[发明专利]有机相变复合轻质烧结陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑节能用材料领域，尤其涉及具有相变调温功能的有机相变复合轻质烧结陶粒及其制备方法。

背景技术

我国单位建筑面积的耗能量高达气候条件相近发达国家的3倍，且95％的建筑物属于高能耗建筑，建筑能耗占全社会总能耗的30％左右。随着我国经济建设和房地产业高速增长，对资源紧缺、污染日益加剧的中国带来更大的电力负担。因此，建筑节能对我国是一个极为重要和迫切的课题。

热能存储技术可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾，平衡建筑物的供暖与空调负荷，大大提高居住环境的舒适度。应用热能存储技术，不仅可以缩小冷热源的规模，节约初投资，而且，由于电网负荷峰谷电价分计制的实行，应用热能存储技术还可以降低供暖、空调系统的运行费用。另外，热能存储技术也是在建筑物的供暖、空调系统中有效存储、利用太阳能等低成本清洁能源的重要途径，有利于环保、节能。

太阳能的应用需要有效的热能存储，而相变材料(phase change material，PCM)发生相变时所需要吸收和释放的大量相变潜热正好满足了这种需求，新型相变型建筑节能材料的研发与应用是当前建筑节能领域的热点与最前沿方向。

理想的建筑储能材料须满足以下条件：1)相变温度接近人体的舒适度20～26℃；2)具有足够大的相变潜热和热传导性；3)相变时膨胀或收缩性要小；4)相变的可逆性要好；5)无毒性、无腐蚀性、无降解、无异味；6)制作原料廉价易得。早期的研究主要集中于便宜易得的无机水合盐上，但由于其严重的过冷与析出问题，相变建筑材料循环使用后储能大大降低和相变温度范围波动很大，大大限制了其在建筑材料领域的实际应用。为了避免无机相变材料的上述问题，人们又将研究重点集中到了低挥发性的无水有机物，如：聚乙二醇，脂肪酸和石蜡衍生物等。尽管它们的价格高于普通水合盐，且单位热存储能力低，但其稳定的物理化学性能，良好的热行为和可调的相变温度都使其有广阔的应用前景。

在过去的20年中，容器化的相变材料已经被市场应用到太阳能领域，但由于其在相变时与环境接触的面积太小，而使其能量传递并不是很有效。相反，普通建筑材料却给建筑物每一个区域的被动式传热提供了足够大的接触面积，从而引起了人们更多的重视。研究相变材料与普通建筑材料的结合方式，研究相变材料与普通建筑材料的相容性及混合后材料的储热、传热、机械及防火特性是PCM应用于建筑材料的关键技术问题。

当前，PCM与基材的结合技术主要有3种：直接加入、浸入和封装。直接加入法便于控制PCM的加入量，浸入法则可对成品建筑材料进行处理。封装就是在直接加入前用不同材料、形状和大小的胶囊包含PCM。封装技术有两种主要方法，一是小封装技术，就是将小的球形的或杆形的颗粒封装在薄的高分子聚乙烯膜中，然后再加入基材；二是大封装技术，就是将PCM包含在比较大的容器如试管、球体、面板等。这些容器既可直接作为热交换器，也可加入建材中。这些技术或者会影响建材的机械性能，或者影响到产品的防火性能，实用化前景堪忧。

而利用“两步法”工艺，即首先制作高稳定高热容的相变储能骨料，再采用相变储能骨料，用普通混凝土的制备技术配制各种类型的相变储能混凝土建筑材料，是最有希望的PCM与建筑基材的结合技术，必将有着广阔的应用前景。