相变储能石膏基材料制备及性能研究

论文摘要

近年来,随着建筑业的迅猛发展,与之相应而产生的建筑能耗也日益增加,如何能将具有潜热功能的相变材料与建筑基体材料复合,并应用到建筑围护结构中,达到有效增加建筑物的蓄热性能,降低室内温度波动,提高舒适度目的,使建筑供暖或空调减少用能,实现建筑节能,有着非常重要的意义。本文首先以界面聚合法为手段,通过制备微胶囊相变材料,对其进行了热分析。在以建筑石膏作为绿色材料广泛应用的基础上,采用微胶囊与建筑石膏相复合的方法,制备了石膏基相变储能复合材料。利用电子扫描显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)以及热重(TG)对此复合材料分别进行了形貌、储(放)热能力、耐久性以及热性能测试。结果表明,以石膏基为主,掺入适量微胶囊相变材料具有适宜的相变温度和一定的储(放)热能力,且热稳定性良好。其次,以石蜡为相变材料,采用浸泡法与建筑石膏相结合,试验研究了最佳浸制工艺条件,制备出石膏基相变储能复合材料。通过对其性能研究与测试后,发现该类石膏基相变材料,虽然具有适宜的相变温度和一定的储(放)热能力,但是耐久性较差,在相变循环过程中,出现渗漏,不利于在实际中应用。最后,为检验所制备的相变储能石膏基材料的实际储能效果,选择微胶囊掺入石膏制备的复合材料为研究对象,对制成的石膏板在模拟环境条件下进行了储能试验。结果表明,所研制的相变储能石膏板材具有较好的储能效果。并结合模拟试验的情况,对相变储能石膏板在实际使用中提出了优化措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 当前能源现状及环境问题
• 1.1.2 我国建筑节能和建筑能耗
• 1.1.3 建筑相变储能材料的提出及研究意义
• 1.2 国内外有关建筑相变材料研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 2 用于石膏建材中相变材料的分析
• 2.1 相变材料种类
• 2.1.1 固—固相变材料
• 2.1.2 固-液相变材料
• 2.2 相变材料的选取原则
• 2.3 相变材料热物性测试方法
• 2.4 本章小结
• 3 微胶囊相变石膏基建筑材料试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 界面聚合法制备相变微胶囊及其性能试验
• 3.2.1 试验原理
• 3.2.2 试验原料及试验仪器
• 3.2.3 微胶囊相变材料制备及形成机理
• 3.2.4 微胶囊性能测试与分析
• 3.3 微胶囊相变储能石膏基材料制备
• 3.3.1 试验方案
• 3.3.2 试验原材料和试验仪器
• 3.3.3 试样制备
• 3.3.4 性能测试与分析
• 3.3.5 微胶囊相变材料与建筑石膏最佳配比试验
• 3.4 相变储能石膏基建筑材料性能研究
• 3.4.1 热物性测试
• 3.4.2 形貌分析
• 3.4.3 耐久性分析
• 3.4.4 热重分析
• 3.5 本章小结
• 4 浸泡法制取相变石膏基建筑材料的试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 浸泡法理论及工艺条件的确定
• 4.2.1 理论分析
• 4.2.2 试验方案
• 4.2.3 工艺条件确定
• 4.3 相变储能石膏基建筑材料的制备及其性能研究
• 4.3.1 制备过程
• 4.3.2 相变储能石膏基建筑材料热性能表征
• 4.4 本章小结
• 5 相变石膏基建筑材料的模拟应用试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 模拟试验
• 5.3 结果讨论与分析
• 5.4 节能分析
• 5.4.1 节能效率
• 5.4.2 节能分析
• 5.5 相变储能石膏板优化设计
• 5.5.1 相变石膏板的厚度优化
• 5.5.2 相变石膏板摆放位置的优化
• 5.5.3 相变材料和建筑基体材料的结合方式优化
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 有待研究问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录