一種環(huán)境友好型復合相變材料及相變蓄能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好型復合相變材料及相變儲能裝置，其中改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，所述改性石蠟混合物含有阻燃劑，有機物的重量百分比為30-90％，石蠟相變溫度在25-45℃，相變焓大于100J/g，導熱系數(shù)為1.12-8.37W/m.k。其中所述相變儲能裝置由一個空心圓柱體以及三個扇形體組成，其中，空心圓柱體和扇形體活動連接。本發(fā)明制備的復合相變材料為定型相變材料，且具有較強地阻燃性能和相變調(diào)溫性能，易加工成裝飾裝修建筑材料，可創(chuàng)造舒適和健康的室內(nèi)人居環(huán)境。本發(fā)明所述相變蓄能裝置美觀、傳熱效率大，有易于大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，并且具有儲能、放熱周期短，相變材料損失小等優(yōu)點。
【專利說明】-種環(huán)境友好型復合相變材料及相變蓄能裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及相變蓄能復合材料，該復合材料可用于室內(nèi)蓄能裝飾裝修材料，尤其 適用于室內(nèi)調(diào)溫（25-45C )，創(chuàng)造舒適人居環(huán)境，本發(fā)明還涉及所述相變復合材料的制備 方法及其蓄能裝置。

【背景技術】
[0002] 相變儲能材料具有很高的儲能密度，相變溫度選擇范圍廣，溫度控制恒定，節(jié)能效 果顯著。選擇適宜的相變儲能材料將其應用于建筑材料中，不僅可W降低儲存相同熱量的 建筑材料的體積，而且能將室內(nèi)溫度波動控制在非常窄的范圍，從而大大提高居住環(huán)境的 舒適度。
[0003] 目前對相變蓄能材料的研究較多，大多是直鏈焼姪類的應用。CN 1587340A公開 了 "一種適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的高導熱定形相變蓄能材料"，該材料由蓄熱材料石蠟與載體 材料陽、PP、SBS、SEBS W及蒙脫±等加工改進劑、金屬粉末等導熱添加劑組成，很好地解決 了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的加工等問題，也具有較好的導熱性能。但是載體材料與石蠟的烙點相 差很大，超過IOOC，使得相變材料的加工難度增大，損失也較多，長期使用滲漏現(xiàn)象也比較 嚴重，質(zhì)量損失10%W上。
[0004] CN 101486894公開了 一種"定形相變材料及其制備方法"，用EVA和POE包裹石 蠟，烙點差距縮小到了 30-4(TC，相變材料的損失也降低到了 1%，但是該材料的阻燃性能 不好，EVA、POE和石蠟都是極易燃燒的材料，與用于建筑材料存在很大的安全隱患。
[0005] CN 101397489A公開了 "一種阻燃定形相變材料及其制備方法"，其中在石蠟與 皿PE制備的相變材料中，加入了膨脹型阻燃劑和金屬粉，二者的協(xié)同作用極大地提高了材 料的阻燃性能，但是相變潛熱在70J/g左右，相變儲能能力不足。
[0006] CN 202814182 U公開了一種相變蓄熱棒，屬于能量儲存設備領域。該實用新型在 PH?管兩端是熱烙密封，并且PH?管內(nèi)部填充有相變蓄熱材料。該實用新型結構簡單，加工 使用方便，能夠儲存大量的熱量，并且及時的釋放到環(huán)境中，不存在過冷和相分離現(xiàn)象，是 較理想的相變蓄熱設備。但是，該相變儲能裝置的換熱面積較小，換熱效率低，而且，其是通 過相變材料與金屬換熱，然后金屬與調(diào)節(jié)對象（如空氣、電子元件等）換熱，也影響了換熱 效率。
[0007] 因此，相變蓄能復合材料領域中，特別是在建筑材料領域，迫切需要一種具有阻燃 防火性能、定型相變材料（相變過程中無液體滲出；體積無明顯變化）、無腐蝕性且相變儲 能能力強的室內(nèi)裝飾裝修材料W及換熱效率高的相變儲能裝置，W改善人們室內(nèi)生活環(huán) 境。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對已有技術的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境友好型復合相變材料及其 儲熱裝置，從而循環(huán)利用室內(nèi)的能量，且可利用波峰波谷電能，達到節(jié)能環(huán)保的目的，同時 營造一種舒適度高的溫度適宜的人居環(huán)境。
[0009] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：
[0010] 一種環(huán)境友好型復合相變材料，改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，所述 改性石蠟混合物含有阻燃劑，改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比為30-90%，阻 燃劑占改性石蠟混合物質(zhì)量百分比為5-20%，復合相變材料調(diào)溫范圍為25-45C，相變烙 大于 lOOJ/g，導熱系數(shù)為 1. 12-8. 37W/m. K。
[0011] 在本發(fā)明中，將改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，膨脹石墨對石蠟可W 起到定形作用，即在石蠟在相變烙化后，可W很好的防止出現(xiàn)液態(tài)石蠟流欄導致的石蠟泄 漏，相變有效成分降低的情況。
[0012] 在本發(fā)明中，改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比例如為35%、40%、 45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80% 或 85%。
[0013] 阻燃劑占改性石蠟混合物的質(zhì)量百分比例如為6 %、7 %、8 %、9 %、10 %、11 %、 12%'13%'14%'15%'16%'17%'18% 或 19%。
[0014] 所述改性石蠟混合物，即指，將石蠟與其他的物質(zhì)通過物理或者化學方法得到的 石蠟混合物，其中，在本發(fā)明中，所述改性石蠟混合物中含有阻燃劑，W提高相變材料的阻 燃性能。
[0015] 所述石蠟為氯系乳化石蠟。
[0016] 一種環(huán)境友好型復合相變材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0017] (1)將200?10目的酸化石墨顆粒至于800-1000W的微波爐中膨化8-15S，制備 膨脹石墨；
[0018] (2)將步驟（1)制備的膨脹石墨與改性石蠟混合物進行吸附1-化；
[001引 做過濾和微波烘干，得到環(huán)境友好型復合相變材料。
[0020] 本發(fā)明過控制微波時間、功率W及石墨顆粒大小，使得該膨脹石墨具有孔隙多、易 于石蠟相變材料吸附W及阻燃性能強的特點。
[0021] 所述微波功率為 800-1000W，例如 810W、820W、830W、840W、850W、860W、870W、880W、 890W、900W、910W、920W、930W、940W、950W、960W、970W、980W 或 990W。
[0022] 所述膨化時間為 8-15s，例如巧.5s、9s、9. 5s、10s、10. 5s、11s、11. 5s、12s、12. 5s、 13s、13.5s、14s 或 14. 5s〇
[0023] -種相變蓄能裝置，由一個空也圓柱體W及H個扇形體組成，其中，空也圓柱體和 扇形體活動連接，如上所述的復合相變材料壓制成塊狀封裝在空也圓柱體和扇形體中。
[0024] 該相變蓄能裝置的工作過程為：就是熱空氣與裝置的外壁接觸，外壁通過熱傳導 與相變材料接觸；或直接進入裝置里面與相變材料換熱，形成吸熱（即儲能）/放熱的效果。 [00巧]相比于CN 202814182 U的箱變儲熱棒，本發(fā)明通過分成H個扇形體及空也圓柱體 增大了儲能裝置的換熱面積，有利于提高換熱效率。
[0026] 其中，所述扇形體的兩個側面均勻分布有孔洞。本發(fā)明的儲熱裝置扇形體的兩個 側面開有一定的孔洞，在擁有目前通用換熱模式的同時，還可W讓氣體直接進入儲熱裝置， 提供氣體與相變材料直接換熱的方式，從而進一步提高換熱效率。
[0027] 孔洞為圓形，直徑為0. 5?IOmm ;或者，孔洞為正方形，長和寬獨立的為2?IOmm ; 或者，孔洞為正方形，邊長為2?IOmm ;或者，孔洞為菱形，長和寬獨立的為2?IOmm ;或者， 孔洞為矩形長條狀，寬為I?3mm ;或者孔洞為波浪線條狀，寬為I?3mm。
[0028] 所述活動連接優(yōu)選螺栓連接。本發(fā)明采用活動連接方式，易于生產(chǎn)加工及施工安 裝。
[0029] -種相變蓄能裝置，其具有空也圓柱體結構，且在該空也圓柱體的內(nèi)側壁均勻分 布有孔洞，如上所述的復合相變材料壓制成塊狀封裝在空也圓柱體結構中。
[0030] 該相變蓄能裝置的工作過程為；熱空氣與裝置的外壁接觸，外壁通過熱傳導與相 變材料接觸；或直接進入裝置里面與相變材料換熱，形成吸熱（即儲能）/放熱的效果）。
[0031] 本發(fā)明采用空也圓柱體的幾何結構，相比于實也圓柱體/棒，增加了換熱面積。在 其內(nèi)側壁上開有一定尺寸的孔洞，在擁有目前通用換熱模式的同時，還可W讓氣體直接進 入儲熱裝置，提供氣體與相變材料直接換熱的方式，從而進一步提高換熱效率。
[0032] 所述相變蓄能裝置結構簡單，加工容易，生產(chǎn)成本低，可W用于裝飾裝修，同時也 能高效的利用裝飾材占有的空間，通過相變材料來調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度。
[0033] -種相變蓄能裝置，其具有立方體條狀結構，如上所述的復合相變材料壓制成塊 狀封裝在立方體條狀結構中。
[0034] 該相變蓄能裝置的工作過程為；熱空氣與裝置的外壁接觸，外壁通過熱傳導與相 變材料接觸；或直接進入裝置里面與相變材料換熱，形成吸熱（即儲能）/放熱的效果）。
[0035] 與已有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0036] 本發(fā)明的復合相變材料的調(diào)節(jié)溫度范圍為25-45°C，相變烙大于lOOJ/g，導熱系 數(shù)為 1. 12-8. 37W/m. k。
[0037] 本發(fā)明制備的復合相變材料為定型相變材料，且該相變材料具有較強的阻燃性能 和相變調(diào)溫性能（燃燒時間128-286S ;調(diào)溫范圍為25-45C )，易加工成裝飾裝修建筑材 料，可創(chuàng)造舒適、健康的室內(nèi)人居環(huán)境。
[0038] 本發(fā)明所述相變蓄能裝置美觀、傳熱效率大（相變材料本身導熱系數(shù)可達8. 37W/ m. K，裝置具有兩種換熱方式，特別是空氣與材料直接接觸，會提高傳熱效率，約50-70% )， 有易于大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，并且具有儲能、放熱周期短，相變材料損失小等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明的一種實施方式所示的相變蓄能裝置的結構示意圖。
[0040] 圖2中，圖（a)、化）和（C)分別是圖1蓄能裝置I - I扇形體部位的S視圖。
[0041] 圖3是本發(fā)明的一種實施方式所示的相變蓄能裝置的結構示意圖。
[0042] 圖4是圖3蓄能裝置A-A方向的剖面圖。
[0043] 圖5是圖3蓄能裝置B-B方向的剖面圖。

【具體實施方式】
[0044] 下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0045] 實施例1
[0046] -種相變蓄能裝置，由一個空也圓柱體W及H個扇形體組成，其中，空也圓柱體和 扇形體活動連接。
[0047] 所述扇形體的兩個側面均勻分布有孔洞，所述活動連接為螺栓連接。
[0048] 本發(fā)明通過分成H個扇形體及空也圓柱體增大了儲能裝置的換熱面積，有利于提 高換熱效率。本發(fā)明的儲熱裝置扇形體的兩個側面開有一定的孔洞，在擁有目前通用換熱 模式的同時，還可W讓氣體直接進入儲熱裝置，提供氣體與相變材料直接換熱的方式，從而 進一步提高換熱效率。本發(fā)明采用活動連接方式，易于生產(chǎn)加工及施工安裝。
[0049] 實施例2
[0050] -種相變蓄能裝置，其具有空也圓柱體結構，且在該空也圓柱體的內(nèi)側壁均勻分 布有孔洞。
[0051] 本發(fā)明采用空也圓柱體的幾何結構，相比于實也圓柱體/棒，增加了換熱面積。在 其內(nèi)側壁上開有一定尺寸的孔洞，在擁有目前通用換熱模式的同時，還可W讓氣體直接進 入儲熱裝置，提供氣體與相變材料直接換熱的方式，從而進一步提高換熱效率。
[00閲 實施例3
[0053] -種環(huán)境友好型復合相變材料，改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，所述 改性石蠟混合物含有阻燃劑，改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比為30%，阻 燃劑占改性石蠟混合物質(zhì)量百分比為20%，復合相變材料調(diào)溫范圍為25-45C，相變烙為 113J/g，燃燒時間為286s，導熱系數(shù)為1. 12W/m.K。
[0054] 所述石蠟為氯系乳化石蠟。
[00巧]一種環(huán)境友好型復合相變材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[005引 （1)將酸化石墨顆粒置于800W的微波爐中膨化8s，制備膨脹石墨；
[0057] (2)將步驟（1)制備的膨脹石墨與氯系阻燃乳化石蠟進行吸附Ih ;
[0058] (3)過濾和微波烘干，得到環(huán)境友好型復合相變材料。
[0059] 實施例4
[0060] -種環(huán)境友好型復合相變材料，改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，所述 改性石蠟混合物含有阻燃劑，改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比為90%，阻 燃劑占改性石蠟混合物質(zhì)量百分比為20%，復合相變材料調(diào)節(jié)溫度為化-45C，相變烙為 154J/g，燃燒時間為286s，導熱系數(shù)為8. 37W/m. K。所述石蠟為氯系乳化石蠟。
[0061] 一種環(huán)境友好型復合相變材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[006引 （1)將酸化石墨顆粒置于IOOOW的微波爐中膨化15s，制備膨脹石墨；
[006引 似將步驟（1)巧Ij備的膨脹石墨與氯系阻燃乳化石蠟進行吸附化；
[0064] (3)過濾和微波烘干，得到環(huán)境友好型復合相變材料。
[00財 實施例5
[0066] -種環(huán)境友好型復合相變材料，改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微孔中，所述 改性石蠟混合物含有阻燃劑，改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比為75 %，阻燃 劑占改性石蠟混合物質(zhì)量百分比為20%，復合相變材料調(diào)溫范圍為25-45C，相變烙大于 134J/g，燃燒時間為286s，導熱系數(shù)為4. 89W/m. K。所述石蠟為氯系乳化石蠟。
[0067] 一種環(huán)境友好型復合相變材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[006引 （1)將酸化石墨顆粒置于900W的微波爐中膨化12s，制備膨脹石墨；
[006引 似將步驟（1)制備的膨脹石墨與氯系阻燃乳化石蠟進行吸附1.化；
[0070] (3)過濾和微波烘干，得到環(huán)境友好型復合相變材料。
[00川 實施例6
[0072] 重復實施例5,不同之處在于：阻燃劑占改性石蠟混合物質(zhì)量百分比為5%。
[0073]

【權利要求】
1. 一種環(huán)境友好型復合相變材料，其特征在于，改性石蠟混合物包覆在膨脹石墨的微 孔中，所述改性石蠟混合物含有阻燃劑,改性石蠟混合物占復合相變材料的質(zhì)量百分比為 30-90 %，阻燃劑占改性石蠟混合物的質(zhì)量百分比為5-20 %，復合相變材料的調(diào)節(jié)溫度范圍 為25-45°C，相變焓大于100J/g，導熱系數(shù)為1. 12-8. 37W/m. k。
2. 如權利要求1所述的相變材料，其特征在于，所述石蠟為氯系乳化石蠟。
3. -種如權利要求1或2所述的環(huán)境友好型復合相變材料的制備方法，其特征在于，所 述方法包括如下步驟： (1) 將200?10目的酸化石墨顆粒置于800-1000W的微波爐中膨化8-15s，制備膨脹 石墨； (2) 將步驟（1)制備的膨脹石墨與改性石蠟混合物進行吸附l-2h ; (3) 過濾和烘干，得到環(huán)境友好型復合相變材料。
4. 一種相變蓄能裝置，其特征在于，其由一個空心圓柱體以及三個扇形體組成，其中， 空心圓柱體和扇形體活動連接，權利要求1或2所述的復合相變材料壓制成塊狀封裝在空 心圓柱體和扇形體中。
5. 如權利要求4所述的相變蓄能裝置，其特征在于，所述扇形體的兩個側面均勻分布 有孔洞。
6. 如權利要求5所述的相變蓄能裝置，其特征在于，孔洞為圓形，直徑為0. 5?10mm ; 或者，孔洞為正方形，長和寬獨立的為2?10mm ;或者，孔洞為正方形,邊長為2?10mm ;或 者，孔洞為菱形，長和寬獨立的為2?10mm ;或者，孔洞為矩形長條狀，寬為1?3mm ;或者孔 洞為波浪線條狀，寬為1?3mm。
7. 如權利要求4或5所述的相變蓄能裝置，其特征在于，所述活動連接為螺栓連接。
8. -種相變蓄能裝置，其特征在于，其具有空心圓柱體結構，且在該空心圓柱體的內(nèi)側 壁均勻分布有孔洞，權利要求1或2所述的復合相變材料壓制成塊狀封裝在空心圓柱體結 構中。
9. 一種相變蓄能裝置，其特征在于，其具有立方體條狀結構，權利要求1或2所述的復 合相變材料壓制成塊狀封裝在立方體條狀結構中。
【文檔編號】F28D20/02GK104357018SQ201410533036
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權日:2014年10月10日
【發(fā)明者】趙金平, 馮小江 申請人:中關村人居環(huán)境工程與材料研究院