[发明专利]相变调温建材热性能测试设备及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料的测试技术领域，主要涉及一种针对具有相变调温功能的建筑材料热性能的测试系统。

背景技术

相变调温建筑材料(PCBM，phase change building materials)是将相变材料加入到建筑材料中，既能作为承载或装饰材料，又能储蓄较多的热量。这类功能建材的研究与推广可以减少建筑能耗，达到节能的目的。复合到建筑材料中的相变材料(PCM)在其转化温度下发生相变，可以吸收环境的热量，并在低于转化温度时向外释放热量，相变材料的转化过程在其转变温度下进行。利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。

相变调温建材是集节能和人文关怀为一体的绿色功能材料。相变调温建材在使用过程中，可以减少空调、暖气使用时间和空调开启次数，有助于避开用电高峰，可以使用太阳能来储存能量。在突显能源和环境问题的社会中，此类产品面临着广阔的商业需求。

相变材料的测试方法采用最多的是差示扫描量热法(DSC)。差示扫描量热法是利用差示扫描量热仪测试相变材料的相变温度和相变潜热的测试方法。此方法具有专门的测试仪器，但也有其缺点，首先测试样品的数量极少，一般在10mg～30mg左右(按照样品的密度不同决定)，这个数量级的样品量对于仅掺有少量相变材料的相变调温建材，很难进行准确测量；且用现有DSC测试样品的体积小，不能满足大体积相变建材的测试要求。另外，DSC仪器直接用于相变建材时其测试方法也具有不足之处，在测试过程中，样品质量的改变和测试时升降温的速率不同会造成测试结果的差异。所以要准确测试相变建材的热性能还要对测试方法和测试仓进行改进。

目前国内外针对相变调温建材的测试设备和方法都存在着局限性，只是定性地测试相变建材的热性能或者单纯测试相变潜热或者相变温度，并且不能测试大尺寸相变调温建材。

发明内容

本发明的目的是提供一种相变调温建材的热性能测试设备及方法，可以同时测试大尺寸相变调温建材的相变潜热和相变温度。

本发明提出的相变调温建材热性能测试设备，包括测试主体，与测试主体配合使用的加热装置和电子天平，所述测试主体由保温箱、试样容器、多个热电偶、无纸记录仪和电脑等组成，保温箱内装有水，试样容器浸没于水中，多个热电偶分别装于试样容器和水中，热电偶的导线分别与保温箱外的无纸记录仪和电脑连接。

其中，所述保温箱为一带有上盖的密封保温箱体，保温箱的箱体包括三部分：外层材料为高密度聚乙烯、中间层材料为聚氨酯一体成型发泡、内层材料为耐冲击性聚苯乙烯；保温箱的底部设有放水口。

其中，所述试样容器中装满待测样品并密封，其体积≥0.03m³；容器由易传热材质制成。

其中，所述热电偶中三只布点设于试样容器中的待测样品的外侧到中间位置，两只设于水中；热电偶采用Pt100，精度为0.1℃。

其中，所述无纸记录仪有至少16路输入输出端口，且具有记录间隔从10秒到1小时的选择档。

其中，加热装置用于完成实验水的加热和试样容器的加热，可以为可调温的恒温水浴加热装置；电子天平用于称量装于试样容器中的待测样品的质量或水的质量，电子天平的精度在0.1g以上

本发明另一目的是提供一种针对相变调温建材的热性能测试方法。

本发明相变调温建材热性能测试方法，是利用前述的测试设备完成。具体的，热性能中相变温度范围T₁～T₂的测定包括以下步骤：

1)试样准备：将液体或者颗粒状态(粒度≤3mm)样品装入试样容器中并装满，安装热电偶，密封试样容器；在实验室温度T₀下保持24小时，称取试样的质量m；

2)热水准备：取纯净水10L，用加热装置将水加热到80℃以上，然后倒入到保温箱中，盖上保温箱箱盖；

3)试样的加入：热水加入3个小时后，打开保温箱箱盖，迅速将准备好的试样容器放入保温箱内的水中，盖上箱盖，通过水中热电偶得到的水温记录为T_h；

4)终温度的记录：通过热电偶记录温度变化，当保温箱中试样的温度和热水的温度一致后，记录为T₄；

热水箱在无试样容器加入情况下，经过同样时间后，记录热水降到的温度T₅；