[发明专利]一种相变储能材料控温能力的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种相变储能材料控温能力的测试装置，包括测试容器、加热组件、装载容器、温度采集组件和数据记录组件；测试容器内盛装有传热介质，加热组件装于测试容器上，用于加热传热介质，测试容器内设有多个装载容器，至少一个装载容器空置；装载容器内可拆卸连接有用于放置待测相变储能材料的承物台；温度采集组件用于采集装载容器内部环境温度和待测相变储能材料温度，温度采集组件与测试容器外的数据记录组件连接。其结构简单，操作便捷，能够解决目前相变储能材料不能直接测试其控温能力的问题，能真实反映相变储能材料对环境温度的响应状况。本发明还公开了一种相变储能材料控温能力的测试方法，简单易行，成本低廉。

技术领域

本发明涉及相变储能材料特性的测试，具体涉及一种相变储能材料控温能力的测试装置及方法。

背景技术

能量对我们的日常生活是必不可少的。然而，从一次能源中回收能源的成本和能源需求自过去几十年来一直在同步增长。近年来，零能耗建筑和被动式太阳能建筑概念的融合引起了科学界的关注，也引起了社会和工业企业的关注。开发高效隔热的新材料是降低当前能源消耗、实现可持续发展的基石之一。基于此，传统材料的一个主要替代品相变储能材料应运而生，相变储能材料随着温度的变化可改变其物质状态并提供潜热，能实现热量的储存及缓慢释放，在节约能源方面具有得天独厚的优势，相变储能材料包括相变材料和相变复合材料。研究表明，将相变材料与普通建筑材料（如：石膏、混凝土、砖块或聚氨酯板等）相结合可提高材料的蓄热和隔热能力，将相变材料微胶囊化后与建筑材料相结合还可解决相变材料的渗漏问题，并且阻止相变材料与基体材料之间可能发生的化学反应。

相变材料与基体材料结合后的相变复合材料在其相变温度下可以保持一段时间的恒温状态。相变复合材料根据其中含有的相变材料种类的不同，其相转变温度不同，潜热值也不同，即控温能力不同。相变复合材料中不同的相变材料含量也会导致其控温能力的差异。因此，找到一种简单有效且直观的相变储能材料控温能力测试方法至关重要。

目前相变储能材料的控温能力衡量标准主要是依靠差示扫描量热仪DSC测量出的相变焓值，相变焓值代表的是每单位质量或者每摩尔质量的物质在相变时所吸收或放出的热量。利用DSC得到的数据是相变储能材料的潜热值，虽然一定程度上代表了其控温能力，但是显然不够直观。因此设计一种操作方便、能以时间为度量单位的相变储能材料控温能力的测试装置及方法是该领域亟待解决的问题。

CN110174433A公开了一种相变材料储热量的测试装置及方法，该装置包括底座、侧面保温层、保温盖、容器、传热介质、温度传感器和温度记录仪。该方法包括：S1取相变材料并封装，加热。S2将传热介质盛于容器内，当容器和传热介质温度一致时，记录温度为Tmin；S3将相变材料置入传热介质底部，记录温度，直至升温至Tmax，记录时间t，自然降温；S4记录传热介质在自然降温后的温度Tc；S5：计算储热量U和相变焓q。其装置及测试方法的成本低，测试相变温度范围广；并且相较于传统的DSC方法，其对于混合性较差的相变材料的测试结果更接近实际值。但是其相变材料直接与传热介质接触，使得相变材料在测试过程被传热介质污染，无法进行二次测试。并且用于盛装传热介质的容器体积恒定，进而使得相变材料尺寸受限，相应地限制了测试范围。

CN108645890A一种测试相变材料调温性能的测试装置及其测试方法，所述测试装置包括保温台和与所述保温台配合使用的加热装置，所述保温台上设置有至少两个容纳腔，至少一个容纳腔用于盛装相变材料，每一个容纳腔内均设置有热电偶，所述热电偶通过导线与保温台外的无纸记录仪连接，所述无纸记录仪与电脑通信连接，实现在同一测试装置上进行对比试验，实时监控相变材料对容纳腔模拟的环境空间的温度的影响情况，并适时采用加热装置模拟环境温度升高或降低的情况，所述加热装置包括支撑机构和设置在所述支撑机构上的加热热源，所述加热热源朝向所述容纳腔顶部开口，所述容纳腔位于所述加热热源的加热范围内，这种加热方式容易导致容纳腔受热不均，导致测试结果不准确。并且由于相变材料直接与容纳腔内壁接触，容纳腔内壁的温度变化将直接作用于相变材料，进而影响测试结果。

发明内容