建筑节能相变材料制备与应用分析

论文摘要

相变材料在相变过程中吸收或者释放热量,利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存,可以解决能量供需在时间和空间上不匹配的矛盾,有效地提高能源利用效率,达到节能减排目的。利用相变材料的这一特点将其应用到建筑围护结构中,吸收和储存白天进入室内的太阳辐射热避免室温过高,夜间释放这些热量,把室内温度控制在人体舒适温度范围内,可降低建筑采暖和制冷的能源消耗,实现建筑节能。对相变材料的研究进展进行了分析,由于熔点和潜热值是物质的固有特性,其大小由形成物质的微观结构决定,因此用晶体化学键理论阐述了影响物质熔点和潜热的关键因素。根据建筑节能相变材料的选择原则,考虑到丙三醇是一种低温相变材料,且价格便宜,因此选定以丙三醇和1,6-己二醇混合物为研究对象,并对混合醇的相变温度、相变潜热和热稳定等特性进行了研究。通过实验研究确定了在21～28℃范围内合适的混合醇配方,且混合醇的相变潜热小于混合醇中组分的平均相变潜热,约为平均相变潜热的76.4%。混合醇经过100次冷热循环后,凝固点与初始凝固点偏差最大为4.6%,相变潜热偏差最大为7.8%。针对固-液相变材料的流动性问题,采用物理吸附法将混合醇复合到活性炭多孔基体材料中,制得定形复合相变材料。通过差示扫描量热法、热重分析、扫描电镜对定形复合相变材料进行测试分析,结果表明用于墙体的混合醇和活性炭制成的定形相变材料中混合醇的含量为40%时最合适。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 相变材料定义
• 1.3 相变材料分类
• 1.3.1 固－液相变材料
• 1.3.2 固－固相变材料
• 1.4 相变材料性能要求
• 1.5 相变材料研究进展
• 1.5.1 国外研究进展
• 1.5.2 国内研究进展
• 1.6 相变材料应用
• 1.6.1 太阳能储存
• 1.6.2 建筑节能
• 1.6.3 电力调峰
• 1.6.4 其他应用
• 1.7 本题主要内容
• 第二章 结晶与相变动力学
• 2.1 引言
• 2.2 结晶
• 2.3 成核分析
• 2.4 晶核形成
• 2.5 晶体生长
• 2.5.1 晶体生长速率和布拉维法则
• 2.5.2 晶体生长理论
• 2.6 热量运输
• 2.7 影响熔点和相变潜热主要因素
• 2.7.1 熔点
• 2.7.2 相变潜热预测
• 2.8 影响结晶外部因素
• 2.9 相变材料成核剂
• 2.10 本章小结
• 第三章 多元醇储热配方和热性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 相变材料选择依据
• 3.3 丙三醇性能研究
• 3.3.1 实验仪器和药品
• 3.3.2 实验步骤和结果
• 3.4 多元醇选择
• 3.4.1 试剂
• 3.4.2 试验结果
• 3.5 相变温度研究
• 3.5.1 实验原理及装置
• 3.5.2 实验步骤
• 3.5.3 步冷曲线分析方法
• 3.5.4 实验数据处理及讨论
• 3.6 相变潜热测定
• 3.6.1 DSC 测量系统介绍
• 3.6.2 相变潜热的测量
• 3.6.3 潜热测量误差分析
• 3.7 相变热稳定性研究
• 3.8 本章小结
• 第四章 定形相变材料制备与研究
• 4.1 定形相变材料
• 4.2 建筑定形相变材料应用
• 4.3 定形相变材料制备方法
• 4.4 实验部分
• 4.4.1 实验试剂
• 4.4.2 实验仪器
• 4.4.3 定形相变材料制备
• 4.5 实验结果与分析
• 4.5.1 相变温度与相变潜热
• 4.5.2 稳定性
• 4.5.3 扫描电子显微镜分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢