專利名稱：蓄能建筑材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑材料及其制備方法，特別是一種蓄能建筑材料及其制備方法。
背景技術：
節能與環保是能源利用領域中最重要的課題，利用相變材料的相變潛熱進行能量的儲存(蓄冷、蓄熱)是一項新型環保節能技術。相變材料在其本身發生相變的過程中，吸收環境的熱(冷)量，并在需要時向環境放出熱(冷)量，從而達到控制周圍環境溫度和節能的目的。它在建筑節能、太陽能利用、制冷空調、熱能回收等領域都有廣泛的應用前景。
相變蓄能材料是一種熔化時吸熱、凝結時放熱的材料。液態相變蓄能材料靠表面張力保持在多空隙的主體材料中。因為潛熱比顯熱大得多，所以在建筑材料中加入少量(重量百分比5-30％)相變蓄能材料，即可對其蓄熱能力產生很大的影響。
目前常用的相變蓄能材料主要包括無機物和有機物兩大類。絕大多數無機物相變蓄能材料具有腐蝕性，而且在相變過程中具有過冷和相分離的缺點，影響了其蓄能能力；而有機物相變蓄能材料不僅腐蝕性小、在相變過程中幾乎沒有相分離的缺點，且化學性能穩定、價格便宜。但有機物相變蓄能材料普遍存在導熱系數低的缺點，致使其在蓄能系統的應用中傳熱性能差、蓄能利用率低，從而降低了系統的效能。
發明內容
本發明的目的是針對上述蓄能材料存在的不足而提供的一種蓄能建筑材料及其制備方法，它是將有機相變蓄能材料與合適的建筑基體材料復合，強化蓄、放熱過程的傳熱，并解決蓄能材料液相的泄漏和腐蝕問題。
本發明的技術方案是一種蓄能建筑材料，由癸酸、月桂酸組成的混合物與建筑基體材料復合而成，癸酸與月桂酸按質量比(1～8)∶1。
其中，癸酸，分子式為C10H20O2，分子量為172.26，凝固點≥29℃，折光率為1.4275-1.4295。
月桂酸，分子式為C12H24O2，分子量為200.32，熔點范圍為41-45℃。
本發明的制備方法是將癸酸和月桂酸分別加熱至60-70℃，待它們完全熔化后，按上述的比例范圍混合形成一種癸酸和月桂酸的共熔混合物(相變蓄能材料)；再將該共熔混合物加熱至完全熔化狀態，復合到建筑基體材料中，形成一種蓄能建筑材料。
相變蓄能材料與建筑基體材料復合的方法有如下兩種1、將普通石膏板、混凝土板和泡沫板等在40±5℃的溫度下保溫3-5小時，然后浸入盛有相變蓄能材料的儲槽中，在40±5℃的溫度下浸泡5～10分鐘(視板的大小而定)。浸漬前后將所有板稱重，以確定相變蓄能材料的吸收率。
2、將相變蓄能材料封入微型膠囊中，然后將這些微型膠囊填充到或裝入空心混凝土磚塊中，制成含相變蓄能材料的混凝土建筑材料。
本發明在空調房間中的工作機理如下在空調房間進行制冷降溫時，若房間的冷負荷小于空調機組的冷量，房間的溫度將降低，當房間內的溫度降低到低于蓄能材料的相變溫度時，蓄能材料開始凝固放熱，將房間內多余的冷量儲存起來。當空調機組停機時，房間內的溫度開始慢慢回升，當房間內溫度上升到蓄能材料的相變溫度時，相變蓄能材料開始吸熱熔化，維持房間內溫度在一定的范圍內。同樣道理，在空調房間進行制熱升溫時，若房間的熱負荷小于空調機組的制熱量，房間的溫度將升高，當房間內的溫度升高到高于蓄能材料的相變溫度時，蓄能材料開始熔化吸熱，將房間內多余的熱量儲存起來。當空調機組停機時，房間內的溫度開始慢慢下降，當房間內溫度下降到蓄能材料的相變溫度時，相變蓄能材料開始凝固放熱，維持房間內溫度在一定的范圍內。
在夜間電網低谷時間(同時也是空調負荷很低的時間)，空調機組可以開機制冷并將冷量儲存在相變蓄能材料中，蓄能材料因儲存冷量而凝固成固體；待白天電網高峰用電時間(同時也是空調負荷高峰時間)，再將冷量釋放出來滿足高峰空調負荷的需要，而蓄能材料則由固相熔化成液相。這樣，空調機組的大部分耗電發生在夜間用電低谷期，從而實現用電負荷“移峰填谷”。同樣道理，在夜間電網低谷時間(同時也是空調負荷很低的時間)，空調機組可以開機制熱并將熱量儲存在相變蓄能材料中，蓄能材料因儲存熱量而熔化成液體；待白天電網高峰用電時間(同時也是空調負荷高峰時間)，再將熱量釋放出來滿足高峰空調負荷的需要，而蓄能材料則由液相凝固成固相。
本發明與現有技術相比，其顯著優點是1、有助于使室內保持需要的溫度和濕度，而且可以均衡或者部分消除采暖和空調負荷，或者將高峰負荷轉移到低谷，因此可以降低建筑物采暖和空調能耗。2、可以有效地吸收和儲存建筑物所獲得的一些低溫熱能，如人和機器放出的熱量、可回收利用的工業廢熱、建筑物日間從外界吸收而夜間釋放于環境的熱量以及太陽能系統白天收集的熱量等，然后慢慢釋放出來，因此可以調整這些能量在供給和需求時間上的不一致性。3、可提高建筑物的熱慣性，使室內溫度變化幅度減小，因此可使采暖和空調設備減少開停次數，從而使這些設備的運行效率得到提高。另外，由于建筑物熱慣性的提高而使采暖和空調負荷比較均衡，即減少高峰負荷。這樣，對同一建筑物就可選用較小的采暖和空調設備，由此可降低設備購置和維護費用。4、該蓄冷材料無毒、無腐蝕性，無過冷和相分離現象，相變體積變化小，性能穩定、重復性好，可長期使用。5、該蓄冷材料制備方法簡單，相變溫度范圍可根據需要進行調節，具有較好的靈活性。6、在建筑節能領域，通過墻體材料與蓄能材料復合，可以增加建筑物的溫度調節能力，達到節能和舒適的目的。該蓄能材料的相變溫度(19-24℃)與房間內的調節溫度(18-25℃)相吻合，相變潛熱較高(120-150 kJ/kg)，無過冷和相分離現象，無毒、無腐蝕性，性能穩定、重復性好。
四
附圖是本發明所述的癸酸、月桂酸加熱熔化后混合成共熔混合物的相變溫度和相變潛熱示意圖(用示差掃描量熱儀測得)。
五具體實施例方式
實施例1將癸酸和月桂酸按質量比2∶1加熱熔化后混合成共熔混合物，附圖所示為其相變溫度和相變潛熱(用示差掃描量熱儀測得)。經測定其熔化溫度為23.891℃，熔化潛熱為136.215 kJ/kg，凝固溫度為19.596℃，凝固潛熱為135.951 kJ/kg。
再將該共熔混合物加熱至完全熔化狀態，復合到建筑基體材料中。制備過程中，將普通石膏板在40±5℃的溫度下保溫5小時，然后浸入盛有相變蓄能材料的儲槽中，在40±5℃的溫度下浸泡8分鐘。浸漬前后將所有板稱重，以確定相變蓄能材料在建筑基體材料中的吸收率。該蓄能石膏板的平均吸收率為27.5％。
實施例2癸酸和月桂酸按質量比1∶1加熱熔化后混合成共熔混合物，建筑基體材料為混凝土板，先將共熔混合物封入膠囊中，然后將膠囊填充到或裝入建筑基體材料中。
實施例3癸酸和月桂酸按質量比8∶1加熱熔化后混合成共熔混合物，建筑基體材料為泡沫板。其余同實施例1。
權利要求
1.一種蓄能建筑材料，由癸酸、月桂酸組成的混合物與建筑基體材料復合而成，癸酸與月桂酸按質量比(1～8)∶1。
2.根據權利要求1所述的蓄能建筑材料，其特征在于所述的混合物浸漬在建筑基體材料中。
3.根據權利要求1所述的蓄能建筑材料，其特征在于所述的混合物填充在建筑基體材料中。
4.根據權利要求3所述的蓄能建筑材料，其特征在于所述的混合物封入膠囊中，膠囊填充在建筑基體材料中。
5.根據權利要求1、2或3所述的蓄能建筑材料，其特征在于所述的建筑基體材料為石膏板、混凝土板或泡沫板。
6.權利要求1所述的蓄能建筑材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將癸酸和月桂酸分別加熱熔化后，按所述的比例混合形成共熔混合物；(2)將所述的共熔混合物加熱至熔化狀態后，復合到建筑基體材料中，即形成蓄能建筑材料。
7.根據權利要求6所述的蓄能建筑材料的制備方法，其特征在于在步驟(2)中，所述的復合方法是先將建筑基體材料保溫，然后放入盛有共熔混合物的儲槽中浸泡。
8.根據權利要求7所述的蓄能建筑材料的制備方法，其特征在于建筑基體材料保溫的溫度為40±5℃，保溫時間為3-5小時，浸泡溫度為40±5℃。
9.根據權利要求6所述的蓄能建筑材料的制備方法，其特征在于在步驟(2)中，所述的復合方法是先將共熔混合物封入膠囊中，然后將膠囊填充到或裝入建筑基體材料中。
全文摘要
本發明公開了一種蓄能建筑材料，由癸酸、月桂酸組成的混合物與建筑基體材料復合而成，癸酸與月桂酸按質量比(1～8)∶1。本發明的制備方法是將癸酸和月桂酸分別加熱，待它們完全熔化后，按上述的比例范圍混合形成一種癸酸和月桂酸的共熔混合物；再將該共熔混合物加熱至完全熔化狀態，復合到建筑基體材料中，形成一種蓄能建筑材料。在建筑節能領域，通過墻體材料與蓄能材料復合，可以增加建筑物的溫度調節能力，達到節能和舒適的目的。該蓄能材料的相變溫度(19－24℃)與房間內的調節溫度(18－25℃)相吻合，相變潛熱較高(120－150kJ/kg)，無過冷和相分離現象，無毒、無腐蝕性，性能穩定、重復性好。
文檔編號C04B24/00GK1594192SQ20041004138
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月15日 優先權日2004年7月15日
發明者方貴銀, 李輝 申請人:南京大學