相变材料作为一种高效的储能物质,在建筑采暖和空调节能领域有重大意义。但相变材料在实际应用中仍存在一些问题,主要是导热系数小,比如有机相变材料石蜡固态时导热系数为0.21 W/(m · K),液态时仅为0.12 W/(m · K),传热速率低,吸收和释放热量的时间增加,实际调温效果不明显。同时,固-液相变材料作为应用最广的相变材料,其相变储热过程中会发生固态-液态转变,由于液态具有流动性,一旦泄露就会发生污染环境,相变调温效果减弱等一系列问题。因此相变封装技术才能使其更好的应用实际生活中。
碳纳米管具有极高的比表面积,其优良的力、电、热学性能和纳米尺度效应使其成为一种理想的相变材料强化导热填料。广州大学王元明等人以碳纳米管为导热填料,制备出质量分数分别为 0.5%、l%、2%、3%、5% 的石蜡-碳纳米管复合相变材料, 以此研究其热物性及循环稳定性。结果显示,以碳纳米管为导热填料能有效提高复合相变材料的热导率,当碳纳米管的质量分数为5%时,其传热系数达0.62 W/ W/(m · K),与纯石蜡相比提高了1.21倍。
根据相变材料和建筑基材结合方式的不同,将其分为直接加入法、浸渗法和封装法。大体积封装是指将相变材料装入由金属、塑料或薄膜制成的管、球、板状容器,极大地提高了封装效率法既能有效解决相变过程中的问题又能适用于大规模生产、实际应用和推广。法国Kuznik 等人将无机相变材料十水硫酸钠装进 57 根长 1.2 m、内径0.04m的聚乙烯圆管中,制成相变储能墙板进行保温性能试验,结果表明该墙体的潜热值为相同质量的砖石墙的30倍。沈阳建筑大学冯国会等人将相变材料罐装进长 3 m、直径20 mm的 PE 管中,两端用塑料盖封堵并缠绕胶带以防泄露。将装有相变材料的PE 管沿墙体水平纵向排列, 内墙由石膏板制成,与建筑墙体结合形成 3.0 m×2.9 m×0.1 m 的相变蓄热墙。
相变墙示意图
相变墙实物图
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