CN113175174A - 建筑用相变蓄热板材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑用相变蓄热板材，包括建筑板本体，建筑板本体内部封装设置有若干相变材料颗粒；其特征在于，建筑板本体内还内嵌设置有金属导热架；金属导热架沿建筑板本体整体空间区域设置；建筑板本体内部的相变材料颗粒和金属导热架相贴设置。本发明具有蓄放热材料的蓄放热效率较高，能够更加高效可靠地实现房间温度调控，更有利于节约能源等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑墙体技术领域，具体涉及一种建筑用相变蓄热板材。
背景技术
随着人们生活水平的提高，当代建筑设计和制造中，均会考虑设计温度调控系统以提高建筑房间舒适性。普通的建筑温度调控通常是通过安装空调系统实现，需要耗费较高的成本。
为了温控降低成本，人们考虑采用在建筑板材中设置相变材料，相变材料可以在白天高温时液化吸热，降低室内空调负荷，然后在夜晚低温时放热，对房间内部供暖；这样即可依靠相变材料实现蓄放热调节，极大地降低了空调负荷，提高了房间室内环境舒适度。例如CN107227807A曾公开的一种相变储能建筑保温结构，CN107419819A曾公开一种含有双层相变材料板的储能建筑墙体结构，等专利均为此类技术。
但这些现有的依靠相变材料实现蓄放热功能的建筑板材料，板材内的相变材料和板材外室内环境之间均是通过板材自身材料实现热量传递，存在热传递效率受限，进而使得相变材料蓄放热效率较低的缺陷，这样降低了蓄放热作用效果，增加了室内空调采暖系统负荷，不利于节约能源。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种蓄放热效率较高，能够提高蓄放热作用效果，提高对房间温控调节效果，更有利于节约能源的建筑用相变蓄热板材。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种建筑用相变蓄热板材，包括建筑板本体，建筑板本体内部封装设置有若干相变材料颗粒；其特征在于，建筑板本体内还内嵌设置有金属导热架；金属导热架沿建筑板本体整体空间区域设置；建筑板本体内部的相变材料颗粒和金属导热架相贴设置。
本板材使用时，采用在房间内铺设相变蓄热板材（可以为墙面砖或地板砖或天花板或吊顶板均可），依靠相变蓄热板材内封装的相变材料在白天吸收热量实现液化储热，然后在晚上凝固放热，实现房间内的温度调控，蓄放热过程中通过相变蓄热板材中的金属导热架实现热量传导。
这样，通过金属导热架实现板材内外的热量传导，使得建筑板本体中设置有金属导热架区域内各处位置的导热效果得到极大提高，提高了建筑板外部和内部之间以及内部各处区域之间的热量传递效果，进而调高了建筑板整体的蓄放热效率，提高了板材对房间温控调节效果，更有利于节约能源。
其中金属导热架沿建筑板本体整体空间区域设置。这样，可以更好地提高板材内部各处导热效率。具体地说，金属导热架可以是长和宽尺寸和板材尺寸一致，厚度尺寸低于板材1-5mm。这样保证具有最好的导热效果，同时为外侧表明设置钢丝网片和石墨粉材料涂层留出空间。
其中，建筑板本体内部的相变材料颗粒和金属导热架相贴设置。这样，可以更好地通过金属导热架实现相变材料和建筑板外部之间的热传导。
进一步地，金属导热架包括若干层上下间隔设置的水平网架，各层水平网架之间具有纵横交错布置的竖向网架，使得金属导热架整体构成三维立体网架结构。
这样，可以更好地提高板材内部各处导热效率，且方便金属导热架的制备。
进一步地，金属导热架为铁磁性金属材料制得。
这样，可以方便采用具有磁性的相变材料颗粒使其在制备过程中吸合到金属导热架表面，进而更好地通过金属导热架实现传导热。
进一步地，金属导热架为钢丝网片制得。
这样，成本较低，利于制备，导热性好而且可以更好地提高板材表面强度以及整体强度，防止板材开裂。金属导热架制备时，可以先单独采用钢丝网片裁出单层的水平网架，然后在水平网架上方焊接纵横交错布置的竖向网架，然后再将多层带有竖向网架的水平网架叠合并焊接固定为整体，得到三维立体网架结构。这样，制造方便快捷可靠。
进一步地，建筑板本体为石膏板。
这样采用石膏作为凝胶材料，方便实现对相变材料颗粒的封装，方便板材的生产制造，保证板材具有足够硬度的同时能够降低板材成本。同时，采用石膏作为凝胶材料，在板材生产制备过程中，石膏材料从无水硫酸钙水化生成二水硫酸钙的水化过程中会放出大量热量，该热量使得相变材料颗粒吸热液化，而此时板材尚未完全固化，从而可以利用相变材料和石膏材料之间的不浸润性以及相变材料和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
进一步地，建筑板本体至少具有一侧表面为内饰面，内饰面所在的金属导热架表面还铺设有一层金属网布，金属网布嵌合固定在建筑板本体的凝胶材料中。
这样，建筑板使用时，内饰面位于房间内侧，金属网布的存在能够进一步极大地提高房间内热量到金属导热架之间的传导效率；同时金属网布的存在还能够提高建筑板表面硬度，提高表面质量。
进一步地，金属网布外表面还设置有一层石墨粉材料涂层。
石墨粉涂层可以更好地传导热量，提高建筑板材表面辐射吸收率，而且还可以提高建筑板材表面致密性，提高板材表面装饰效果。
进一步地，石墨粉材料涂层表面还设置有一层装饰层。
装饰层可以更好地提高板材的外观，提高其装饰性。装饰层具体可以为喷涂的釉面层或者图案层。
进一步地，相变材料颗粒为包含以下质量份比例物质的固体混合物，包括石蜡75-80份（最优78份）、高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、二氧化硅1.3-3份（最优2.2份）、碳材料4-5.5份（最优为4.8份）。
相变材料颗粒采用上述比例的的原料制备，其中石蜡作为相变材料主体占据绝对多数比例，保证相变的效果，高密度聚乙烯和二氧化硅作为支撑材料，可以更好地提高材料强度以及应用的板材强度，可以更好地实现造粒，碳材料保持为石墨态，可以更好地提高相变材料颗粒自身导热性能，使其制得产品当量导热系数能够大于0.73W/(m℃)，相变潜热能够大于112kJ/kg，极大地满足使用要求。故上述组成配比的相变颗粒材料，具有蓄放热以传热效果优异，相变温度区域恰好为27℃左右的人体适宜温度范围，同时该原料的相变材料在液化状态时和作为凝胶材料的石膏具有良好的不浸润性，保证其工作的稳定等特点。
进一步地，相变材料颗粒的粒径大小为8-10mm
采用该粒径大小的相变材料颗粒，自身生产制备时方便造粒，使用于建筑板时方便和凝胶材料混合均匀，同时在建筑板制造过程中，较小的粒径更加方便通过振动使得材料颗粒向建筑板中的金属导热架吸合靠拢。
进一步地，相变材料颗粒中还含有3-15质量份比例（或者质量占比3-15%）的磁粉材料。
这样，制得的相变材料颗粒含有一定的磁性，使其在应用于相变蓄热板材时，在板材制备过程中，可以更好地和金属导热架吸合相贴，提高相变材料颗粒到金属导热架之间的导热效果。
进一步地，相变材料颗粒采用包括以下质量份比例的原料制得，制备原料包括石蜡75-80份（最优78份）、高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、硅藻土0.5-1.5份（最优为1份）和硅石粉0.8-1.5份（最优为1.2份）、石墨4-5.5份（最优为4.8份）和磁粉3-15份（最优为8份）。
这样，相变材料颗粒中的二氧化硅原料采用添加硅藻土和硅石粉两种材料获得，可以更好地提高石蜡相变材料骨架强度和混合材料的均匀分散性，以及材料的阻燃性能。相变颗粒材料中的碳材料由石墨获得。这样不仅仅可以利于相变材料颗粒自身导热性能的增加，而且可以利用石墨的多孔特性，在制备过程中负载其余材料完成混合，提高材料混合效果。
进一步地，相变材料颗粒制备时，先单独将石墨材料和磁粉材料混合，然后再混合其余材料并进行造粒。
这样，先混合石墨和磁粉，使得磁粉材料能够负载于石墨的孔隙内，再混合其余材料，能够保证磁粉在材料混合时分布均匀，同时能够平衡质量，避免因为磁粉比重大，石墨比重轻而导致物料在熔融态造粒时产生分层现象。保证了造粒得到相变材料颗粒的质量。
进一步地，上述相变材料颗粒具体依靠以下的制备方法制备：a获取以下质量份比例的原料：粉末状石蜡75-80份（最优78份）、粉末状的高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、硅藻土0.5-1.5份（最优为1份）、硅石粉0.8-1.5份（最优为1.2份）以及可膨胀石墨粉4-5.5份（最优为4.8份）和磁粉材料3-15份（最优为7份）；b先将可膨胀石墨粉加热使其膨胀，然后在保持膨胀状态下加入磁粉材料搅拌均匀，完成石墨对磁粉材料的负载；c然后加入石蜡继续搅拌，石墨温度回落并逐渐缩小过程中加入其余原料继续搅拌均匀；d将c步骤得到的仍然呈流动状态的混合物倒入造粒机进行造粒。
这样，先采用可膨胀的石墨粉加热后使其膨胀，体积增大，然后加入磁粉材料搅拌，可以很好地使得磁粉材料进入到石墨孔隙深处，完成对磁粉材料的负载。然后加入粉末状的石蜡，利用膨胀的石墨的温度，使得石蜡快速熔化并进入到石墨孔隙内将磁粉材料堵住；随着石墨温度下降，石墨体积逐渐缩小恢复至正常体积比例，将多余部分石蜡从石墨孔隙中挤出，形成以石蜡占据主要体积比例的流体状混合物，然后加入其余原料可以更好地在流体状石蜡中搅拌均匀，再进行造粒。故本方法能够利用膨胀石墨的特性，更好地完成对磁粉材料的负载，以及和石蜡材料的融合，极大地提高了物料分布的均匀性，保证了造粒的质量。
进一步地，步骤b中采用将可膨胀石墨在800℃的马弗炉（RIMG0114)内处理30 秒，完成膨胀加热。
这样，具有操作方便快捷简单的优点，石墨可膨胀至数百倍大小，方便实现对磁粉材料的负载以及和石蜡材料的融合。当然实施时，也可以采用其它的加热设备进行加热。
进一步地，d步骤中，采用双螺杆挤出式造粒机进行造粒。
双螺杆挤出式造粒机为成熟现有设备，其自身具有加热功能，能够保证物料在130-140℃左右的熔融共混状态下进行造粒，更好地满足相变材料颗粒自身对造粒的特性要求，同时该设备造粒时自带搅拌功能，更好地保证物料的均匀混合。
本发明还公开了一种相变蓄热板材制备方法，包括以下步骤：1）先制得三维立体网架结构的铁磁性金属的金属导热架（优选为上述金属导热架），将金属导热架平铺置于板材成形模具的型腔中；2）将凝胶材料加入含有磁粉成分的相变材料颗粒（优选为上述相变材料颗粒）和对应的水混合搅拌均匀成流体状混合物，并倒入到模具型腔中，流平；3）在板材成形模具上安装振动器，在流体状混合物倒入模具型腔过程中对板材成形模具进行振动，并在倒入完毕后保持振动一段时间；4）待凝胶材料固化成形后拆模。
这样，本相变蓄热板材制备过程中，依靠铁磁性的金属导热架和含有磁粉成分的相变材料颗粒之间的吸合性能，在浇筑时采用振动的方式，使得相变材料颗粒能够紧密吸合到金属导热架上。这样最终获得的相变蓄热板材，能够更好地依靠金属导热架实现板材内部各处相变材料颗粒相互之间，以及板材内部和外表面之间的热量传导，极大地提高了板材的导热性能。
进一步地，2）步骤中采用的凝胶材料主要为无水石膏粉，并按照以下质量份配比添加，相变材料颗粒65-75份（最优为70份），无水石膏粉25-30份（最优为27份）。
这样，利用无水石膏的水化反应，结合结晶水生成二水硫酸钙实现固化，制得板材为石膏板。石膏板能够降低成本，并保证板材具有足够硬度。同时，石膏材料水化过程中会放出大量热量，该热量使得相变材料颗粒吸热液化，而此时板材尚未完全固化，从而可以利用相变材料和石膏材料之间的不浸润性以及相变材料和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
进一步地，凝胶材料中还添加了质量份1-5份（最优为3份）比例的石墨粉。
这样，加入的石墨粉能够提高凝胶材料导热性能和发射率，提高提高凝胶材料的阻燃性能。
进一步地，2）步骤中，流体状混合物倒入到模具型腔后，流平至恰好没过金属导热架，再在金属导热架上方铺设一层金属网布，并依靠凝胶材料将金属网布固化成形为一体。
这样，设置的金属网布可以更好地提高板材表面和内部的热传递效果，还可以很好地强化板材表面硬度和质量。
进一步地，3）步骤中，流体状混合物倒入模具型腔中并流平后，在振动过程中对模具型腔内部温度进行控制，使得流体状混合物内部温度高于相变材料颗粒的相变温度并持续10-100秒后停止振动和温度保持。
这样使得在板材尚未固化时，内部的相变材料颗粒吸热液化，利用相变材料颗粒和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
进一步地，3）步骤中，对模具型腔内部温度的控制保持，依靠模具上安装的电加热模块实现。这样，方便实现控制。
进一步地，还包括5）步骤，在4）步骤拆模获得的建筑板本体上表面涂刷或者喷涂一层石墨粉料涂层。
这样石墨粉涂层可以更好地传导热量，提高建筑板材表面辐射吸收率，而且还可以提高建筑板材表面致密性，提高板材表面装饰效果。
进一步地，石墨粉材料涂层表面再设置一层装饰层。
装饰层可以更好地提高板材的外观，提高其装饰性。装饰层具体可以为喷涂的釉面层或者图案层。
综上所述，本发明具有蓄放热材料的蓄放热效率较高，能够更加高效可靠地实现房间温度调控，更有利于节约能源等优点。
附图说明
图1为本发明的相变蓄热板材结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：
一种建筑用相变蓄热板材，通过图1所示，包括建筑板本体1，建筑板本体内部封装设置有若干相变材料颗粒2，其中，建筑板本体内还内嵌设置有金属导热架3。
这样，本建筑板使用时，可以依靠其内封装的相变材料颗粒实现蓄放热功能，实现房间内部温控调节。其中增设的金属导热架，使得建筑板本体中设置有金属导热架区域内各处位置的导热效果得到极大提高，提高了建筑板外部和内部之间以及内部各处区域之间的热量传递效果，进而调高了建筑板整体的蓄放热效率，提高了板材对房间温控调节效果，更有利于节约能源。
其中，金属导热架3包括若干层上下间隔设置的水平网架，各层水平网架之间具有纵横交错布置的竖向网架，使得金属导热架整体构成三维立体网架结构。
这样，可以更好地提高板材内部各处导热效率，且方便金属导热架的制备。
其中，金属导热架3沿建筑板本体整体空间区域设置。
这样，可以更好地提高板材内部各处导热效率。具体地说，金属导热架可以是长和宽尺寸和板材尺寸一致，厚度尺寸低于板材1-5mm。这样保证具有最好的导热效果，同时为外侧表明设置钢丝网片和石墨粉材料涂层留出空间。
其中，建筑板本体1内部的相变材料颗粒2和金属导热架3相贴设置。
这样，可以更好地通过金属导热架实现相变材料和建筑板外部之间的热传导。
其中，金属导热架3为铁磁性金属材料制得。
这样，可以方便采用具有磁性的相变材料颗粒使其在制备过程中吸合到金属导热架表面，进而更好地通过金属导热架实现传导热。
其中，金属导热架3为钢丝网片制得。
这样，成本较低，利于制备，导热性好而且可以更好地提高板材表面强度以及整体强度，防止板材开裂。金属导热架制备时，可以先单独采用钢丝网片裁出单层的水平网架，然后在水平网架上方焊接纵横交错布置的竖向网架，然后再将多层带有竖向网架的水平网架叠合并焊接固定为整体，得到三维立体网架结构。这样，制造方便快捷可靠。
其中，建筑板本体1为石膏板。
这样采用石膏作为凝胶材料，方便实现对相变材料颗粒的封装，方便板材的生产制造，保证板材具有足够硬度的同时能够降低板材成本。同时，采用石膏作为凝胶材料，在板材生产制备过程中，石膏材料从无水硫酸钙水化生成二水硫酸钙的水化过程中会放出大量热量，该热量使得相变材料颗粒吸热液化，而此时板材尚未完全固化，从而可以利用相变材料和石膏材料之间的不浸润性以及相变材料和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
其中，建筑板本体1至少具有一侧表面为内饰面，内饰面所在的金属导热架表面还铺设有一层金属网布4，金属网布4嵌合固定在建筑板本体的凝胶材料中。
这样，建筑板使用时，内饰面位于房间内侧，金属网布的存在能够进一步极大地提高房间内热量到金属导热架之间的传导效率；同时金属网布的存在还能够提高建筑板表面硬度，提高表面质量。
其中，金属网布4外表面还设置有一层石墨粉材料涂层5。
石墨粉涂层可以更好地传导热量，提高建筑板材表面辐射吸收率，使其在近红外和远红外段材料表面辐射吸收率大于90%，发射率大于92%；而且还可以提高建筑板材表面致密性，提高板材表面装饰效果。
其中，石墨粉材料涂层5表面还设置有一层装饰层6。
装饰层可以更好地提高板材的外观，提高其装饰性。装饰层具体可以为喷涂的釉面层或者图案层。
本实施方式中，上述的相变材料颗粒为包含以下质量份比例物质的固体混合物，包括石蜡75-80份（最优78份）、高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、二氧化硅1.3-3份（最优2.2份）、碳材料4-5.5份（最优为4.8份）。
相变材料颗粒采用上述比例的的原料制备，其中石蜡作为相变材料主体占据绝对多数比例，保证相变的效果，高密度聚乙烯和二氧化硅作为支撑材料，可以更好地提高材料强度以及应用的板材强度，可以更好地实现造粒，碳材料保持为石墨态，可以更好地提高相变材料颗粒自身导热性能，使其制得产品当量导热系数能够大于0.73W/(m℃)，相变潜热能够大于112kJ/kg，极大地满足使用要求。故上述组成配比的相变颗粒材料，具有蓄放热以传热效果优异，相变温度区域恰好为27℃左右的人体适宜温度范围，同时该原料的相变材料在液化状态时和作为凝胶材料的石膏具有良好的不浸润性，保证其工作的稳定等特点。
其中，相变材料颗粒的粒径大小为8-10mm
采用该粒径大小的相变材料颗粒，自身生产制备时方便造粒，使用于建筑板时方便和凝胶材料混合均匀，同时在建筑板制造过程中，较小的粒径更加方便通过振动使得材料颗粒向建筑板中的金属导热架吸合靠拢。
其中，相变材料颗粒中还含有3-15质量份比例（或者质量占比3-15%）的磁粉材料。
这样，制得的相变材料颗粒含有一定的磁性，使其在应用于相变蓄热板材时，在板材制备过程中，可以更好地和金属导热架吸合相贴，提高相变材料颗粒到金属导热架之间的导热效果。
其中，相变材料颗粒采用包括以下质量份比例的原料制得，制备原料包括石蜡75-80份（最优78份）、高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、硅藻土0.5-1.5份（最优为1份）和硅石粉0.8-1.5份（最优为1.2份）、石墨4-5.5份（最优为4.8份）和磁粉3-15份（最优为8份）。
这样，相变材料颗粒中的二氧化硅原料采用添加硅藻土和硅石粉两种材料获得，可以更好地提高石蜡相变材料骨架强度和混合材料的均匀分散性，以及材料的阻燃性能。相变颗粒材料中的碳材料由石墨获得。这样不仅仅可以利于相变材料颗粒自身导热性能的增加，而且可以利用石墨的多孔特性，在制备过程中负载其余材料完成混合，提高材料混合效果。
其中，相变材料颗粒制备时，先单独将石墨材料和磁粉材料混合，然后再混合其余材料并进行造粒。
这样，先混合石墨和磁粉，使得磁粉材料能够负载于石墨的孔隙内，再混合其余材料，能够保证磁粉在材料混合时分布均匀，同时能够平衡质量，避免因为磁粉比重大，石墨比重轻而导致物料在熔融态造粒时产生分层现象。保证了造粒得到相变材料颗粒的质量。
具体地说，上述相变材料颗粒具体依靠以下的制备方法制备：a获取以下质量份比例的原料：粉末状石蜡75-80份（最优78份）、粉末状的高密度聚乙烯13-17份（最优为15份）、硅藻土0.5-1.5份（最优为1份）、硅石粉0.8-1.5份（最优为1.2份）以及可膨胀石墨粉4-5.5份（最优为4.8份）和磁粉材料3-15份（最优为7份）；b先将可膨胀石墨粉加热使其膨胀，然后在保持膨胀状态下加入磁粉材料搅拌均匀，完成石墨对磁粉材料的负载；c然后加入石蜡继续搅拌，石墨温度回落并逐渐缩小过程中加入其余原料继续搅拌均匀；d将c步骤得到的仍然呈流动状态的混合物倒入造粒机进行造粒。
这样，先采用可膨胀的石墨粉加热后使其膨胀，体积增大，然后加入磁粉材料搅拌，可以很好地使得磁粉材料进入到石墨孔隙深处，完成对磁粉材料的负载。然后加入粉末状的石蜡，利用膨胀的石墨的温度，使得石蜡快速熔化并进入到石墨孔隙内将磁粉材料堵住；随着石墨温度下降，石墨体积逐渐缩小恢复至正常体积比例，将多余部分石蜡从石墨孔隙中挤出，形成以石蜡占据主要体积比例的流体状混合物，然后加入其余原料可以更好地在流体状石蜡中搅拌均匀，再进行造粒。故本方法能够利用膨胀石墨的特性，更好地完成对磁粉材料的负载，以及和石蜡材料的融合，极大地提高了物料分布的均匀性，保证了造粒的质量。
其中，步骤b中采用将可膨胀石墨在800℃的马弗炉（RIMG0114)内处理30 秒，完成膨胀加热。
这样，具有操作方便快捷简单的优点，石墨可膨胀至300-500倍大小，方便实现对磁粉材料的负载以及和石蜡材料的融合。当然实施时，也可以采用其它的加热设备进行加热。
其中，d步骤中，采用双螺杆挤出式造粒机进行造粒。
双螺杆挤出式造粒机为成熟现有设备，其自身具有加热功能，能够保证物料在130-140℃左右的熔融共混状态下进行造粒，更好地满足相变材料颗粒自身对造粒的特性要求，同时该设备造粒时自带搅拌功能，更好地保证物料的均匀混合。
经检测上述方式制得的相变材料，其当量导热系数能够大于0.73W/(m℃)，相变潜热能够大于112kJ/kg，能够很好地满足建筑相变蓄热板材使用要求。
本实施方式中，上述的相变蓄热板材，按照以下制备方法制备，包括以下步骤：1）先制得三维立体网架结构的铁磁性金属的金属导热架（即上述金属导热架），将金属导热架平铺置于板材成形模具的型腔中；2）将凝胶材料加入含有磁粉成分的相变材料颗粒（即上述相变材料颗粒）和对应的水混合搅拌均匀成流体状混合物，并倒入到模具型腔中，流平；3）在板材成形模具上安装振动器，在流体状混合物倒入模具型腔过程中对板材成形模具进行振动，并在倒入完毕后保持振动一段时间；4）待凝胶材料固化成形后拆模。
这样，本相变蓄热板材制备过程中，依靠铁磁性的金属导热架和含有磁粉成分的相变材料颗粒之间的吸合性能，在浇筑时采用振动的方式，使得相变材料颗粒能够紧密吸合到金属导热架上。这样最终获得的相变蓄热板材，能够更好地依靠金属导热架实现板材内部各处相变材料颗粒相互之间，以及板材内部和外表面之间的热量传导，极大地提高了板材的导热性能。
其中，2）步骤中采用的凝胶材料主要为无水石膏粉，并按照以下质量份配比添加，相变材料颗粒65-75份（最优为70份），无水石膏粉25-30份（最优为27份）。
这样，利用无水石膏的水化反应，结合结晶水生成二水硫酸钙实现固化，制得板材为石膏板。石膏板能够降低成本，并保证板材具有足够硬度。同时，石膏材料水化过程中会放出大量热量，该热量使得相变材料颗粒吸热液化，而此时板材尚未完全固化，从而可以利用相变材料和石膏材料之间的不浸润性以及相变材料和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
其中，凝胶材料中还添加了质量份1-5份（最优为3份）比例的石墨粉。
这样，加入的石墨粉能够提高凝胶材料导热性能和发射率，提高提高凝胶材料的阻燃性能。
其中，2）步骤中，流体状混合物倒入到模具型腔后，流平至恰好没过金属导热架，再在金属导热架上方铺设一层金属网布，并依靠凝胶材料将金属网布固化成形为一体。
这样，设置的金属网布可以更好地提高板材表面和内部的热传递效果，还可以很好地强化板材表面硬度和质量。
其中，3）步骤中，流体状混合物倒入模具型腔中并流平后，在振动过程中对模具型腔内部温度进行控制，使得流体状混合物内部温度高于相变材料颗粒的相变温度并持续10-100秒后停止振动和温度保持。
这样使得在板材尚未固化时，内部的相变材料颗粒吸热液化，利用相变材料颗粒和金属导热架之间的吸合性能，使得相变材料和金属导热架之间由原本点接触的相贴状态，转化为面接触的相贴合状态。这样待板材最终固化成形后，相变材料和金属导热架之间贴合及其紧密，故极大地提高了从金属导热架到相变材料之间的导热效果。
其中，3）步骤中，对模具型腔内部温度的控制保持，依靠模具上安装的电加热模块实现。这样，方便实现控制。
其中，还包括5）步骤，在4）步骤拆模获得的建筑板本体上表面涂刷或者喷涂一层石墨粉料涂层。
这样石墨粉涂层可以更好地传导热量，提高建筑板材表面辐射吸收率，而且还可以提高建筑板材表面致密性，提高板材表面装饰效果。
其中，石墨粉材料涂层表面再设置一层装饰层。
装饰层可以更好地提高板材的外观，提高其装饰性。装饰层具体可以为喷涂的釉面层或者图案层。
经试验最终获得板材当量导热系数能够达到2W/(m℃)，相变潜热能够达到112kJ/kg，能够很好地满足建筑相变蓄热板材要求。
综上所述，本发明具有蓄放热材料的蓄放热效率较高，能够更加高效可靠地实现房间温度调控，更有利于节约能源等优点。
Claims (10)
1.一种建筑用相变蓄热板材，包括建筑板本体，建筑板本体内部封装设置有若干相变材料颗粒；其特征在于，建筑板本体内还内嵌设置有金属导热架；金属导热架沿建筑板本体整体空间区域设置；建筑板本体内部的相变材料颗粒和金属导热架相贴设置。
2.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，金属导热架包括若干层上下间隔设置的水平网架，各层水平网架之间具有纵横交错布置的竖向网架，使得金属导热架整体构成三维立体网架结构。
3.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，金属导热架为铁磁性金属材料制得。
4.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，建筑板本体为石膏板；建筑板本体至少具有一侧表面为内饰面，内饰面所在的金属导热架表面还铺设有一层金属网布，金属网布嵌合固定在建筑板本体的凝胶材料中。
5.如权利要求4所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，金属网布外表面还设置有一层石墨粉材料涂层；石墨粉材料涂层表面还设置有一层装饰层。
6.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，相变材料颗粒中还含有质量占比3-15%的磁粉材料。
7.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，相变材料颗粒采用包括以下质量份比例的原料制得，制备原料包括石蜡75-80份、高密度聚乙烯13-17份、硅藻土0.5-1.5份和硅石粉0.8-1.5份、石墨4-5.5份和磁粉3-15份。
8.如权利要求7所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，上述相变材料颗粒具体依靠以下的制备方法制备：a获取以下质量份比例的原料：粉末状石蜡75-80份、粉末状的高密度聚乙烯13-17份、硅藻土0.5-1.5份、硅石粉0.8-1.5份以及可膨胀石墨粉4-5.5份和磁粉材料3-15份；b先将可膨胀石墨粉加热使其膨胀，然后在保持膨胀状态下加入磁粉材料搅拌均匀，完成石墨对磁粉材料的负载；c然后加入石蜡继续搅拌，石墨温度回落并逐渐缩小过程中加入其余原料继续搅拌均匀；d将c步骤得到的仍然呈流动状态的混合物倒入造粒机进行造粒。
9.如权利要求1所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，所述相变蓄热板材，按照以下方法制备，包括步骤：1）先制得三维立体网架结构的铁磁性金属的金属导热架，将金属导热架平铺置于板材成形模具的型腔中；2）将凝胶材料加入含有磁粉成分的相变材料颗粒和对应的水混合搅拌均匀成流体状混合物，并倒入到模具型腔中，流平；3）在板材成形模具上安装振动器，在流体状混合物倒入模具型腔过程中对板材成形模具进行振动，并在倒入完毕后保持振动一段时间；4）待凝胶材料固化成形后拆模。
10.如权利要求9所述的建筑用相变蓄热板材，其特征在于，2）步骤中采用的凝胶材料主要为无水石膏粉，并按照以下质量份配比添加，相变材料颗粒65-75份，无水石膏粉25-30份；凝胶材料中还添加了质量份1-5份比例的石墨粉；
2）步骤中，流体状混合物倒入到模具型腔后，流平至恰好没过金属导热架，再在金属导热架上方铺设一层金属网布，并依靠凝胶材料将金属网布固化成形为一体；
3）步骤中，流体状混合物倒入模具型腔中并流平后，在振动过程中对模具型腔内部温度进行控制，使得流体状混合物内部温度高于相变材料颗粒的相变温度并持续10-100秒后停止振动和温度保持；
还包括5）步骤，在4）步骤拆模获得的建筑板本体上表面涂刷或者喷涂一层石墨粉料涂层。
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