CN117488981A - 具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，外墙结构从内到外依次为墙体层、定型相变板层及隔热层，其中：墙体层设有基板、按压自锁基座；定型相变板层，通过按压自锁基座与墙体层相连接，其包括定型复合相变墙板和复合相变材料，定型复合相变墙板由若干个聚碳酸酯中空板模块化拼装组成，聚碳酸酯中空板开设有第一凹槽、第二凹槽；复合相变材料填充至述聚碳酸酯中空板的第一凹槽内，且复合相变材料由相变材料利用多孔的吸附基质制成；隔热层，包括至少一组隔热墙板，每组隔热墙板的隔热板至少部分插入于第二凹槽内。本发明的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，能够满足不同应用场景的相变温度需求，且便于装卸。
Description
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，具体涉及具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构。
背景技术
能源是人类生存的基石和社会发展的基础，随着我国工业技术的快速发展，对能源的需求呈现上升趋势。其中，建筑领域在社会总能源消耗中占有较大比重，约占社会总能耗的30％。而且随着生活水平的提高，人们对室内热环境提出更高要求，这将继续提高建筑能耗比重，从而加速能源的枯竭。因此，发展建筑节能技术势在必行，是建筑领域的研究重点。
相变材料作为一种具有储热能力的功能材料，能在几乎恒定温度下通过相态变化储存和释放大量热。将其应用在建筑领域，与建筑材料结合在一起，可以有效地改善建筑围护结构的热工特性，从而减少室内温度的波动，将室温控制在人体热舒适区域，降低使用空调等大功率电器的概率，从而达到节能的目的。然而，研究表明，现有技术中关于相变材料作为相变储能墙板在建筑领域的应用，其结构较为简单，不能满足不同应用场景的相变温度需求，导致调节室内温度效果不佳，且安装和拆卸较为麻烦，后期维修和更换成本较高，很难推广应用。
因此，目前亟需能够满足不同应用场景的相变温度需求，且便于装卸的相变材料层外墙结构解决上述问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种导热系数低、隔热效果良好的隔热板和提高蓄热节能效果、施工方便、可进行模块化生产安装和更换的装配式按压自锁定型相变材料墙板，该定型相变材料墙板中的复合相变材料可根据温度调节剂掺量的大小，实现相变温度在一定范围内可调，克服了该相变墙板在不同应用场景使用中存在的弊端。
为实现上述发明目的，本发明提供了具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，所述外墙结构从内到外依次为墙体层、定型相变板层及隔热层，其中：
墙体层，其由烧结砖采用实心堆砌法横竖交替堆砌而成，且所述墙体层设有基板，所述基板设有至少一组按压自锁基座；
定型相变板层，其通过按压自锁基座与墙体层相连接，所述定型相变板层包括定型复合相变墙板和复合相变材料，所述定型复合相变墙板由若干个聚碳酸酯中空板模块化拼装组成，所述聚碳酸酯中空板开设有第一凹槽、第二凹槽；所述复合相变材料填充至所述聚碳酸酯中空板的第一凹槽内，且所述复合相变材料由相变材料利用多孔的吸附基质制成，其中，所述相变材料至少由五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠和温度调节剂，按质量百分比计，五水硫代硫酸钠68％～78％、三水醋酸钠18％～22％、温度调节剂1％～14％；
隔热层，包括至少一组隔热墙板，每组隔热墙板由至少两个隔热板通过模块化拼装组成，其中，每组隔热墙板的隔热板的一端至少部分插入于聚碳酸酯中空板的第二凹槽内。
进一步地，所述基板开设有第一安装孔，通过第一紧固件穿过所述第一安装孔将所述按压自锁基座固定于墙体层上。
进一步地，所述按压自锁基座垂直于墙体方向的一端设有外接开口，所述按压自锁基座内设有滑板、复位单元、拉杆和自锁钩板，所述滑板通过滑板轨轮与按压自锁基座滑动连接，且所述滑板开设有心型移动导槽；所述复位单元分别安装于按压自锁基座内及滑板上，所述拉杆安装于按压自锁基座内，所述自锁钩板与滑板相连接。
进一步地，所述按压自锁基座还设有钩板导轨，且所述钩板导轨的一端沿高度方向高于所述钩板导轨的另一端；所述自锁钩板设有钩板导轮，所述自锁钩板通过钩板导轮与钩板导轨滑动连接，且所述钩板导轮沿钩板导轨的滑动方向运动。
进一步地，所述聚碳酸酯中空板还设有固定槽，所述固定槽安装有固定卡座，所述固定卡座的一端设有固定卡板，且所述固定卡板设有第二安装孔，所述固定卡座的另一端设有推板，且所述推板开设有锁止槽；其中，通过将第二紧固件穿过第二安装孔和聚碳酸酯中空板的固定凹槽，将固定卡座固定于聚碳酸酯中空板上。
进一步地，所述隔热层设计有密封盖板，通过所述密封盖板控制每组隔热墙板密封不渗水；所述隔热板采用岩棉保温板、石墨聚苯板、挤塑聚苯板中的至少一种组成。
进一步地，所述按压自锁基座采用铝合金材料制成。
进一步地，所述固定卡座采用铝合金材料制成。
进一步地，所述定型相变板层分别采用装配式按压自锁，通过横向无缝、纵向裁切成型的模块化安装方式，无需胶封；所述定型相变板层各块的聚碳酸酯中空板尺寸规格可根据需要定制。
进一步地，所述定型相变板层各块的尺寸规格可根据需要定制。
进一步地，所述定型相变板层各块的尺寸规格被设定为600×600mm，厚度为20～40mm。
进一步地，所述复合相变材料至少由以下原料组成：相变材料50％～60％、成核剂2％～6％、无机多孔载体40％～50％。
进一步地，所述成核剂采用纳米氧化铝、纳米氮化铝、碳粉、六水氯化锶、九水硅酸钠、膨胀石墨中的一种或者几种混合物；所述无机多孔载体，孔容为0.05～0.20cm3/g，比表面积为25～400m2/g，导热系数0.01～0.25W/m-1·K。
进一步地，所述复合相变材料相变温度为35～50℃，焓值为150～300J/g，过冷度小于2℃，无相分离。
进一步地，所述的温度调节剂采用同时具有羰基和氨基的化合物，其中，所述化合物为甘氨酸、丙氨酸、尿素、甲酰胺、乙酰胺中的至少一种，所述化合物与所述五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠两种相变材料分子上的氧原子或氢原子形成氢键，削弱所述五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠相变材料之间的化学键合力，使所述三元体系相变材料的相变温度实现可调节。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、按压式自锁设计能够方便地对任何一块定型复合相变板进行拆卸或者更换，无需复杂的施工工序，能够根据需要进行灵活的维护和改进，无需拆除整个墙体，从而节省时间和成本，为建筑外墙的升级和维护提供了便利。
2、能够减少外围环境热量向室内传递，降低室内温度的波动，起着良好的保温效果，以此维持室内温度的稳定，进而有助于减少取暖和冷却系统的使用，提高能源效率；
3、可根据温度调节剂掺量的大小，实现相变温度在一定范围内可调，克服了该相变墙板在不同应用场景使用中存在的弊端。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明所构建具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构体总体布置图；
图2是本发明定型相变墙板的构造示意图；
图3是本发明密封盖板示意图
图4是本发明卡座的构造示意图；
图5是本发明基座的内部构造示意图；
图6是本发明基座的总体结构布置图；
图7是本发明制备的定形复合相变材料的DSC曲线；
说明书附图标记说明：1、墙体层，2、定型相变板层，3、隔热层，10、基板，11、按压自锁基座，20、定型复合相变墙板，30、隔热墙板，100、第一安装孔，101、第一紧固件，110、滑板导轨，111、滑板，112、第一卡柱，113、第二卡柱，114、复位弹簧，115、拉杆，116、自锁钩板，117、滑板轨轮，118、钩板导轨，119、钩板导轮，121、第一轨道，122、第二轨道，123、第三轨道，124、导心，125、导前，126、第一卡板，127、第二卡板，200、聚碳酸酯中空板，201、第一槽板，202、第二槽板，203、第三槽板，204、固定槽，220、固定卡板，221、第二安装孔，222、推板，223、锁止槽，224、第二紧固件，300、隔热板，301、密封盖板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参考图1-图6所示，在一些实施例中，所涉及的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构从内到外至少由墙体层1、定型相变板层2及隔热层3几个部分构成。
墙体层1
所述墙体层1由烧结砖采用实心堆砌法横竖交替堆砌而成；参考图1所示，所述墙体层1的外侧与按压自锁基座11的基板10相连，所述按压自锁基座11垂直于墙体的方向设有外接开口。
具体而言，参考图6所示，所述基板10开设有第一安装孔100，通过第一紧固件101穿过所述第一安装孔100将所述按压自锁基座11固定于墙体层1上，以此通过基板10将所述按压自锁基座11与所述墙体层1的外侧相连。
定型相变板层2
参考图2所示，所述定型相变板层2通过按压自锁基座11与墙体层1相连接，所述定型相变板层2包括定型复合相变墙板20和复合相变材料，通过定型相变板层2进一步削弱外围温度的传递，同时降低室内温度的波动，起着良好的保温效果。
具体而言，参考图2所示，所述定型复合相变墙板20由若干个聚碳酸酯中空板200模块化拼装组成，所述聚碳酸酯中空板开设有第一凹槽、第二凹槽；其中每组定型复合相变墙板20的聚碳酸酯中空板200划分为5行28列的矩阵形式，外侧均设有第一槽板201、第二槽板202及第三槽板203，每组槽板开设有固定槽204，其中每组固定槽204内均预埋颗六角防松螺母，以此安装有固定卡座，通过固定卡座与墙体层1外侧的按压自锁基座11插接。
其中，所述聚碳酸酯中空板200各块的尺寸规格由作业人员根据实际需求进行定制，在本实施例中，所述聚碳酸酯中空板200被设定为600×600mm，厚度为20～40mm。
在具体实施过程中，参考图4所示，所述固定卡座的一端为固定卡板220设计，所述固定卡板220开设有至少两个第二安装孔221，在将固定卡座装入固定槽204后，通过第二紧固件224啮合穿过固定槽204内均预埋的六角防松螺母，将固定卡座固定在聚碳酸酯中空板200的一侧；所述固定卡座的另一端为推板222设计，所述推板222下方设有锁止槽223。
具体而言，所述复合相变材料填充至所述聚碳酸酯中空板200的第一凹槽内，且所述复合相变材料由相变材料利用多孔的吸附基质制成，其中，所述相变材料至少由五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠和温度调节剂，通过预设比例制备成。
隔热层3
参考图1、图2所示，所述隔热层3包括至少一组隔热墙板30，每组隔热墙板30由至少两个相同尺寸的隔热板300通过模块化拼装组成，其中，每组隔热墙板30的隔热板300的一端至少部分插入于聚碳酸酯中空板200的第二凹槽内。
其中，所述隔热板300采用岩棉保温板、石墨聚苯板、挤塑聚苯板中的至少一种组成。
具体而言，所述隔热板300填充有岩棉保温板、石墨聚苯板、挤塑聚苯板中的至少一种，以此削弱一部分外围环境进入建筑内部的温度，起着隔热作用。也就是说，聚碳酸酯中空板分为内外两部，内侧凹槽是填充复合相变材料，外侧凹槽则是将隔热板插入其中，内外两侧形成一个系统，详细可以参考图2。
在一些实施例中，参考图5所示，所述按压自锁基座11内设有滑板111导轨110、滑板111、复位单元、拉杆115和自锁钩板116，所述滑板111通过滑板111轨轮与按压自锁基座11的滑板111导轨110滑动连接，且所述滑板111开设有心型移动导槽；所述复位单元分别安装于按压自锁基座11内及滑板111上，所述拉杆115安装于按压自锁基座11内，所述自锁钩板116与滑板111相连接。
具体而言，参考图5所示，所述复位单元包括第一卡柱112、第二卡柱113和复位弹簧114，所述第一卡柱112安装于按压自锁基座11内，所述第二卡柱113安装于滑板111上，所述复位弹簧114的两端分别与第一卡柱112和第二卡柱113相连接。
在一些实施例中，参考图5所示，所述按压自锁基座11还设有钩板导轨118，且所述钩板导轨118的一端沿高度方向高于所述钩板导轨118的另一端；所述自锁钩板116设有钩板导轮119，所述自锁钩板116通过钩板导轮119与钩板导轨118滑动连接，且所述钩板导轮119沿钩板导轨118的滑动方向运动。
在具体实施过程中，所述隔热层3及定型相变板层2的安装过程如下：
将若干个隔热板300通过模块化拼装成若干组隔热墙板30，进而将每组隔热墙板30的隔热板300的一端紧密贴合地插进聚碳酸酯中空板200的第二凹槽内，完成隔热层3与定型相变板层2的安装。
然后，将定型相变板层2的各个槽板通过固定卡座分别插入匹配的按压自锁基座11的外接开口内，所述定型相变板层2的推板222会推动滑板111向墙体层1方向运动，进而拉杆115会自动沿着心型移动导槽的第一轨道121进入第二轨道122，同时自锁钩板116沿着钩板导轨118上升，松开定型相变板层2后，在复位弹簧114的作用下，拉杆115回到心型移动导槽的导心124凹槽处被锁定，推板222的锁止槽223被自锁钩板116锁住，定型相变板层2进入自锁状态，完成定型相变板层2与墙体层1的安装。
当外墙结构定期更换或维修需要拆卸时，再一次按定型相变板层2的上对应槽板的位置，匹配的拉杆115会自动沿着心型移动导槽的导前125移动至顶端，松开之后，在复位弹簧114的作用下，拉杆115沿着心型移动导槽的第三轨道123回到起点，滑板111复位至最初的位置，定型相变板层2进入解锁状态。
以此，定型相变板层2的装配过程采用装配式按压自锁，通过横向无缝、纵向裁切成型的模块化安装方式，无需胶封。
在一些实施例中，参考图5所示，所述心型移动导槽中分别在拐弯处设置有第一卡板126和第二卡板127的台阶式结构，拉杆115在自锁或者解锁状态下只能沿着特定轨迹运动而不能逆行。
在一些实施例中，参考图3所示，所述隔热墙板30设计有密封盖板301，通过密封盖板301控制每组隔热墙板30密封不渗水。
具体而言，本申请中的第一紧固件101、第二紧固件224包括但不仅限于螺柱、螺钉、螺栓、螺母、固定销、铆钉、焊钉等能够紧固结构的零件，具体由作业人员根据实际需要进行选用。
在一些实施例中，所述复合相变材料各组分具体占比如下：按质量百分比计，相变材料为55％、成核剂为3％、硅藻土为42％；其中，相变材料由以下原料组成：五水硫代硫酸钠72％、三水醋酸钠22％、尿素6％；成核剂为纳米氧化铝；硅藻土孔容为0.06cm3/g，比表面积为32m2/g。
在具体实施过程中，所述定型相变板层2的制备过程如下：
首先，将称取的一定比例的五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠、尿素和成核剂在玻璃瓶中混合，置于50～70℃的水浴中加热至完全融化，利用尿素与五水硫代硫酸钠和三水醋酸钠相互作用削弱硫代硫酸钠和醋酸钠与水分子的化学键合力，使熔融混合后的三元体系相变材料的相变温度实现可调节，得到温度可调的无机水合盐基相变材料，备用；
其次，将硅藻土与去离子水混合均匀，放入振荡速率150～200次/min的常温水浴摇床振荡2小时后静置30～60min，倒掉悬浊液，把硅藻土采用真空抽滤后烘干至恒重，放入300～600℃的马弗炉中煅烧3～6小时，煅烧结束后，加入5～8mol/L浓度的盐酸，在振荡速率150～200次/min、40℃恒温水浴摇床中振荡8～12小时，酸洗结束后，将硅藻土上方的悬浊液倒掉，利用去离子水清洗3～6遍，采用真空抽滤后烘干至恒重，备用；
再次，将制备好的相变材料快速倒入硅藻土中，用玻璃棒搅拌10～30min，放入40～70℃的恒温水浴锅中，使被硅藻土自然吸附，结束后静置至室温，得到复合相变材料，备用；
再次，用聚氨酯丙烯酸作为预聚体，Darocur 1173作为光引发剂，甲基丙烯酸羟乙酯作为活性稀释剂，按照质量比40:10:50配置前驱液，均匀喷洒在制备好的复合相变材料表面，打开800瓦的紫外线灯，利用光引发剂在紫外辐射下外层电子发生跃迁成为活性中心(自由基)，进攻预聚体中不饱和基团，使稀释剂和预聚体碳双键断裂发生连锁链增长反应，在复合相变材料表面覆盖一层固化膜，将无机水合盐的结晶水牢牢锁定在硅藻土的孔隙结构内部，得到二次包裹的复合相变材料，将其倒入聚碳酸酯中空板200中压实、密封，得到定型复合相变墙板20。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述外墙结构从内到外依次为墙体层、定型相变板层及隔热层，其中：
墙体层，其由烧结砖采用实心堆砌法横竖交替堆砌而成，且所述墙体层设有基板，所述基板设有至少一组按压自锁基座；
定型相变板层，其通过按压自锁基座与墙体层相连接，所述定型相变板层包括定型复合相变墙板和复合相变材料，所述定型复合相变墙板由若干个聚碳酸酯中空板模块化拼装组成，所述聚碳酸酯中空板开设有第一凹槽、第二凹槽；所述复合相变材料填充至所述聚碳酸酯中空板的第一凹槽内，且所述复合相变材料由相变材料利用多孔的吸附基质制成，其中，所述相变材料至少由五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠和温度调节剂，质量比例为五水硫代硫酸钠68％～78％、三水醋酸钠18％～22％、温度调节剂1％～14％；
隔热层，包括至少一组隔热墙板，每组隔热墙板由至少两个隔热板通过模块化拼装组成，其中，每组隔热墙板的一端至少部分插入于聚碳酸酯中空板的第二凹槽内。
2.根据权利要求1所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述基板开设有第一安装孔，通过第一紧固件穿过所述第一安装孔将所述按压自锁基座固定于墙体层上。
3.根据权利要求2所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述按压自锁基座垂直于墙体方向的一端设有外接开口，所述按压自锁基座内设有滑板、复位单元、拉杆和自锁钩板，所述滑板通过滑板轨轮与按压自锁基座滑动连接，且所述滑板开设有心型移动导槽；所述复位单元分别安装于按压自锁基座内及滑板上，所述拉杆安装于按压自锁基座内，所述自锁钩板与滑板相连接。
4.根据权利要求3所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述按压自锁基座还设有钩板导轨，且所述钩板导轨的一端沿高度方向高于所述钩板导轨的另一端；所述自锁钩板设有钩板导轮，所述自锁钩板通过钩板导轮与钩板导轨滑动连接，且所述钩板导轮沿钩板导轨的滑动方向运动。
5.根据权利要求1所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述聚碳酸酯中空板还设有固定槽，所述固定槽安装有固定卡座，所述固定卡座的一端设有固定卡板，且所述固定卡板设有第二安装孔，所述固定卡座的另一端设有推板，且所述推板开设有锁止槽；其中，通过将第二紧固件穿过第二安装孔和聚碳酸酯中空板的固定凹槽，将所述固定卡座固定于聚碳酸酯中空板上。
6.根据权利要求1所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述隔热层设计有密封盖板，通过所述密封盖板控制每组隔热墙板密封不渗水；所述隔热板采用岩棉保温板、石墨聚苯板、挤塑聚苯板中的至少一种组成。
7.根据权利要求1所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述复合相变材料至少由以下原料组成：相变材料50％～60％、成核剂2％～6％、无机多孔载体40％～50％。
8.根据权利要求7所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述成核剂采用纳米氧化铝、纳米氮化铝、碳粉、六水氯化锶、九水硅酸钠、膨胀石墨中的一种或者几种混合物；所述无机多孔载体，孔容为0.05～0.20cm3/g，比表面积为25～400m2/g，导热系数0.01～0.25W/m-1·K。
9.根据权利要求8所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述复合相变材料相变温度为35～50℃，焓值为150～300J/g，过冷度小于2℃，无相分离。
10.根据权利要求1所述的具备装配式按压自锁定型相变材料层的外墙结构，其特征在于，所述的温度调节剂采用同时具有羰基和氨基的化合物，其中，所述化合物为甘氨酸、丙氨酸、尿素、甲酰胺、乙酰胺中的至少一种，所述化合物与所述五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠两种相变材料分子上的氧原子或氢原子形成氢键，削弱所述五水硫代硫酸钠、三水醋酸钠相变材料之间的化学键合力，使所述三元体系相变材料的相变温度实现可调节。
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