CN110470694A - 一种定性检测相变调温性能的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法，所述方法包括以下步骤：将待检测样品和对照品放入同一环境中进行升温过程、或降温过程、或先进行升温过程后进行降温过程、或先进行降温过程后进行升温过程；当待检测样品与对照品的温度相同并且不再变化时，结束升温过程或降温过程；通过对比待检测样品和对照品的升温或降温速率的快慢，来定性评价待检测样品的相变调温性能。所述方法采用相同条件下两种同类建筑材料对比的方式，用温度曲线来表征，能够更清楚地展现相变储能建筑材料的调温性能，此方法是简单、便捷的定性表征。

Description

一种定性检测相变调温性能的方法

技术领域

本申请涉及但不限于建筑材料领域，尤其涉及但不限于一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法。

背景技术

我国建筑能耗巨大，其中占比最大的能耗是采暖和制冷，中国建筑每平方米采暖能耗约是发达国家的三倍，传统化石能源以惊人速度消耗的同时带来环境的日益恶化。因此，需要强化建筑节能、开展绿色建筑，加快新型墙体材料发展。其中相变储能是一种新型有效的节能手段，相变储能建筑材料的开发与应用已成为当前建筑节能保温和功能建筑材料领域的热点问题之一。而如何表征建筑材料的相变调温性能是企业考虑的难点，更是消费者重点关注的热点。

相变调温性能是指物质通过相变方式调节局部空间温度的性能，以相变温度和相变潜热表征。常见的检测方法有三种：差示扫描量热法(DSC)，微量热仪法、建筑材料相变调温性能的测试方法(例如，中国建材行业标准JC/T 2111-2012中规定的方法)。DSC法与微量热仪法的检测物料量极少，存在取样缺乏代表性差的缺点，因此检测结果对于建筑材料而言，误差较大；而JC/T 2111-2012中规定的建筑材料相变调温性能测试方法，在检测样品时需要破坏建筑材料本身结构，且操作繁琐。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提出一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法，所述方法采用相同条件下两种同类建筑材料对比的方式，用温度曲线来表征，能够更清楚地展现相变储能建筑材料的调温性能，此方法是简单、便捷的定性表征。

具体地，本申请提供了一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法，所述方法包括以下步骤：

在待检测样品和对照品上分别打孔，将温度传感器插入打出的孔中，所述温度传感器设置为能够连续记录温度并且能够通过电脑间隔存储和输出温度检测数据；

将插有温度传感器的待检测样品和对照品放入同一环境中进行升温过程、或降温过程、或先进行升温过程后进行降温过程、或先进行降温过程后进行升温过程；

当待检测样品中的温度传感器读数与对照品中的温度传感器读数相同并且读数在半小时内不再变化时，结束升温过程或降温过程；

根据电脑输出的在线温度检测数据，分别绘制待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线；

根据待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线，判断待检测样品的相变调温性能。

应当理解，在检测过程中具体选择进行升温过程、或降温过程、或先进行升温过程后进行降温过程、或先进行降温过程后进行升温过程是有前提的，前提是保证待检测样品能够进行有意义的升温过程或降温过程。所谓“有意义的”定义为完全从一种相态转变为另一种相态。例如，待检测样品的相变温度为T，当温度低于T时，待检测样品为A相态，当温度高于T时，待检测样品为B相态。若检测前待检测样品为A相态，就可以进行有意义的升温过程，若检测前待检测样品为B相态，就不能进行有意义的升温过程，而只能进行有意义的降温过程。若检测前待检测样品为B相态，而且欲通过升温过程检测相变调温性能，此时就需要首先将待检测样品放置在低温环境中使其从B相态完全转化为A相态，然后再进行检测。此外，待检测样品的相变温度往往不是一个具体的数值，而是一个范围，可能一部分待检测样品在检测前已经发生了相变(例如，当检测前待检测样品所处的环境温度处于其相变温度范围内时，就会发生这种情况)，导致一部分待检测样品为A相态，另一部分待检测样品为B相态，此时就需要首先将待检测样品全部转化为同一种相态，然后再进行检测，否则会影响检测结果的准确性。

在本申请中，所述升温过程可以在温度高于待检测样品的相变温度的环境中进行。

在本申请中，所述升温过程可以在温度高于待检测样品的相变温度的空调房、加热箱或室外环境(例如，夏季的室外环境)中进行。只要保证待检测样品和对照品所处的环境保持一致，就具有对照性，就可以实施本申请的检测方法。

在本申请中，所述升温过程可以在温度高于待检测样品的相变温度至少5℃的环境中进行。

在本申请中，所述升温过程可以在温度高于待检测样品的相变温度10℃～20℃的环境中进行。

在本申请中，所述降温过程可以在温度低于待检测样品的相变温度。

在本申请中，所述降温过程可以在温度低于待检测样品的相变温度的空调房、低温箱或室外环境(例如，冬季的室外环境)中进行。

在本申请中，所述降温过程可以在温度低于待检测样品的相变温度至少5℃的环境中进行。

在本申请中，所述降温过程可以在温度低于待检测样品的相变温度10℃～20℃的环境中进行。

在本申请中，先进行升温过程后进行降温过程时，待升温过程结束后可以将插有温度传感器的待检测样品和对照品放入降温环境中进行降温过程。

在本申请中，可以在待检测样品和对照品的侧面上打孔，并且所述孔与所述待检测样品或对照品的顶面和底面的距离大致相同。

在本申请中，所述孔的直径可以约为温度传感器探针的直径，孔的深度可以约为探针长度的2/3。

在本申请中，每个待检测样品和每个对照品中可以插入至少一个温度传感器。当插入多个温度传感器时，取其读数的平均值绘制温度随时间的变化曲线。

在本申请中，所述环境中可以设置有温度传感器，用以监控所述环境的温度。

本申请的定性检测建筑材料相变调温性能的方法能够简单模拟建筑材料的实际应用环境，包括白天升温及夜晚降温过程。检测过程不破坏检测样品的结构且所需的样品量较多，通过检测相变建筑材料温度变化快慢，并与普通同类建筑材料对比，更直接、直观地对比且定性表征建筑材料的调温性能。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请实施例中打孔位置的示意图。

图2是相变石膏板(相变材料掺量5重量％和相变材料掺量15重量％)与普通石膏板(无相变材料)在16℃-40℃环境中测量的升温曲线和降温曲线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请实施例提供了一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法，所述方法包括以下步骤：

在待检测样品和对照品上分别打孔，将温度传感器插入打出的孔中，所述温度传感器设置为能够连续记录温度并且能够通过电脑间隔存储和输出温度检测数据；

将插有温度传感器的待检测样品和对照品放入同一环境中进行升温过程、或降温过程、或先进行升温过程后进行降温过程、或先进行降温过程后进行升温过程；当待检测样品中的温度传感器读数与对照品中的温度传感器读数相同并且读数在半小时内不再变化时，结束升温过程或降温过程；

根据电脑输出的在线温度检测数据，分别绘制待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线；

根据待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线，判断待检测样品的相变调温性能。

实施例1

将相变石膏板(相变材料掺量15重量％)与普通石膏板(无相变材料)剪裁为尺寸长×宽为400mm×300mm；如图1所示，在样品厚度方向的中间位置打孔，孔径约1mm，深度约60mm，在打出的孔中插入温度传感器(型号K偶L-50)，精度为0.2℃，可测范围-40℃～280℃，并设定每10s储存数据。

根据相变石膏板的相变温度设置环境温度：相变石膏板的相变温度约为25℃，设定升温过程的环境温度为40℃，由烘箱控制环境温度；设定降温过程的环境温度为16℃，由空调控制环境温度。

将插有传感器的相变石膏板和普通石膏板，先放入温度为40℃的烘箱中，开始记录检测，当相变石膏板和普通石膏板的温度相同且半小时内温度不再升高时，升温过程检测结束，然后将相变石膏板和普通石膏板从烘箱中取出，立即放入温度为16℃的由空调控制恒温的房间中，继续记录检测，当相变石膏板和普通石膏板的温度相同且半小时内温度不再降低时，检测结束。

从软件M400中导出试验数据，用excel绘图，根据图分析相变石膏板和普通石膏板在特定环境中的升温曲线及降温曲线，来对比表征相变石膏板对环境温度的调控性能。

检测结果请见图1。

实施例2

将相变石膏板(相变材料掺量5重量％)与普通石膏板(无相变材料)剪裁为尺寸长×宽为400mm×300mm；如图1所示，在样品厚度方向的中间位置打孔，孔径约1mm，深度约60mm，在打出的孔中插入温度传感器(型号K偶L-50)，精度为0.2℃，可测范围-40℃～280℃，并设定每10s储存数据。

根据相变石膏板的相变温度设置环境温度：相变石膏板的相变温度约为25℃，设定升温过程的环境温度为40℃，由烘箱控制环境温度；设定降温过程的环境温度为16℃，由空调控制环境温度。

将插有传感器的相变石膏板和普通石膏板，先放入温度为40℃的烘箱中，开始记录检测，当相变石膏板和普通石膏板的温度相同且半小时内温度不再升高时，升温过程检测结束，然后将相变石膏板和普通石膏板从烘箱中取出，立即放入温度为16℃的由空调控制恒温的房间中，继续记录检测，当相变石膏板和普通石膏板的温度相同且半小时内温度不再降低时，检测结束。

从软件M400中导出试验数据，用excel绘图，根据图分析相变石膏板和普通石膏板在特定环境中的升温曲线及降温曲线，来对比表征相变石膏板对环境温度的调控性能。

检测结果请见图1。

对比例

分别用现有的DSC法、微量热仪法和相变建材焓值法测量相变石膏板(相变材料在石膏板中的掺量为15重量％)和相变石膏板(相变材料在石膏板中的掺量为5重量％)的焓值，具体焓值在表1中列出。

表1

从表1可以看出，现有三种方法虽然能测试出具体的焓值，但是测出的焓值差别很大。

结果和讨论

在图1中，升温过程：将板材放置在40℃的环境中，以板芯温度达到28℃为例，普通石膏板需要5min，而相变石膏板(相变材料掺量15重量％)需要10min，极大地延长了达到28℃的时间，说明相变石膏板(相变材料掺量15重量％)具有很好的调温效果。

降温过程：将板材放置在16℃的环境中，以板芯温度达到20℃为例，开始降温时，普通石膏板经过25min板芯达到20℃，相变石膏板(相变材料掺量15重量％)经过65min才降至20℃，说明相变石膏板(相变材料掺量15重量％)具有很好的调温效果。

从图1中可以看出，此方法可以直观且明显地看出普通石膏板与相变石膏板的区别，对比表征相变建筑材料的调温性能，与对比例相比，虽然不能检测建筑材料的具体焓值，但可以定性表征其相变调温性能。对比例中，相变石膏板随着相变材料掺量的增加，其焓值增大，在本申请的方法中，随着相变材料掺量的增加，其升温或降温速率均更缓慢，因此与对比例检测结果相同，可验证此检测方法的可行性。

从图1可以看出，本申请提供的定性检测方法可以直观且明显地看出相变材料掺量高的石膏板(相变材料掺量15重量％)比掺量低的石膏板(相变材料掺量5重量％)具有更好的调温性能，进一步验证此检测方法的可行性。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种定性检测建筑材料相变调温性能的方法，所述方法包括以下步骤：

在待检测样品和对照品上分别打孔，将温度传感器插入打出的孔中，所述温度传感器设置为能够连续记录温度并且能够通过电脑间隔存储和输出温度检测数据；

将插有温度传感器的待检测样品和对照品放入同一环境中进行升温过程、或降温过程、或先进行升温过程后进行降温过程、或先进行降温过程后进行升温过程；

当待检测样品中的温度传感器读数与对照品中的温度传感器读数相同并且读数在半小时内不再变化时，结束升温过程或降温过程；

根据电脑输出的在线温度检测数据，分别绘制待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线；

根据待检测样品和对照品的温度随时间的变化曲线，判断待检测样品的相变调温性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述升温过程在温度高于待检测样品的相变温度的空调房、加热箱或室外环境中进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述升温过程在温度高于待检测样品的相变温度至少5℃，任选地高于待检测样品的相变温度10℃～20℃的环境中进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述降温过程在温度低于待检测样品的相变温度的空调房、低温箱或室外环境中进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述降温过程在温度低于待检测样品的相变温度至少5℃，任选地低于待检测样品的相变温度10℃～20℃的环境中进行。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在待检测样品和对照品的侧面上打孔，并且所述孔与所述待检测样品或对照品的顶面和底面的距离大致相同。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述孔的直径约为温度传感器探针的直径，孔的深度约为探针长度的2/3。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，每个待检测样品和每个对照品中插入至少一个温度传感器。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述环境中设置有温度传感器，用以监控所述环境的温度。