【摘 要】
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相变储能材料具有可与建筑一体化、可循环利用等独特优势,目前已成为提高能源利用效率、实现绿色节能的有效措施之一。为了开发用于建筑节能领域的新型相变建筑材料,本文以月桂酸-棕榈酸-十四醇为相变芯材,玻化微珠及页岩陶砂多孔材料为吸附载体,制得三元复合相变材料后,通过系列表征筛选出了更适用于建筑储能的月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠进行封装,并将封装后的定型复合相变材料与水泥砂浆相结合,制备了三元复合相变
【基金项目】
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动力工程多相流国家重点实验室开放基金
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相变储能材料具有可与建筑一体化、可循环利用等独特优势,目前已成为提高能源利用效率、实现绿色节能的有效措施之一。为了开发用于建筑节能领域的新型相变建筑材料,本文以月桂酸-棕榈酸-十四醇为相变芯材,玻化微珠及页岩陶砂多孔材料为吸附载体,制得三元复合相变材料后,通过系列表征筛选出了更适用于建筑储能的月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠进行封装,并将封装后的定型复合相变材料与水泥砂浆相结合,制备了三元复合相变储能水泥砂浆。本文的主要工作如下:（1）复合相变材料的制备、表征及筛选:采用多孔吸附法,将容留率及渗出稳定性作为评价指标,探究了月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠及月桂酸-棕榈酸-十四醇/页岩陶砂的优选制备条件,对两种复合相变材料进行了性能表征。结果表明,在搅拌吸附下,玻化微珠的吸附条件为水浴60℃、吸附70 min、月桂酸-棕榈酸-十四醇设计含量60%,页岩陶砂的吸附条件为水浴60℃、吸附50 min、月桂酸-棕榈酸-十四醇设计含量30%。此时两种吸附载体的容留率分别达到181%与59%,且满足渗出稳定性指标要求。SEM及FT-IR显示,相变材料能均匀密实地吸附于载体内部孔隙中,且两者属于物理嵌合,没有生成新的化学键。TG及DSC显示,月桂酸-棕榈酸-十四醇的热稳定性良好,月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠与月桂酸-棕榈酸-十四醇/页岩陶砂的相变温度分别为20.5℃与18.5℃,潜热分别为70.8 J/g与26.4 J/g。综合而言,月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠更适合用于建筑储能领域。（2）月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠的封装及改进:测试了环氧树脂、苯丙乳液、EVA乳液、真石漆乳液以及水泥粉五种封装方式下月桂酸-棕榈酸-十四醇/玻化微珠经过50次相变循环实验后的质量损失率。得出传统封装会导致颗粒产生团聚现象,分布均匀性较差。采用真石漆乳液后裹水泥粉的改进封装方式效果最好,定型相变材料的循环稳定性得到明显提升,质量损失率仅为2.67%。（3）相变储能水泥砂浆的制备与性能测试:制备了不同定型相变材料掺量下的新型相变储能砂浆,并对其进行了力学、热学性能测试。结果表明,随着砂浆中相变材料掺量的增多,试件的力学性能逐步下降,而热学性能有所增强。当相变材料掺量为30%时,试件的抗压强度、抗折强度、表观密度、吸水率与软化系数分别为24.7 MPa,5.6 MPa、1996.1 kg/m~3、10.3%与0.86,仍可满足国家规范要求。导热系数、比热、蓄热系数与热扩散率分别为0.98 W/（m·K）、0.82 k J/（m~3·K）、19.76W/m~2·K与0.64 mm~2/s,热性能较普通砂浆具有明显提升。调温能力测试与隔热性能实验表明,该三元复合相变储能砂浆拥有良好的温度阻尼作用,在延缓热量传递的同时,可减小同一测试位置温差,有望作为新型建筑材料被广泛应用于隔热调温、建筑节能领域。
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