[发明专利]一种各向异性相变储能复合板

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料、功能材料领域，尤其涉及一种各向异性相变储能复合板。

技术背景

相变储能材料因其相变时具有蓄放热这一特性使得其在建筑节能领域具有广阔的应用前景。为实现相变储能材料的节能效果，普遍的做法是将相变储能材料与其它胶凝材料掺混或者吸附制成复合板，以满足建筑工程的要求。作为一种非常规的墙体围护材料，使用相变储能复合型墙体是满足建筑节能需求的重要技术手段。保温墙体根据保温层的位置主要分为：外保温、内保温和夹芯保温。相变储能复合板根据实际需求可适用于上述三种保温方式。通常，适用外保温的相变储能复合板用于冬季太阳能蓄热或夏季隔热，即：冬季白天吸收辐射热，晚上环境温度低于相变温度时放出热量，提高建筑物的热惰性。而夏季吸收太阳辐射热，延缓室内温度升高，对进入室内的热量起到缓冲作用，间接提高建筑围护结构的隔热性能；适用内保温的相变储能复合板则通常用于室内主动蓄冷及蓄热，提高建筑的能量利用率及舒适度；而适用于夹芯保温的则介于两者之间。然而，不管何种类型的相变储能复合板，相变材料在其内部皆为均匀分布，根据传热学规律，在复合板吸收外界或室内热量后，在放热阶段的放热方向是双向的，以相变复合板内保温室内主动蓄冷为例，当相变墙体吸收足够冷量之后，在室内温度升高时释放冷量，而释放过程是双向的，向室内释放的同时也向外墙释放，由此造成的结果是蓄冷利用率较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统相变复合板上述缺点，而提出一种相变材料在基体材料中非均匀分布的复合板类型，即各向异性相变储能复合板，能较大地提高建筑围护结构的热惰性和室内能量利用率。

本发明的技术方案为：一种各向异性相变储能复合板，其特征在于由相变层3和绝热层4组成；其中相变层3由相变材料和胶凝材料混合后制成的，绝热层4由与相变层3相同胶凝材料制成的；其中相变层3与绝热层4的厚度比为1：（1～5）。

优选所述的相变材料为月桂酸、癸酸、棕榈酸或石蜡其中的一种或几种。所述的胶凝材料为石膏或水泥。

优选相变层3中相变材料与胶凝材料的质量比为1：（4～10）。

相变层由相变材料与胶凝材料混合后可以做成实心或发泡的形式。

绝热层可以由胶凝材料制成实心或发泡的形式。

本发明所述材料的制备方法为：1）.将相变材料与胶凝材料混合搅拌均匀后，不经发泡处理或经发泡处理后倒入模具成型，制备得到相变层3。由于相变层3与绝热层4的厚度之比为1：1至1：5，因此相变层或绝热层在模具中均不占满整个模具。

2）.将与相变层3相同的胶凝材料不经发泡或经过发泡处理之后倒入模具，覆盖在相变层3之上，制成绝热层4。由于胶凝材料本身具有粘接性，相变层3与绝热层4之间无需经过额外粘接处理即有力学性能。

相变层和绝热层在同一模具中制得，因此相变层或绝热层单独在模具中均不占满整个模具。

以上步骤可以先制得相变层3再制得绝热层4，也可以先制得绝热层4再制得相变层3，制备的先后顺序不影响复合板的基本性能。

该复合板分成二层，经过二次成型而制成，其内部相变材料偏向一侧，密度分布不均匀，另一侧无相变材料。根据实际应用要求，无相变材料那一侧的基体材料可以是实心也可以是发泡处理，有相变材料那一侧的基体材料可以是实心材料也可以发泡处理。该板与相变材料掺量相同的传统相变板相比具有更优异的隔热性能和室内能量利用率。

其原理及技术方案如下：根据傅立叶导热定律：q=-λ(dt/dx)，导热系数λ一定时，温度梯度dt/dx越大则热流密度越大，传热越强。基于这个规律并结合相变材料的特殊热物理性质，对传统相变储能复合板（即相变材料在基体材料中均匀分布的情况）的传热过程进行分析，并作出优化。