基于相变储能材料的新型节能建筑材料的设计开发

摘要

农业是我国关乎民生的支柱型产业，但是作为可再生资源的农作物秸秆经常当作农作物废料被丢弃与焚烧。相变储能是利用相变材料发生相变过程将能量储存起来，待需要时又将储存的能量释放出来，因此可以解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。相变材料具有储能密度大、蓄放热过程近似等温、过程容易控制等优点。为避免资源浪费与环境污染、提高能源利用率，本课题就如何利用农作物秸秆与相变储能材料复合制备新型节能建筑材料进行了研究。
　　 本文利用中低温相变材料中应用最广的水合盐Na2SO4·10H2O作为相变储能材料，通过Na2SO4·10H2O(80％)和Na2HPO4·12H2O(20％)两种体系复合的方式解决无机水合盐过冷和相分离的问题，通过添加无机盐NaCl-NH4Cl和DSC测试的方法找到适合人类住房使用的24℃的相变体系。该低共熔盐的相变温度可控制在20～30℃范围内，这一温度范围是人们生活和仪器、仪表正常工作的最佳温度区间。相变材料的使用是节能的有效手段，在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑等领域具有广阔的应用前景。
　　 通过合理的设计与反复的实验，论文中将农作物秸秆和水合盐相变材料完美结合，制作出由填充层、阻燃保温层、储能层和强化加强层组成的新型节能建筑材料。通过喷涂抛光、热压模塑机中发泡热压成型，秸秆编织体占复合材料体积的50％～80％，密度为110～260Kg/m3，导热系数≤0.026W/(m·k)，有益节能效果为每千克储能材料可节约用电0.05kw·h/kg·d。它密度低、强度高、隔热隔音性好、具有良好的机械性能和阻燃性能。该研究成果为它在工业及民用新型节能建筑中的使用提供了一定的实验数据和理论支持。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 可再生资源和纤维素

1．2．1 可再生资源

1．2．2 纤维素

1．3 阻燃处理原理

1．4 水合盐相变储能材料概述

1．4．1 研究进展状况

1．4．2 目前存在的问题

1．5 储能材料的分类与筛选原则

1．5．1 相变储能的原理

1．5．2 固－固相变储能材料

1．5．3 固－液相变(融化凝固)储能材料

1．5．4 储热热相变材料的筛选原则

1．6 结晶水合盐的相变机理

1．6．1 结晶水和水合晶体

1．6．2 水合盐的相变机理

1．6．3 结晶理论依据

1．7 相变潜热和熔点的测定

1．7．1 DSC热分折原理

1．7．2 差示扫描量热法的影响因素

1．7．3 DSC测定熔点和相变潜热的实验步骤

1．8 相变材料与容器材料的相容性

1．8．1 封装PCM的容器材料

1．8．2 水合盐的腐蚀试验

1．9 复合材料的成型

1．9．1 模压成型

1．9．2 隔膜成型

1．9．3 缠绕成型

1．9．4 压挤成型

1．9．5 树脂注入成型

1．10 复合材料的应用

1．10．1 包装行业

1．10．2 铁路轨枕

1．10．3 建筑行业

1．10．4 园林庭院

1．10．5 汽车内装饰件

1．11 本课题研究目标和意义

第二章 共晶盐相变材料(EPCM)的制备与性能表征

2．1 实验原料

2．2 实验仪器和检测设备

2．3 实验步骤

2．3．1 Na2SO4-10H2O体系的选择

2．3．2 共晶盐相变材料的制备

2．3．3 共晶盐相变材料的DSC分析

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 节能建筑复合材料的制备和性能测试

3．1 实验操作方案设计

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器和检测设备

3．2．3 实验步骤

3．3 节能建筑复合材料的性能测试

3．3．1 密度测试

3．3．2 导热系数的测定

3．3．3 防火性能测试

3．3．4 吸水率测试

3．4 结果与讨论

3．5 相变材料的另类使用方式

3．5．1 应用案例

3．5．2 节能效益

3．6 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 全文总结

4．2 展望

致谢

参考文献

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