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本文针对目前建筑使用过程中耗能过高,开展了储能基元材料及调温节能混凝土的研究。制备了沸石基和颗粒型两种储能基元材料,以颗粒型储能基元材料作功能组分制备了相变储能混凝土;以石墨为导电功能基元材料制各了电热混凝土,通过相变储能混凝土、电热混凝土和素混凝土三者复合,制备了复合型调温节能混凝土。
在沸石基储能基元材料中,研究了吸附温度、搅拌时间和有机溶液浓度等对相变储能材料含量的影响。运用XRD、IR、DSC等对其进行了分析和性能评价。结果表明:相变储能材料和沸石载体之间仅仅是简单的嵌合关系,沸石基储能基元材料的相变温度有一定的降低,并且熔融峰变宽;对颗粒型储能基元材料研究表明:多孔材料孔隙率、孔的连通性决定了其容纳相变储能材料的最大量,孔径分布则影响相变储能材料渗入孔隙的速度,大孔分布多的孔材料宜作为储能载体。孔径空间对相变储能材料的相变行为具有调节作用,对比较纯的相变储能材料,该调节作用使得相变温度范围宽化,且随着相变储能材料储藏量的增加,相变温度向高温区偏移,移动的幅度增大;对于成分复杂的相变储能材料,多孔介质孔空间对其相变行为的调节作用比较复杂,甚至会出现相反的变化规律。对颗粒型储能基元材料表面进行包覆,有效降低了储藏在多孔介质中的相变储能材料渗漏,提高了其耐久性。
调温节能混凝土的研究表明:以颗粒型储能基元材料作为功能组分制备的相变储能混凝土比热容有较大的提高,比热容增加了一倍多。颗粒型储能基元材料同混凝土基体具有较好的相容性,它的加入延缓了混凝土块表面的升温和降温速率,在保温曲线和隔热曲线上出现了拐点和恒温过程,且相变点同样出现了随着硬脂酸丁酯含量的增加向高温区移动的现象,但相变储能混凝土抗压强度较低,在冻融循环实验中有的出现了开裂。以石墨为导电功能基元材料的电热混凝土虽然电阻率下降了几个数量级,变成了良导体,但由于石墨的硬度小,磨擦系数小,同混凝土的其它原料结合性差,加之水灰比增大,同样存在强度过低的问题,不适合在高强度领域应用;复合型调温节能混凝土可以把电能作为能量来源,利用电价峰谷差,具有潜在实用价值,拓宽节能建材的应用领域。