發(fā)布時(shí)間：2019-02-13 10:25

【摘要】：相變材料及相變儲(chǔ)能技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用研究是實(shí)現(xiàn)建筑低能耗行之有效的方法之一,同時(shí)也為太陽能、風(fēng)能等低成本清潔能源在供暖、空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。但是在實(shí)際應(yīng)用中,相變儲(chǔ)能建筑材料存在因熱循環(huán)產(chǎn)生滲漏,使蓄熱效果降低的耐久性問題;相變材料的價(jià)格及其封裝技術(shù)的成本較高,導(dǎo)致單位熱能儲(chǔ)存費(fèi)用偏高的經(jīng)濟(jì)性問題;以及在保證儲(chǔ)熱量的前提下使儲(chǔ)能體更加輕便、小巧的儲(chǔ)能性問題。這三大問題制約了相變儲(chǔ)能建筑材料在應(yīng)用過程中所要達(dá)到的預(yù)期效果。本文在綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,針對(duì)相變建筑材料在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題,以廉價(jià)的石蠟資源作為相變?cè)牧吓c普通建筑材料結(jié)合,圍繞石蠟基相變材料的多元復(fù)合、多孔基體吸附材料的選擇、復(fù)合相變材料的封裝定形、相變儲(chǔ)能建筑材料的制備及其模擬應(yīng)用五方面進(jìn)行深入研究,主要開展了如下工作:1.根據(jù)三元低共熔體系理論對(duì)石蠟基相變材料進(jìn)行復(fù)合,通過溫度-時(shí)間步冷曲線測試和DSC熱性能測試,確定3#石蠟、正構(gòu)十四烷及熔點(diǎn)為48~50℃的固體切片石蠟的最佳配合比為1:2:7,其相變溫度和相變焓分別為24.14℃、159.00J/g,熱性能明顯優(yōu)于固-液混合的二元復(fù)合體系。2.選用膨脹珍珠巖和玻化微珠作為吸附載體時(shí)。相同時(shí)間內(nèi)真空吸附石蠟量約為自然吸附的3~4倍,且玻化微珠吸附能力大于膨脹珍珠巖,掃描電鏡顯示相變材料能夠充滿其孔隙結(jié)構(gòu)。將苯丙乳液和EVA乳液作為封裝材料,通過滲漏率測試對(duì)比,苯丙乳液封裝效果較好。并且采用苯丙乳液封裝后的石蠟/�；⒅槎ㄐ蜗嘧儾牧系馁|(zhì)量損失率遠(yuǎn)小于石蠟/膨脹珍珠巖,30次熱循環(huán)后質(zhì)量損失率僅為4.42%。因此選擇苯丙乳液封裝后的石蠟/�；⒅槎ㄐ蜗嘧儾牧现苽湎嘧儍�(chǔ)能砂漿。封裝定形后的石蠟/�；⒅橄嘧儍�(chǔ)能砂漿抗壓強(qiáng)度為5.35MPa,與空白試樣相比強(qiáng)度損失率為10.85%,導(dǎo)熱系數(shù)與空白試樣相比降低了76.83%。所制備的相變儲(chǔ)能砂漿的相變溫度范圍為22~26℃,與制備出的三元石蠟復(fù)合相變材料的相變溫度范圍相一致,比熱容為1.04×103J/Kg,約是普通砂漿比熱容的2倍,說明此復(fù)合相變材料能夠產(chǎn)生較大的熱量。3.選用粒徑為15~20mm、5~10mm的頁巖陶粒自然吸附24h,吸附石蠟量僅為15.2%和12.2%,真空吸附石蠟2h即能達(dá)到自然吸附24h的2倍,且粒徑為15~20mm的陶粒吸附效果較好。采用環(huán)氧樹脂封裝后的石蠟/陶粒定形相變材料經(jīng)30次熱循環(huán)后石蠟最小滲漏率為2.8%,能夠有效阻止陶粒中相變材料在熱循環(huán)中的滲漏問題。封裝定形后的石蠟/陶粒相變混凝土相變溫度范圍為25~29℃,導(dǎo)熱系數(shù)為0.2156W/m·K,抗壓強(qiáng)度為14.00MPa,經(jīng)30次熱循環(huán)后抗壓強(qiáng)度損失率為21.07%。4.通過建立房屋實(shí)物模型模擬相變建筑材料在屋面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,當(dāng)相變砂漿板用于外保溫層時(shí),房屋模型內(nèi)部溫度從20.1℃升溫至29.6℃用時(shí)60min,約為采用普通砂漿板的1.5倍,且經(jīng)過相同的時(shí)間后模型內(nèi)部溫度更低。而將相變砂漿板用于天花板層時(shí),相同溫升區(qū)間用時(shí)約為用于外保溫層的2倍,且4h后房屋模型內(nèi)部溫度比將其用于外保溫層時(shí)降低了3.40℃,控溫效果更好。通過ANSYS Workbench軟件對(duì)相變砂漿用于天花板層中的情況進(jìn)行仿真模擬,可以得出:當(dāng)外環(huán)境施加40℃恒溫?zé)嵩磿r(shí),熱量從屋面層流至室內(nèi)的過程中溫度降至22.15℃,熱流量從24267W/m2降至2696.8~5393.1W/m2,說明相變砂漿能夠吸收熱量轉(zhuǎn)化為自身的相變潛熱,降低熱流量和室內(nèi)溫度,與實(shí)物模擬測試結(jié)果一致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34

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本文編號(hào)：2421457