[发明专利]建筑用相变蓄能板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种内部结构为相变材料而外表为轻薄铝板的建筑用相变蓄能板及其制造方法。 

背景技术

最近三十年来，随着中国经济的快速发展和生活水平的提高，中国的能耗呈急剧增长的趋势。而且，随着中国迅速的城镇化和现代化，中国的建筑能耗也增长加速。据统计，建筑能耗占总能耗的比例已经由1978年的10%上升到至今的30%，并且，按照西方发达国家的发展规律建筑能耗还将上升到35%以上。因此，建筑能耗将成为社会总能耗的重要组成部分，建筑节能也将成为节能减排任务中的重要一环。尽管建筑节能变得越来越举足轻重，但是不能因为盲目的追求低能耗而使建筑室内的热环境变得恶劣，因此，必须在节能与室内舒适之间找到一种平衡。若是存在一种媒介将室内过剩的热量或冷量吸收掉，然后在室内热量或冷量亏缺时释放出来，这样就减少了建筑总能耗的浪费而且可以将室内热环境一直维持在舒适程度范围之内。另外，若是此种媒介直接或间接吸收、释放可再生能源产生的热量，那将进一步节省建筑能源的消耗。加大建筑围护结构的厚度，将建筑材料当做此种媒介，利用其显热进行蓄放能量，此种方法在被动式太阳能房中有实际运用的先例，但是围护结构的显热蓄存能量有限，而且重厚的围护结构占用空间面积大且不符合现代建筑轻型围护结构的发展趋势。一种新颖的方式在上世纪被提出来，将相变材料作为媒介：利用相变材料的相变过程进行蓄放热。因为相变材料潜热蓄存的能量较一般建筑围护结构的显热要大得多，因此在实现上文提到的媒介作用时，相变材料是最合适的媒介。 

早在上世纪70年代，为解决日益严峻的环境问题、能源短缺问题以及能源的高成本问题，科研工作者就展开了很多相变材料应用的工作。而解决这些问题的核心一直是如何储存过剩能源、减少能源产生到应用过程的浪费和可再生能源的合理运用。而相变蓄能技术由于其高密度的蓄能能力备受关注。相比于传统的显热蓄能装置，潜热蓄能装置储存相同大小的能量所需要的材料的体积和质量更少。而且，其蓄能过程伴随着温度的恒定或接近于恒定温度，这个恒定的温度或温度范围与相变材料的相变点温度相对应。相变蓄能技术得到广泛的重视并且大规模的研究开始出现，可以追溯到1974年爆发“第一次能源危机”之后，以政府部门的牵头和参与为标志。而到80年代初期这一时间段内，研究主要倾向于相变蓄能技术的应用研究，其中在太阳能加热系统领域的应用所受关注最多。如1982年，美国俄亥俄州能源部资助了一项高强度相变材料微胶囊的研究；同年，美国Argonee国家实验室研究了一项将相变材料应用于太阳能领域的研究。从80年代中后期至目前，更深入 的研究工作出现在这个阶段，并且更具有规模性和创造性。这一阶段主要着眼于新型相变材料的研制以及相变储能技术在不同领域更为广阔的应用，尤其是在建筑节能应用方面。如，土耳其学者A.Sari等人对脂酸类相变材料的热物性及化学稳定性等进行了大量的研究，设计了多套不同相变温度的脂酸类共融合金混合物，并且利用真空吸附技术，将这些低共熔混合物渗入到建筑材料中；加拿大Feldman等人通过两种方法制作相变储能石膏板；T.Karlessi研制了相变微胶囊粉末用于建筑外层涂料中，用于降低城市热岛效应；中国的学者葛新石等对相变材料的理论和应用做了详细的研究，并发明了石蜡与高密度聚乙烯熔融共混而成的定型相变材料；冯国会等学者在国内首次应用了浸泡法将普通石膏板浸泡入相变材料中制成了相变蓄能石膏板，并在冬季时利用电热膜进行了移峰填谷实验。 

当今建筑围护结构的节能方式主要是在墙体外层加外保温层，如：聚苯乙烯泡沫、挤塑聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等等。虽然保温层降低了围护结构的传热系数，但是其作用也只是起到了隔热保温的作用，在蓄能方面起到的作用有限。与保温墙体材料不同，相变蓄能技术应用在建筑中不仅能够起到保温的作用，而且在建筑热能的存储和利用方面起主要作用。由于巨大的潜热作用使相变材料能够产生相当于几倍等量传统保温材料的隔热、保温效果。并且，由于高层建筑发展迅速，建筑围护结构正在向轻质材料方向改进，但由于普通轻质材料热容较小，这会导致室内温度波动较大，这不仅会降低室内热舒适的程度，而且还增加了空调/供暖负荷，导致了建筑能耗上升。而相变蓄能技术与建筑围护结构结合，增加了围护结构的热惰性、减少热量损失，降低空调或供暖负荷，进而起到建筑节能的目的，并且其仅仅是非常有限的增加了围护结构的容积，但却取得了大大好于普通保温材料的效用。另外，相变技术的应用可使采暖或空调系统利用夜间廉价电运行，降低采暖或空调系统的运行费用。因此，相变蓄能技术与建筑围护结构的结合符合当前建筑向多层、轻质结构方向发展的趋势，使建筑节能效果更加显著。