本發(fā)明涉及用于建筑節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)中制備復(fù)合相變蓄能材料的裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置。

背景技術(shù)：

目前節(jié)能減排已經(jīng)日益受到我們每個人的重視。隨著人們對室內(nèi)建筑環(huán)境舒適度要求的不斷提高，暖氣、空調(diào)這些調(diào)節(jié)改良生活環(huán)境的設(shè)備也更多的應(yīng)用于千家萬戶。在改善生活品質(zhì)的同時也帶來了很多的影響，建筑能耗呈逐年增加趨勢。隨著能源危機的出現(xiàn)，能量的儲存與利用越來越受到人們的關(guān)注。把相變材料添加到建筑材料中制作一些相變建筑材料，這些相變建筑材料有著比較高的熱容，可有效地存儲能量從而降低建筑能耗。

建筑行業(yè)在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中占有比較重要的地位，從我國能源消費總量看，建筑能耗具有比較大的占比。我國目前是一個發(fā)展中國家，人口眾多，我國新增住房面積每年高達17～18億平方米，目前的建筑總量接近400億平方米，在這近400億平方米的建筑物中，僅有約1％可被稱為＂節(jié)能建筑＂。

雖然在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用有著誘人的前景，但將復(fù)合相變蓄能材料與建筑圍護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，讓復(fù)合相變蓄能材料參與調(diào)控建筑維護結(jié)構(gòu)室內(nèi)溫度的變化，首先需要解決的問題就是相變材料在發(fā)生熔化凝固相態(tài)變化的過程中的液體泄漏問題。

將相變材料與多孔材料通過真空吸附復(fù)合，使多孔材料內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)被相變材料完全填充。目前大多是在實驗室人工小批量的制備，而申請人在先專利一種復(fù)合相變顆粒的生產(chǎn)裝置(ZL201620031827.3)，能夠大批量地制備復(fù)合相變顆粒。該裝置滾筒為立式，這種安裝方式適用于對液體的攪拌，對于固體顆粒的攪拌混合不利，容易造成混合不均勻；并且波輪攪拌盤下部與內(nèi)筒本體之間的孔隙中填充的相變材料不能與波輪攪拌盤上部的多孔材料接觸，完成吸附，造成了相變材料的浪費，且相變材料和多孔材料有最佳吸附比，由于此孔隙的存在不能確定參加吸附過程相變材料的質(zhì)量，導(dǎo)致多孔材料添加量的不確定性。另一方面，制備相變顆粒的目的就是使建筑節(jié)能，但是此裝置在制備過程中為了使相變材料熔化吸附進多孔材料中，會消耗很多電能用于加熱相變材料，這就造成了能量的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是：提供一種可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置，該裝置通過槽式太陽能集熱器持續(xù)給加熱桶中的熱媒進行加熱，通過動力傳動軸帶動滾筒裝置本體進行轉(zhuǎn)動攪拌，為滾筒裝置本體內(nèi)部提供合適的真空吸附熱環(huán)境，以機械運動方式和太陽能解決了勞動強度大，生產(chǎn)效率低，材料浪費，混合不均勻，加熱耗能的問題。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置，其特征在于該裝置包括滾筒裝置本體、加熱桶、動力單元和槽式太陽能集熱器，所述滾筒裝置本體固定于加熱桶內(nèi)，滾筒裝置本體通過動力單元驅(qū)動在加熱桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，槽式太陽能集熱器與加熱桶連接；

所述滾筒裝置本體為六棱柱體，滾筒裝置本體的一個側(cè)面為可拆卸法蘭式，該側(cè)面上通過密封螺釘連接有端蓋，端蓋外部上設(shè)置有內(nèi)蓋拆卸把手和真空抽氣孔；所述加熱桶上設(shè)有加熱桶上蓋，加熱桶上蓋上設(shè)置有放氣孔、觀察孔和上蓋把手；所述動力單元包括電機、變頻器和動力傳動軸，電機一端與變頻器連接，另一端與動力傳動軸一端連接，動力傳動軸的另一端依次水平穿過加熱桶和滾筒裝置本體，且動力傳動軸與滾筒裝置本體的軸線重合；所述槽式太陽能集熱器的出水管上連接有溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度控制器與繼電器一端連接，繼電器另一端連接循環(huán)水泵；槽式太陽能集熱器的出水口同時與加熱桶的進水口連接，槽式太陽能集熱器的進水口通過循環(huán)水泵與加熱桶的出水口連接。

上述可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置的使用方法，該方法的具體步驟是：

1)連接裝置并添加材料通過槽式太陽能集熱器連接加熱桶的進水口和出水口，向加熱桶內(nèi)提供熱水，通過溫度控制器設(shè)定溫度；按比例向滾筒裝置本體內(nèi)添加相變材料和多孔材料，相變材料和多孔材料的總體積為滾筒裝置本體容積的30％-60％，然后再通過密封螺釘連接固定端蓋；

2)抽真空將端蓋上的真空抽氣孔連接到外部循環(huán)水真空抽氣裝置，通過外部循環(huán)水真空抽氣裝置給滾筒裝置本體內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的真空度，真空度為0.08MPa-0.1MPa；

3)攪拌通過變頻器調(diào)控電機的轉(zhuǎn)動速率，電機提供動力使?jié)L筒裝置本體轉(zhuǎn)動起來，從而使?jié)L筒裝置本體內(nèi)部的多孔材料和相變材料充分吸附；

4)卸料關(guān)閉電機，打開端蓋上的真空抽氣孔，擰開端蓋上的密封螺釘，通過內(nèi)蓋拆卸把手把端蓋卸下來，卸料，即制備出復(fù)合相變蓄能材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)節(jié)約能源。本發(fā)明通過槽式太陽能集熱器持續(xù)給加熱桶中的熱媒進行加熱，利用其高集熱效率的特點，在相同的太陽輻射下輸出更多的熱水。其另一個明顯的優(yōu)點是，能夠隨時靈活的調(diào)節(jié)槽的角度，最大限度的吸收熱量，為外部加熱筒提供充足的熱量。

(2)混合均勻。本發(fā)明將電機與變頻器相連來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動速率，通過動力傳動軸帶動滾筒裝置本體進行轉(zhuǎn)動攪拌，不存在攪拌死角，且通過真空孔對滾筒裝置本體內(nèi)部抽真空，以排出多孔材料其微孔內(nèi)的空氣，使相變材料與多孔材料充分混合。

(3)節(jié)約材料。本發(fā)明中的滾筒裝置本體以臥式方式連接，可以保證相變材料和多孔材料的充分接觸，所有材料全部參加真空吸附反應(yīng)，只要以最佳配比添加相變材料和多孔材料，就可以制備高質(zhì)量的相變材料。

(4)批量生產(chǎn)。本發(fā)明通過大容量的滾筒裝置本體可以根據(jù)生產(chǎn)要求添加足量的相變材料和多孔材料，制備復(fù)合相變材料，生產(chǎn)效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置的整體構(gòu)造的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置的滾筒裝置本體(除端蓋)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置實施例1所用相變材料的凝固熔化DSC曲線圖；

圖4是本發(fā)明節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置實施例1制備得到的復(fù)合相變蓄能材料的凝固熔化DSC曲線圖；

圖中，1—滾筒裝置本體；2—加熱桶；3—動力單元；4—槽式太陽能集熱器；1-1—真空抽氣孔；1-2—內(nèi)蓋拆卸把手；2-1—放氣孔；2-2—觀察孔；2-3—上蓋把手；2-4—加熱桶上蓋；2-5—進水口；2-6—出水口；3-1—三相異步電機；3-2—動力傳動軸；3-3—變頻器；4-1—溫度傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。

本發(fā)明可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置(簡稱裝置，參見圖1-2)，包括滾筒裝置本體1、加熱桶2、動力單元3和槽式太陽能集熱器4，所述滾筒裝置本體1固定于加熱桶2內(nèi)，滾筒裝置本體1通過動力單元3驅(qū)動在加熱桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，槽式太陽能集熱器4與加熱桶2連接；

所述滾筒裝置本體1為六棱柱體，安裝方式為臥式，在轉(zhuǎn)動時可以保證相變材料和多孔材料充分接觸混合，且全部參加吸附反應(yīng)，滾筒裝置本體1的一個側(cè)面為可拆卸法蘭式，該側(cè)面上通過密封螺釘連接有端蓋，端蓋外部上設(shè)置有內(nèi)蓋拆卸把手1-2和真空抽氣孔1-1；所述加熱桶2上設(shè)有加熱桶上蓋2-4，加熱桶上蓋2-4蓋在加熱桶本體上，加熱桶上蓋與加熱桶本體之間通過活頁連接，加熱桶上蓋2-4上設(shè)置有放氣孔2-1、觀察孔2-2和上蓋把手2-3；所述動力單元3包括電機3-1、變頻器3-3和動力傳動軸3-2，電機3-1一端與變頻器3-3連接，另一端與動力傳動軸3-2一端連接，動力傳動軸的另一端依次水平穿過加熱桶2和滾筒裝置本體1，且動力傳動軸與滾筒裝置本體的軸線重合；所述槽式太陽能集熱器4的出水管上通過三通連接有溫度傳感器4-1，溫度傳感器4-1通過溫度控制器與繼電器一端連接，繼電器另一端連接循環(huán)水泵；槽式太陽能集熱器4的出水口同時與加熱桶2的進水口2-5連接，槽式太陽能集熱器4的進水口通過循環(huán)水泵與加熱桶的出水口2-6連接。

本發(fā)明可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置的使用方法的具體步驟是：

1)連接裝置并添加材料通過槽式太陽能集熱器4連接加熱桶的進水口2-5和出水口2-6，向加熱桶內(nèi)提供熱水，溫度控制器的溫度設(shè)定值為50℃；按比例向滾筒裝置本體內(nèi)添加相變材料和多孔材料，相變材料和多孔材料的總體積為滾筒裝置本體容積的30％-60％，然后再通過密封螺釘連接固定端蓋；

2)抽真空將端蓋上的真空抽氣孔1-1連接到外部循環(huán)水真空抽氣裝置，通過外部循環(huán)水真空抽氣裝置給滾筒裝置本體1內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的真空度，真空度為0.08MPa-0.1MPa；

3)攪拌通過變頻器3-2調(diào)控電機3-1的轉(zhuǎn)動速率,電機3-1提供動力使?jié)L筒裝置本體1轉(zhuǎn)動起來，從而使?jié)L筒裝置本體1內(nèi)部的多孔材料和相變材料充分吸附；

4)卸料關(guān)閉電機3-1，打開端蓋上的真空抽氣孔1-1，擰開端蓋上的密封螺釘，通過內(nèi)蓋拆卸把手1-2把端蓋卸下來，卸料，即制備出復(fù)合相變蓄能材料。

本發(fā)明裝置的工作原理及過程是：通過外部循環(huán)水真空抽氣裝置給滾筒裝置本體內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的真空度，將電機與變頻器相連來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動速率，電機與動力傳動軸相連，通過動力傳動軸帶動滾筒裝置本體進行轉(zhuǎn)動攪拌，從而進行真空吸附；通過溫度傳感器向溫度控制器傳遞太陽能集熱器出水口水溫度信號，當(dāng)太陽能集熱器的出水口溫度高于溫度控制器設(shè)定值時，與溫度控制器相連的繼電器啟動，與繼電器相連的循環(huán)水泵因此會通電啟動運行，反之循環(huán)水泵停止運行，槽式太陽能集熱器采用循環(huán)水泵對管路水系統(tǒng)進行增壓，從而向加熱桶內(nèi)提供滿足一定溫度的熱水。

本發(fā)明裝置在使用時，先將多孔材料和相變材料按一定質(zhì)量比添加到滾筒裝置本體1內(nèi)部，然后再通過密封螺釘連接固定端蓋，待端蓋固定好且氣密性良好時，將端蓋上的真空抽氣孔1-1連接到外部循環(huán)水真空抽氣裝置，通過外部循環(huán)水真空抽氣裝置給滾筒裝置本體1內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的真空度，然后再關(guān)閉真空抽氣孔上的閥門，使?jié)L筒裝置本體1內(nèi)部能維持在一個穩(wěn)定的真空狀態(tài)。由于滾筒裝置本體1內(nèi)部處于負壓狀態(tài)，多孔材料內(nèi)部孔隙中的空氣將會發(fā)生溢出，與此同時，液態(tài)相變材料將進入到多孔材料的內(nèi)部孔隙中。然后通過水媒介產(chǎn)生的氣體給滾筒裝置本體1進行加熱，從而使?jié)L筒裝置本體1內(nèi)部的相變材料受熱熔化，更好的被多孔材料所吸附，槽式太陽能集熱器4利用太陽能加熱水媒介，解決了在制備復(fù)合相變材料的過程中加熱耗能的問題。在滾筒裝置本體1內(nèi)部進行真空吸附的過程中，電機提供動力使?jié)L筒裝置本體1轉(zhuǎn)動起來，從而使?jié)L筒裝置本體1內(nèi)部的多孔材料和相變材料吸附充分。電機與變頻器連接，能給滾筒裝置本體1提供適宜的轉(zhuǎn)動速度。

本發(fā)明裝置主要用于建筑節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)中復(fù)合相變蓄能材料的制備，所用相變材料可以為石蠟類、脂肪酸及其脂或鹽類化合物、醇類、聚烯烴類和聚酰胺等固液相變材料；所用多孔材料可以為膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、輕質(zhì)多孔陶砂、膨脹石墨等。

實施例1

本實施例可利用太陽能熱源的節(jié)能型復(fù)合相變蓄能材料加工裝置(簡稱裝置，參見圖1-2)，包括滾筒裝置本體1、加熱桶2、動力單元3和槽式太陽能集熱器4，所述滾筒裝置本體1固定于加熱桶2內(nèi)，滾筒裝置本體1通過動力單元3驅(qū)動在加熱桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，槽式太陽能集熱器4與加熱桶2連接；

所述滾筒裝置本體1為六棱柱體，安裝方式為臥式，在轉(zhuǎn)動時可以保證相變材料和多孔材料充分接觸混合，且全部參加吸附反應(yīng)，滾筒裝置本體1的一個側(cè)面為可拆卸法蘭式，該側(cè)面上通過密封螺釘連接有端蓋，端蓋外部上設(shè)置有內(nèi)蓋拆卸把手1-2和真空抽氣孔1-1；所述加熱桶2上設(shè)有加熱桶上蓋2-4，加熱桶上蓋與加熱桶本體之間通過活頁連接，加熱桶上蓋2-4上設(shè)置有放氣孔2-1、觀察孔2-2和上蓋把手2-3；所述動力單元3包括電機3-1、變頻器3-3和動力傳動軸3-2，電機3-1一端與變頻器3-3連接，另一端與動力傳動軸3-2一端連接，動力傳動軸的另一端依次水平穿過加熱桶2和滾筒裝置本體1，且動力傳動軸與滾筒裝置本體的軸線重合；所述槽式太陽能集熱器4的出水管上通過三通連接有溫度傳感器4-1，溫度傳感器4-1通過溫度控制器與繼電器一端連接，繼電器另一端連接循環(huán)水泵；槽式太陽能集熱器4的出水口同時與加熱桶2的進水口2-5連接，槽式太陽能集熱器4的進水口通過循環(huán)水泵與加熱桶的出水口2-6連接。

本實施例所用多孔材料為膨脹珍珠巖EP，相變材料為十四醇TD和月桂酸LA組成的混合物，十四醇TD和月桂酸LA的質(zhì)量比為55％：45％，使用時將多孔材料與相變材料按照1：1的質(zhì)量比。

本實施例裝置的具體使用方法是：

1)連接裝置并添加材料通過槽式太陽能集熱器4連接加熱桶的進水口2-5和出水口2-6，向加熱桶內(nèi)提供熱水，溫度控制器的溫度設(shè)定值為50℃；按比例向滾筒裝置本體內(nèi)添加相變材料(十四醇TD添加5.5kg，月桂酸LA添加4.5kg)和多孔材料(膨脹珍珠巖EP添加量為10kg)，相變材料和多孔材料的總體積為滾筒裝置本體容積的50％，然后再通過密封螺釘連接固定端蓋；

2)抽真空將端蓋上的真空抽氣孔1-1連接到外部循環(huán)水真空抽氣裝置，通過外部循環(huán)水真空抽氣裝置給滾筒裝置本體1內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的真空度，真空度為0.08MPa；

3)攪拌通過變頻器3-2調(diào)控電機3-1的轉(zhuǎn)動速率，電機3-1的轉(zhuǎn)動速率為60r/min，電機3-1提供動力使?jié)L筒裝置本體1轉(zhuǎn)動起來，從而使?jié)L筒裝置本體1內(nèi)部的多孔材料和相變材料充分吸附，反應(yīng)時間為6h；

4)卸料關(guān)閉電機3-1，打開端蓋上的真空抽氣孔1-1，擰開端蓋上的密封螺釘，通過內(nèi)蓋拆卸把手1-2把端蓋卸下來，卸料，即制備出復(fù)合相變蓄能材料。

加熱桶中的導(dǎo)熱液體是水媒介，通過槽式太陽能集熱器給水媒介加熱。溫度控制器的溫度設(shè)定值為50℃，當(dāng)太陽能集熱器出水口溫度高于溫度控制器設(shè)定值時，與溫度控制器相連的繼電器啟動，與繼電器相連的循環(huán)水泵因此會通電啟動運行，反之循環(huán)水泵停止運行。通過槽式太陽能集熱器利用太陽能加熱水媒介，解決了在制備復(fù)合相變蓄能材料的過程中加熱耗能的問題。

圖4為本實施例制備得到的復(fù)合相變蓄能材料的凝固熔化DSC曲線趨勢，圖3為本實施例所用相變材料的熔化凝固DSC曲線趨勢，二者從圖中看熔化凝固DSC曲線趨勢保持一致。復(fù)合相變蓄能材料發(fā)生固液相變，熔化吸熱，熔化相變點為24.9℃，熔化潛熱為78.2J/g，與石蠟的熔化潛熱值相比，復(fù)合相變蓄能材料的熔化潛熱值是相變材料的熔化潛熱值162.7J/g的48.06％。在溫度降低的過程中，復(fù)合相變蓄能材料中的相變材料凝固放熱，從放熱曲線中可知，復(fù)合相變蓄能材料的凝固相變點25.2℃，凝固潛熱值為81.3J/g，復(fù)合相變蓄能材料的凝固潛熱值是石蠟?zāi)虧摕嶂?65.3J/g的49.18％。這表明相變材料/多孔材料復(fù)合相變蓄能材料仍保持著相變材料原有的高相變潛熱特性。

可知通過本發(fā)明裝置生產(chǎn)的復(fù)合相變蓄能材料具有很高的熱性能和合適的相變點，表明本發(fā)明裝置進行批量化生產(chǎn)復(fù)合相變蓄能材料是切實可行的。

以上說述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所做的形式和細節(jié)的各種改變皆涵蓋在本申請權(quán)利要求的保護范圍之中。