[发明专利]一种用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储能复合材料，特别是一种用于太阳能采暖的相变储能复合材料，属于建筑采暖技术领域。

背景技术

人类社会在进入21世纪后出现了生态建筑的发展趋势，它是可持续发展的重要手段之一，在生态建筑中相变储能材料可以帮助利用太阳能、季节温差等可再生能源，降低建筑物室内温度波动，缩减各种热能设备，降低能源支出和提供健康舒适的室内环境，可利用低峰电力，削峰填谷降低电能消耗，缓解电力紧张。目前，国内外在建筑领域中广泛应用的有机固-液相变储能材料有石蜡、脂肪酸等。这类储能材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热且无毒无腐蚀等优点。以往被动式太阳能采暖房一般是将此类相变储能材料加入导热率高的石墨及高分子类或水泥砂浆等支撑材料做成储热墙体材料。其存在的缺陷是由于辅助材料的加入，使相变储能材料所占比例减少因而储热墙体整体相变潜热降低；此外，制作成型墙体材料、拆卸非常不方便。

地板辐射采暖是以温度不高于60℃的热水，在埋置于地板下盘管系统内循环流动加热整个地板，通过地板均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。相比传统采暖有无可比拟的优势，具有舒适、节能、环保等优点。目前在欧美发达国家超过50％的新建筑利用此方式采暖，在我国许多新建居民楼盘采用了该技术。因为其所需的水温低，可利用太阳能、地热、余热等低温热源，人们想到了将太阳能热水器与地板辐射采暖结合起来进行冬季采暖。众所周知，利用太阳能采暖受到天气状况影响。在阳光灿烂的白天，太阳能热水汇集于热水箱后直接流入地板下盘管系统，达到采暖的目的，但夜晚或环境温度降低时，热水箱水温低于40℃达不到采暖的要求，需通过电加热提高水箱温度，电能消耗依然较高。因此，如何更好的利用相变储能材料与太阳能热水器相结合进行采暖成为业界共同关注的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料，解决了太阳能热水器与地板辐射进行冬季采暖存在的在夜晚或环境温度降低时不能持续提供热水的问题。

本发明采取的技术方案是这样的。一种用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料，由软脂酸、肉豆蔻酸、石蜡组成，其组成中各物质按质量比表示为，软脂酸∶肉豆蔻酸∶石蜡＝(5～7)∶(3～5)∶2。

脂肪酸、石蜡有较高的相变潜热，过冷度低，不易发生相分离，相变过程体积变化小，经过多次热循环热性能不退化，使用寿命长。而且，工业石蜡价格便宜。为了选择合适的相变温度和降低成本，经过多次试验，确定了软脂酸-肉豆蔻酸-石蜡三元体系相变储能复合材料。

具体的，本发明的相变储能复合材料的制备方法如下：

(1)按质量比将软脂酸、肉豆蔻酸、石蜡混合，将混合物加热到75～85℃使其呈熔融状，并保持在这一状态下搅拌，使其混合均匀；

(2)冷却至室温，即可得到用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料，采用DSC差示扫描量热仪测定其物理性能。

本发明的用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料的使用方法和工作原理如下：

将相变储能复合材料填充于储热罐中，无需加入其它支撑材料。将储热罐安装在太阳能热水器与热水箱之间，该相变储能复合材料的吸热峰在46～50℃之间，白天，太阳能照射充足时，太阳能热水器在向地板下采暖盘管供热水的同时将填充在罐内的相变储能复合材料熔化从而储存了一部分热能。该相变储能复合材料放热峰在44℃左右，夜晚或环境温度降低时，太阳能热水器不能提供热水，储热罐内的相变储能复合材料固化放出热量，将罐内循环水加热，继续向热水箱提供地下盘管所需的40℃左右热水，从而保证了采暖的进行。只有长期阴天才需电辅助加热，节电效果明显。

本发明的相变储能复合材料的热稳定实验与耐腐蚀实验结果如表1、表2所示。

表1相变储能复合材料热稳定试验结果

表2相变储能复合材料对铜的腐蚀

表1、表2实验结果表明，本发明的相变储能复合材料热稳定性良好，经过120次热循环后相变潜热几乎无变化，而且对不锈钢、铜材腐蚀性很小。

本发明取得以下有益效果：

1、该相变储能复合材料直接填充于储热罐中，无需加入支撑材料，整个相变过程工况时间较长，不必考虑传热快慢的问题，也无需加入石墨粉，所以本发明没有添加剂，相变焓大，蓄热量高。

2、将本发明的相变储能复合材料填装于储热罐内后，连接在太阳能热水器与热水箱之间即可应用，储热罐拆卸安装方便，易于实施。

附图说明

图1是“太阳能-储热罐-地板辐射”采暖系统示意框图。