相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿的研究與應(yīng)用

秦征宇

（綠地集團(tuán)牡丹江置業(yè)有限公司）

摘 要：本文主要對相變儲(chǔ)能建筑材料和保溫隔熱砂漿的概述作了簡要論述，并簡單介紹了一下相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿的制備工藝，探討了不同因素對保溫隔熱砂漿不同性能的影響，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)分析出了保溫隔熱砂漿建筑材料的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)等。

關(guān)鍵詞：相變儲(chǔ)能；保溫隔熱砂漿；研究；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快和人們生產(chǎn)生活水平的不斷提高，在現(xiàn)代人對住宅建筑的居住要求中，舒適度繼工程的質(zhì)量、使用安全、使用壽命三大高要求之后，逐漸發(fā)展成為了人們對住宅建筑居住要求中的第四大高要求。在我國一些夏熱冬冷地區(qū)，或者是夏季與冬季溫差極大的地區(qū)里，其居民建筑物外墻保溫層的建筑材料大多采用的是玻化微珠保溫砂漿，這種砂漿雖然也有著一定的導(dǎo)熱功能，且抗壓強(qiáng)度較高、抗開裂性優(yōu)良，但在保溫隔熱方面仍然受到了一定的限制。事實(shí)上，玻化微珠保溫砂漿這種建筑材料不僅難以滿足寒冷地區(qū)居民對住宅舒適度的需求，而且在建筑節(jié)能工作中節(jié)能效率也不高。因此，玻化微珠保溫砂漿建筑材料被相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿所取代是時(shí)代發(fā)展下的一種必然結(jié)果。

1 相變儲(chǔ)能建筑材料的概述

相變儲(chǔ)能建筑材料是指當(dāng)外環(huán)境溫度比自身溫度高時(shí)，能從環(huán)境中吸收熱量，放出冷量；當(dāng)環(huán)境溫度比自身低時(shí)，能夠從環(huán)境中吸收冷量，同時(shí)放出熱量的一種物相可以發(fā)生變化的建筑材料。它具有變相材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也兼?zhèn)淞私ㄖ牧系膬?yōu)點(diǎn)，這樣的雙重優(yōu)點(diǎn)的具備讓它在建筑工程中為建筑節(jié)能工作做出了不小的貢獻(xiàn)，也為建筑業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益。本文中所探討的保溫隔熱砂漿便是相變儲(chǔ)能建筑材料中最為常見的一種。

2 保溫隔熱砂漿的概述

保溫隔熱砂漿是用于涂抹或涂刷到建筑墻體或墻面上的一種新型的保溫材料，它主要是以水泥、膨脹珍珠巖等材料作為主體材料，輔以纖維素或其他添加劑等作為輔助材料，將其主體材料和輔助材料用機(jī)械或手工進(jìn)行攪拌、混合等一系列工作，便可制成保溫隔熱砂漿。

保溫隔熱砂漿是一種復(fù)合型的保溫隔熱材料，其主要性能有保溫、隔熱、產(chǎn)品不燃以及綠色環(huán)保等特質(zhì)，而且由于其加水拌和之后具有較好的粘黏性，所以在施工技術(shù)和施工流程上并不復(fù)雜。

3 相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿的制備工藝

3.1 定型相變材料的制備

3.1.1 將膨脹珍珠巖加入水浴加熱反應(yīng)釜中，轉(zhuǎn)速為80r/min，溫度為80℃條件下，抽真空20min，負(fù)壓為0.5～0.6MPa，關(guān)閉氣閥并開啟液體加料閥，將已經(jīng)融化的十八烷蠟緩慢加入。

3.1.2 關(guān)閉進(jìn)料閥，抽真空，負(fù)壓為0.9～1.0MPa，攪拌速度調(diào)制120r/min，保溫反應(yīng)30min，關(guān)閉真空泵，卸料、冷卻、包裝。

3.1.3 在該生產(chǎn)工藝中，加入熔點(diǎn)為30℃的十八烷蠟制備的定型相變材料，用于配制外墻保溫隔熱砂漿；改加熔點(diǎn)為22℃的十八烷蠟制備的定型相變材料，用于配制內(nèi)墻保溫隔熱砂漿。

3.2 相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿的制備

首先將空心玻璃微珠和粉煤灰加入砂漿混合機(jī)中，攪拌中加入纖維材料，待纖維材料分散均勻后再加入水泥、膨潤土、膠粉等粉狀材料，最后加入玻化微珠和定型相變材料，混合均勻后立即放料，避免輕骨料因長時(shí)間攪拌而破碎。

3.3 實(shí)驗(yàn)性能測試

3.3.1 常規(guī)性能指標(biāo)測試方法按GB/T20473-2006《建筑保溫砂漿》進(jìn)行。

3.3.2 吸水率測試：按JGJ70-90中規(guī)定制備70.7mm×70.7mm×70.7mm試樣2組，在自然條件下養(yǎng)護(hù)28d，在（75+5）℃條件下恒溫烘干至恒重m0，連續(xù)2次稱重之差小于0.1%，然后浸入水溫為（20±5）℃恒溫水槽中，保持48h，取出試件，用濕布抹去表面水分，稱重m1，計(jì)算吸水率x。

3.3.3 調(diào)溫控溫效果測試：采用模擬試驗(yàn)方法，將不摻十八烷蠟的同配方保溫砂漿、摻不同量十八烷蠟的3種保溫砂漿，分別批抹于普通墻體的向陽面，規(guī)格為2m×2m×2mm，分別標(biāo)為樣板1#、2#、3#、4#，其中1#為對照樣板。選擇高溫季節(jié)晴天，最高氣溫為36℃，分時(shí)段測試4塊樣板的表面溫度，通過相同時(shí)段的溫度差值檢測相變儲(chǔ)能材料的調(diào)溫效果，繼而推算節(jié)能效率。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.4.1 十八烷蠟對膨脹珍珠巖吸水率的影響

玻化微珠和膨脹珍珠巖都是以珍珠巖為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)、瞬間膨脹而成的輕質(zhì)多孔材料，玻化微珠表面包覆一層玻璃質(zhì)，呈閉孔中空結(jié)構(gòu)，但因原材料差異和工藝控制的難度，往往存在著部分開孔顆粒；膨脹珍珠巖是表面開孔、內(nèi)部呈蜂窩狀顆粒，因此吸水率較高，經(jīng)吸附十八烷蠟以后，吸水率下降。

3.4.2 定性相變材料對保溫砂漿性能的影響

在試驗(yàn)條件下，以玻化微珠為主要輕集料制備的保溫砂漿，干密度、導(dǎo)熱系數(shù)較低，抗壓強(qiáng)度較高；以自制定型相變材料為主要輕集料制備的保溫砂漿，干密度、導(dǎo)熱系數(shù)較高，抗壓強(qiáng)度較低；二者以1∶1質(zhì)量比混合使用，3項(xiàng)性能居其中，并且具有良好的調(diào)溫控溫功能，還對提高耐水性有一定貢獻(xiàn)。

3.4.3 定型相變材料用量對砂漿調(diào)溫效果的影響

在保溫砂漿中加入定型相變材料，當(dāng)環(huán)境溫度大于十八烷蠟的相變溫度時(shí)，隨著定型相變材料摻量的增加，由于相變潛熱總量的增加、吸收熱量增多而使樣板表面溫度下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于十八烷蠟的相變溫度時(shí)，由于相變材料儲(chǔ)能多、放熱量大而使樣板表面溫度略有上升。當(dāng)定型相變材料摻量達(dá)到20%時(shí)，下午2點(diǎn)的表面最高溫度為73℃，與1#對照樣板相比降低了5℃（波峰溫度），這充分證明了相變儲(chǔ)能材料有顯著的調(diào)溫控溫和均溫效果。

3.4.4 相變儲(chǔ)能保溫砂漿的節(jié)能效率

研究證明，在酷熱的下午，由于建筑物外墻溫度過高而形成城市熱島效應(yīng)，使周圍空氣升高2～3℃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天最高氣溫升高1℃，要求制冷用電量上升2%，因此可以粗略地推算，用于外墻的相變儲(chǔ)能材料可直接節(jié)電10%以上。同理，當(dāng)用相變溫度為20～22℃的十八烷蠟制備的保溫砂漿用于內(nèi)墻時(shí)，在我國北方的夏秋季節(jié)，由于晝夜溫差大，相變材料白天吸熱儲(chǔ)能，降低室內(nèi)最高溫度，減少空調(diào)耗電量，夜間在自然通風(fēng)條件下，儲(chǔ)存的熱量釋放出來，從而保持室內(nèi)的人體舒適度（20～24℃），在冬季，由于涂層具有優(yōu)良的保溫性和調(diào)溫功能而提高室內(nèi)的最低溫度，減小室內(nèi)空氣溫度的波動(dòng)幅度，尤其對于自采暖和分戶計(jì)量供熱量的居民樓，其節(jié)能效率更明顯。

結(jié)束語

通過實(shí)踐實(shí)驗(yàn)以及本文中對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論可知，相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿建筑材料具有優(yōu)良的保溫隔熱性、相變儲(chǔ)能性以及對外界環(huán)境溫度進(jìn)行良好的調(diào)整于控制性。此外，保溫隔熱砂漿還具有較強(qiáng)的耐水性質(zhì)和節(jié)能性，可為建筑工程中的建筑節(jié)能工作做出一定的貢獻(xiàn)。根據(jù)保溫隔熱砂漿材料所具有的一系列功能和特性，我們可以得出其材料的主要應(yīng)用如下：涂抹于建筑物內(nèi)墻、外墻表面作內(nèi)墻保溫層和外墻保溫層；可儲(chǔ)存和利用太陽能，有效調(diào)節(jié)和改善建筑物室內(nèi)溫度，為住宅居民提供舒適的居住條件；若再其材料中添加適當(dāng)?shù)臐B透結(jié)晶型防水劑，還可提高相變儲(chǔ)能保溫隔熱砂漿的防水性，而且當(dāng)其吸水率下降到一定程度時(shí)，其材料還具有永久的防水作用。endprint