无机水合盐，56份；
添加剂，10份；以及
水，30份。
其中，石蜡选用液体石蜡，以质量计，无机水合盐包括：六水氯化钙，30份；六水氯化镁，20份；六水氯化锶，8份；以质量计，添加剂包括：石墨粉，1份；羧甲基纤维素，1份；膨胀蛭石，10份。
S2，将称取的石蜡、六水氯化钙、六水氯化镁、六水氯化锶和水混合，在70℃的温度条件下搅拌混匀1h后，加入称取的石墨粉、羧甲基纤维素和膨胀蛭石，并继续均匀搅拌1h，形成胶状混合物。
S3，将胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却24h，封口形成相变储能单元模块。
在本实施例中，采用PVC胶水冷粘工艺进行封口。
经检测，实施例1-3制备的相变储能单元模块的性能测试结果如下表1所示。
| 表1 | 相变温度范围 | 相变晗 | 每平米板材相变过程可蓄热量 |
| 实施例1 | 15～25℃ | 140kJ/kg | 3.7MJ |
| 实施例2 | 22～28℃ | 165kJ/kg | 3.9MJ |
| 实施例3 | 28～45℃ | 185kJ/kg | 4.2MJ |
由表1中实验数据可知，本发明相变储能单元模块的建筑节能效果明显。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种相变储能单元模块，其特征在于，其包括：
盒盖；
盒体，其包括一开口和一容置腔，所述盒盖盖合于所述开口处，所述容置腔内容置有相变复合材料，所述相变复合材料的相变温度为15～45℃，相变潜热为120-190J/g，以质量计，所述相变复合材料由如下相变复合原料制备得到：
石蜡，20～30份；
无机水合盐，31～56份；
添加剂，3～10份；以及
水，10～30份。
2.根据权利要求1所述的相变储能单元模块，其特征在于，所述容置腔内分布有翅片散热结构。
3.根据权利要求1所述的相变储能单元模块，其特征在于，所述盒体的四周分布有预留干挂施工的挂扣。
4.根据权利要求1所述的相变储能单元模块，其特征在于，所述盒体表面分布有加强筋和换热孔。
5.根据权利要求1所述的相变储能单元模块，其特征在于，所述盒体为PVC、PE或PP制成的盒体结构。
6.根据权利要求1所述的相变储能单元模块，其特征在于，所述石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；
以质量计，所述无机水合盐包括：
六水氯化钙，20～30份；
六水氯化镁，10～20份；以及
六水氯化锶，1～8份；
以质量计，所述添加剂包括：
石墨粉，0.1～1份；
羧甲基纤维素，0.1～1份；以及
膨胀蛭石，1～10份。
7.一种相变储能单元模块的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1，称取相变复合原料，以质量计，所述相变复合原料包括：
石蜡，20～30份；
无机水合盐，31～56份；
添加剂，3～10份；以及
水，10～30份；
S2，将称取的所述石蜡、所述无机水合盐、所述添加剂、所述水在50～70℃的温度条件下进行混料处理，形成胶状混合物；
S3，将所述胶状混合物灌装至封装盒中，自然冷却12～24h，封口形成相变储能单元模块。
8.根据权利要求7所述的相变储能单元模块的制备方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：
S20，将称取的所述石蜡、所述无机水合盐和所述水混合，在50～70℃的温度条件下搅拌混匀0.5～1h；
S21，加入称取的所述添加剂，并继续均匀搅拌0.5～1h，形成胶状混合物。
9.根据权利要求7所述的相变储能单元模块的制备方法，其特征在于，石蜡为碳原子数从16至24的烷烃混合物；
以质量计，所述无机水合盐包括：
六水氯化钙，20～30份；
六水氯化镁，10～20份；以及
六水氯化锶，1～8份；
以质量计，所述添加剂包括：
石墨粉，0.1～1份；
羧甲基纤维素，0.1～1份；以及
膨胀蛭石，1～10份。
10.一种相变储能单元模块的应用，其特征在于，所述相变储能单元模块主要用于建筑幕墙、天花吊顶、建筑墙板装饰以及相变地板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190531 |