一种复合相变材料及其制备方法、蓄能泥浆和蓄能地板与流程

本发明涉及采暖末端装置技术领域，尤其涉及一种复合相变材料及其制备方法、蓄能泥浆和蓄能地板。

背景技术：

目前地板辐射采暖凭借其实感温度高、室内热舒适性好、节省室内空间等优势逐渐成为当今建筑供热领域最为青睐的供热形式之一。地板辐射采暖水温在40℃-50℃即可满足热用户的基本需求，因此利用太阳能、浅层地热能等低品位热源供热，蓄能材料低谷电蓄能等高效清洁技术是今后的研究重点。研究、开发和应用蓄能调温型建筑构件，对降低建筑能耗、提高可再生能源的利用效率具有很大的工程应用价值和学术研究价值。

相变材料具有相变温度可调、单位体积蓄能密度大的特点，具有良好的蓄能调温效果。若将相变材料与建筑构件、可再生能源结合，可提高可再生能源的利用率。在实行分时电价的区域，通过在夜间低电价阶段储存热量供白天采暖或空调制冷，可有效节省运行费用，实现对电力负荷削峰填谷的效果。

传统相变材料存在易泄露、热导率低、存在过冷、相变过程中体积变化大等问题，从而导致相变材料的封装、强化传热、与建筑构件的相容性出现问题，因此不能直接应用于建筑构件中。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的相变材料存在易泄露、热导率低、存在过冷、相变过程中体积变化大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合相变材料，包括有机相变材料和无机载体，所述有机相变材料充满于所述无机载体的孔隙内，所述有机相变材料为聚乙二醇，所述无机载体为膨胀石墨，所述聚乙二醇与所述膨胀石墨的质量比为11.5:1。

本发明还提供了一种如上所述的复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将聚乙二醇与膨胀石墨以质量比为11.5:1配比得到混合物；

S2，将混合物放入恒温干燥箱中进行负压吸附。

其中，所述恒温干燥箱中的压力为-0.05Mpa。

其中，所述恒温干燥箱中的温度为70℃。

其中，所述恒温干燥箱中进行负压吸附的时长为10分钟。

本发明还提供了一种蓄能砂浆，包括水泥、水、减水剂、早强剂和如上所述的复合相变材料，所述水泥、所述复合相变材料、所述水、所述减水剂与所述早强剂的配比为1:≤0.9:0.8～1:0.005:0.02。

本发明还提供了一种蓄能地板，包括由下至上依次铺设的混凝土层、保温板、蓄能砂浆层、毛细管网、找平层和地板层，所述蓄能砂浆层由如上所述的蓄能砂浆组成。

其中，所述蓄能砂浆层内设有龙骨，所述龙骨通过长钉与所述保温板固定。

其中，所述毛细管网通过通水管与供热系统的进出水管连接。

其中，所述毛细管网通过固定夹固定于所述蓄能砂浆层上。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明复合相变材料以聚乙二醇作为相变材料，以膨胀石墨作为支撑及强化传热材料，按11.5:1的质量比在压力-0.05Mpa、温度70℃的恒温干燥箱中负压吸附10min制得复合相变材料。膨胀石墨导热系数高，具有发达的网状孔型结构，通过微孔的毛细作用将相变材料聚乙二醇吸入微孔中从而有效避免液态相变材料的泄露，并提高相变材料的导热性能，同时使其在相变过程中体积基本不变。本发明蓄能砂浆轻质蓄能，减小传统水泥板的质量，同时减少建筑结构的承重，而且利用相变材料的潜热蓄能，使蓄能砂浆单位体积蓄能密度大，复合相变材料与水泥等混合实现了对相变材料的二次封装，同时可直接用于建筑施工中，且复合相变材料密度较小，减小了楼板的受力负荷，但同时可以满足建筑建材的力学强度要求。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例三蓄能地板的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖面图。

图中：1：混凝土层；2：保温板；3：蓄能砂浆层；4：毛细管网；5：找平层；6：地板层；7：龙骨；8：长钉；9：通水管；10：固定夹。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

实施例一

本发明实施例提供的复合相变材料，包括有机相变材料和无机载体，有机相变材料充满于无机载体的孔隙内，有机相变材料为聚乙二醇，无机载体为膨胀石墨，聚乙二醇与膨胀石墨的质量比为11.5:1。

本发明复合相变材料以聚乙二醇作为相变材料，以膨胀石墨作为支撑及强化传热材料，按11.5:1的质量比在压力-0.05Mpa、温度70℃的恒温干燥箱中负压吸附10min制得复合相变材料。膨胀石墨导热系数高，具有发达的网状孔型结构，通过微孔的毛细作用将相变材料聚乙二醇吸入微孔中从而有效避免液态相变材料的泄露，并提高相变材料的导热性能，同时使其在相变过程中体积基本不变。

本发明还提供了一种如上所述的复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将聚乙二醇与膨胀石墨以质量比为11.5:1配比得到混合物；

S2，将混合物放入恒温干燥箱中进行负压吸附。

其中，恒温干燥箱中的压力为-0.05Mpa。恒温干燥箱中的温度为70℃。恒温干燥箱中进行负压吸附的时长为10分钟。

本发明复合相变材料的制备方法将有机相变材料与高导热多孔结构无机载体吸附混合，有机相变材料可充满高导热多孔结构无机载体的孔隙中，其中相变材料聚乙二醇的相变温度可调，可选择相变温度处于15℃-20℃，20℃-30℃，30℃-40℃温度区间的相变材料，从而可满足不同温度需求的场合。通过添加不同质量含量的膨胀石墨，制备的复合相变材料的导热系数随膨胀石墨的含量的增加而增大，实现其导热性能的可调。

本实施例按11.5:1的质量比在压力-0.05Mpa、温度70℃的恒温干燥箱中负压吸附10min制得复合相变材料，相变起始温度为27.6℃，相变终止温度为42.1℃，相变潜热为110.4KJ/Kg，导热系数为2.719W/(m·K)。所制备的复合相变材料具有高导热系数，相比于纯相变材料，可使其导热系数增大9.2％-106.3％。

实施例二

本发明还提供了一种蓄能砂浆，包括水泥、水、减水剂、早强剂和实施例一的复合相变材料，水泥、复合相变材料、水、减水剂与早强剂的配比为1:≤0.9:0.8～1:0.005:0.02。

本发明蓄能砂浆是通过将水泥、水、复合相变材料、早强剂、减水剂按一定比例混合制备出的相变蓄能水泥砂浆，改良了标准砂浆的通用制备方法，将复合相变材料取代标准砂，并加入一定比例的减水剂和早强剂以加速凝固，最终得到蓄能砂浆中水泥、复合相变材料、水、减水剂和早强剂的配比为1:≤0.9:0.8～1:0.005:0.02。本发明蓄能砂浆轻质蓄能，减小传统水泥板的质量，同时减少建筑结构的承重，而且利用相变材料的潜热蓄能，使蓄能砂浆单位体积蓄能密度大，复合相变材料与水泥等混合实现了对相变材料的二次封装，同时可直接用于建筑施工中，且复合相变材料密度较小，减小了楼板的受力负荷，但同时可以满足建筑建材的力学强度要求。

实施例三

如图1和图2所示，本发明还提供了一种蓄能地板，包括由下至上依次铺设的混凝土层1、保温板2、蓄能砂浆层3、毛细管网4、找平层5和地板层6，蓄能砂浆层3由实施例二的蓄能砂浆组成。

本发明蓄能地板是将蓄能砂浆经自然养护后应用于建筑采暖系统末端装置的蓄能地板。本发明的蓄能地板及其采暖系统形式在太阳能、空气源热泵、地源热泵的采暖系统或被动式太阳能建筑中的推广应用，可以达到降低建筑能耗，提高室内热环境稳定性和舒适性的效果。蓄能砂浆层与毛细管网结合，使地板温度分布均匀，提高室内舒适性，毛细管网的使用增加了地板单位面积的供热量，改善了相变材料蓄热速度慢的情况，本发明蓄能地板可预制、可模块化拼装，可作为空调、采暖末端形式，从而实现一种相变蓄能式供暖方式，可实行充热放热运行模式，在夜间分时电价计价地区及日间室外平均温度较高的地区，可实现在夜间蓄热，日间放热模式，及日间蓄热，夜间放热模式，从而缓解供电负荷，实现对电力负荷削峰填谷的效果。既可以与以太阳能、浅层地热能等低品位能源为热源的热泵空调系统结合应用，也可以与常规供热系统结合应用，应用范围不受系统形式及地域限制。

其中，蓄能砂浆层3内设有龙骨7，龙骨7通过长钉8与保温板9固定。毛细管网4通过通水管9与供热系统的进出水管连接。毛细管网4通过固定夹10固定于蓄能砂浆层3上。复合相变蓄能材料与建筑材料及其构件集成技术，使蓄能砂浆可直接用于建筑地板的敷设。

本实施例使用时，从下到上依次敷设，混凝土层、挤塑聚苯乙稀保温板，将龙骨用长钉固定，接着敷设蓄能砂浆、毛细管网，将毛细管网用固定夹固定在蓄能砂浆上，用通水管连接毛细管网及供热系统的进出水管，然后敷设蓄能砂浆找平层，将龙骨与毛细管网覆盖、抹平，最后敷设木制地板。

综上所述，本发明复合相变材料以聚乙二醇作为相变材料，以膨胀石墨作为支撑及强化传热材料，按11.5:1的质量比在压力-0.05Mpa、温度70℃的恒温干燥箱中负压吸附10min制得复合相变材料。膨胀石墨导热系数高，具有发达的网状孔型结构，通过微孔的毛细作用将相变材料聚乙二醇吸入微孔中从而有效避免液态相变材料的泄露，并提高相变材料的导热性能，同时使其在相变过程中体积接本不变。本发明蓄能砂浆轻质蓄能，减小传统水泥板的质量，同时减少建筑结构的承重，而且利用相变材料的潜热蓄能，使蓄能砂浆单位体积蓄能密度大，复合相变材料与水泥等混合实现了对相变材料的二次封装，同时可直接用于建筑施工中，且复合相变材料密度较小，减小了楼板的受力负荷，但同时可以满足建筑建材的力学强度要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。