[发明专利]应用于被动式太阳房中的透光储能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于被动式太阳房中的透光储能混凝土，按体积百分比由以下组分组成：透光材料20％‑25％、相变储能砂浆75％‑80％，上述各组份的体积百分比之和为100％；本发明还公开了其制备方法，将透光材料制成块状，等间距均匀固定在模具内，块状透光材料占模具底板面积的20％‑25％；将相变储能砂浆的浆体料浇筑到模具内，至其与块状透光材料的厚度相同，辅以振捣，待硬化后拆模，标准条件下养护至规定龄期，即得。本发明解决了现有技术中存在的集热蓄热太阳房室内采光受限、集热蓄热墙体储热能力有限问题。

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，涉及一种应用于被动式太阳房中的透光储能混凝土，本发明还涉及该透光储能混凝土的制备方法。

背景技术

被动式太阳房是指直接受益式、附加阳光间及集热蓄热墙式太阳能建筑，其主要是利用太阳辐射能作为采暖热源，但受太阳辐射热作用的间歇性和不稳定性影响，室内温度容易产生较大的波动，降低了室内热环境质量。为减少室内温度波动幅度，被动式太阳房设计中对墙体的蓄热性能要求要远高于一般采暖建筑，特别是集热蓄热墙式太阳能建筑，其南向的集热蓄热墙的热存储性能要求更高。

集热蓄热墙式太阳能建筑，是一种有效的被动式太阳能采暖建筑形式，一方面，在直接受益窗后面筑起一道重型结构墙，墙的顶部和底部分别开有通风口，在通风口处设有可控制空气流动的活动门，通过通风口的开启与关闭时间设置，可将玻璃窗与集热蓄热墙间的热空气引入室内，提高室内温度水平，从而减小建筑采暖过程中的常规能源消耗；另一方面，集热蓄热墙作为储热材料蓄热和放热，在室内温度下降后缓慢释放白天储存于材料内部的热量，维持室温处于舒适的范围内。传统集热蓄热墙主要采用混凝土、粘土砖等重质材料建造，这类重质材料热容量相对较大，与轻质材料相比，可增大墙体的蓄热能力，但这类常用作集热蓄热墙的材料，却存在以下缺点：

(1)储热能力有限且影响室内采光

集热蓄热墙的蓄热能力一方面取决于墙体面积和体量的大小，另一方面取决于墙体材料的储热性能，集热蓄热墙的传统材料主要为混凝土、砖等显热蓄热材料，这类显热型材料的热容量有限，为提高集热蓄热墙的储热能力，不得不增加墙体的体量，而墙体体量的增大对建筑室内面积及室内采光均会产生不利影响；与显热储热材料不同的是，相变材料具有热容量高、相变时温度稳定等优良特性，将相变材料引入集热蓄热墙材料中，可显著提高墙体的热储存和热调节能力，文献1“专利号为CN 101761150 A”的中国专利公开了一种高效太阳能相变蓄热集热墙构造设计方法，该方法是将相变材料板贴附在集热蓄热墙通道内建筑墙体表面，从测试结果中可以看出，该集热蓄热墙系统比采用常规重质材料的可获得更高的热效益，表明了利用相变储能材料的优势所在；文献2《相变通风集热墙与被动式太阳房联合应用的研究》(王荣晖，吉林大学，2015)建立了集热蓄热式太阳房模型，将相变材料填充到空心砖砌体的空洞中构成集热蓄热墙体，通过测试模型房间各测点温度变化，发现掺加相变材料的集热蓄热墙使室内温度维持在一个宜的温度范围内。但上述方法，均是从集热蓄热墙构造系统设计上采用了常物性材料和相变潜热性材料的复合构造，其主体材料依然采用的是传统重质材料，使集热蓄热墙的设计和施工难度有所增加。此外，由于集热蓄热墙是设置在被动式太阳能建筑的南墙上，因此被动式集热量的多少与集热面积的大小密切相关，集热蓄热墙的面积增加有助于集热量值的提高，但会对室内采光带来不利影响，传统的重质材料集热蓄热墙及文献1和文献2中的方法，均不能解决“集热蓄热墙体面积”与“室内采光”之间的矛盾。

(2)透光混凝土改善室内采光效果，但储热能力有限