相变储能保温隔热砂浆的研究与应用

秦征宇

（绿地集团牡丹江置业有限公司）

摘 要：本文主要对相变储能建筑材料和保温隔热砂浆的概述作了简要论述，并简单介绍了一下相变储能保温隔热砂浆的制备工艺，探讨了不同因素对保温隔热砂浆不同性能的影响，最后根据实验所得的数据分析出了保温隔热砂浆建筑材料的应用范围和特点等。

关键词：相变储能；保温隔热砂浆；研究；应用

随着现代化进程的加快和人们生产生活水平的不断提高，在现代人对住宅建筑的居住要求中，舒适度继工程的质量、使用安全、使用寿命三大高要求之后，逐渐发展成为了人们对住宅建筑居住要求中的第四大高要求。在我国一些夏热冬冷地区，或者是夏季与冬季温差极大的地区里，其居民建筑物外墙保温层的建筑材料大多采用的是玻化微珠保温砂浆，这种砂浆虽然也有着一定的导热功能，且抗压强度较高、抗开裂性优良，但在保温隔热方面仍然受到了一定的限制。事实上，玻化微珠保温砂浆这种建筑材料不仅难以满足寒冷地区居民对住宅舒适度的需求，而且在建筑节能工作中节能效率也不高。因此，玻化微珠保温砂浆建筑材料被相变储能保温隔热砂浆所取代是时代发展下的一种必然结果。

1 相变储能建筑材料的概述

相变储能建筑材料是指当外环境温度比自身温度高时，能从环境中吸收热量，放出冷量；当环境温度比自身低时，能够从环境中吸收冷量，同时放出热量的一种物相可以发生变化的建筑材料。它具有变相材料的优点，同时也兼备了建筑材料的优点，这样的双重优点的具备让它在建筑工程中为建筑节能工作做出了不小的贡献，也为建筑业带来了更多的经济效益。本文中所探讨的保温隔热砂浆便是相变储能建筑材料中最为常见的一种。

2 保温隔热砂浆的概述

保温隔热砂浆是用于涂抹或涂刷到建筑墙体或墙面上的一种新型的保温材料，它主要是以水泥、膨胀珍珠岩等材料作为主体材料，辅以纤维素或其他添加剂等作为辅助材料，将其主体材料和辅助材料用机械或手工进行搅拌、混合等一系列工作，便可制成保温隔热砂浆。

保温隔热砂浆是一种复合型的保温隔热材料，其主要性能有保温、隔热、产品不燃以及绿色环保等特质，而且由于其加水拌和之后具有较好的粘黏性，所以在施工技术和施工流程上并不复杂。

3 相变储能保温隔热砂浆的制备工艺

3.1 定型相变材料的制备

3.1.1 将膨胀珍珠岩加入水浴加热反应釜中，转速为80r/min，温度为80℃条件下，抽真空20min，负压为0.5～0.6MPa，关闭气阀并开启液体加料阀，将已经融化的十八烷蜡缓慢加入。

3.1.2 关闭进料阀，抽真空，负压为0.9～1.0MPa，搅拌速度调制120r/min，保温反应30min，关闭真空泵，卸料、冷却、包装。

3.1.3 在该生产工艺中，加入熔点为30℃的十八烷蜡制备的定型相变材料，用于配制外墙保温隔热砂浆；改加熔点为22℃的十八烷蜡制备的定型相变材料，用于配制内墙保温隔热砂浆。

3.2 相变储能保温隔热砂浆的制备

首先将空心玻璃微珠和粉煤灰加入砂浆混合机中，搅拌中加入纤维材料，待纤维材料分散均匀后再加入水泥、膨润土、胶粉等粉状材料，最后加入玻化微珠和定型相变材料，混合均匀后立即放料，避免轻骨料因長时间搅拌而破碎。

3.3 实验性能测试

3.3.1 常规性能指标测试方法按GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》进行。

3.3.2 吸水率测试：按JGJ70-90中规定制备70.7mm×70.7mm×70.7mm试样2组，在自然条件下养护28d，在（75+5）℃条件下恒温烘干至恒重m0，连续2次称重之差小于0.1%，然后浸入水温为（20±5）℃恒温水槽中，保持48h，取出试件，用湿布抹去表面水分，称重m1，计算吸水率x。

3.3.3 调温控温效果测试：采用模拟试验方法，将不掺十八烷蜡的同配方保温砂浆、掺不同量十八烷蜡的3种保温砂浆，分别批抹于普通墙体的向阳面，规格为2m×2m×2mm，分别标为样板1#、2#、3#、4#，其中1#为对照样板。选择高温季节晴天，最高气温为36℃，分时段测试4块样板的表面温度，通过相同时段的温度差值检测相变储能材料的调温效果，继而推算节能效率。

3.4 实验结果与讨论

3.4.1 十八烷蜡对膨胀珍珠岩吸水率的影响

玻化微珠和膨胀珍珠岩都是以珍珠岩为原料，经高温烧结、瞬间膨胀而成的轻质多孔材料，玻化微珠表面包覆一层玻璃质，呈闭孔中空结构，但因原材料差异和工艺控制的难度，往往存在着部分开孔颗粒；膨胀珍珠岩是表面开孔、内部呈蜂窝状颗粒，因此吸水率较高，经吸附十八烷蜡以后，吸水率下降。

3.4.2 定性相变材料对保温砂浆性能的影响

在试验条件下，以玻化微珠为主要轻集料制备的保温砂浆，干密度、导热系数较低，抗压强度较高；以自制定型相变材料为主要轻集料制备的保温砂浆，干密度、导热系数较高，抗压强度较低；二者以1∶1质量比混合使用，3项性能居其中，并且具有良好的调温控温功能，还对提高耐水性有一定贡献。

3.4.3 定型相变材料用量对砂浆调温效果的影响

在保温砂浆中加入定型相变材料，当环境温度大于十八烷蜡的相变温度时，随着定型相变材料掺量的增加，由于相变潜热总量的增加、吸收热量增多而使样板表面温度下降；当环境温度低于十八烷蜡的相变温度时，由于相变材料储能多、放热量大而使样板表面温度略有上升。当定型相变材料掺量达到20%时，下午2点的表面最高温度为73℃，与1#对照样板相比降低了5℃（波峰温度），这充分证明了相变储能材料有显著的调温控温和均温效果。

3.4.4 相变储能保温砂浆的节能效率

研究证明，在酷热的下午，由于建筑物外墙温度过高而形成城市热岛效应，使周围空气升高2～3℃。据统计，每天最高气温升高1℃，要求制冷用电量上升2%，因此可以粗略地推算，用于外墙的相变储能材料可直接节电10%以上。同理，当用相变温度为20～22℃的十八烷蜡制备的保温砂浆用于内墙时，在我国北方的夏秋季节，由于昼夜温差大，相变材料白天吸热储能，降低室内最高温度，减少空调耗电量，夜间在自然通风条件下，储存的热量释放出来，从而保持室内的人体舒适度（20～24℃），在冬季，由于涂层具有优良的保温性和调温功能而提高室内的最低温度，减小室内空气温度的波动幅度，尤其对于自采暖和分户计量供热量的居民楼，其节能效率更明显。

结束语

通过实践实验以及本文中对实验结果的分析和讨论可知，相变储能保温隔热砂浆建筑材料具有优良的保温隔热性、相变储能性以及对外界环境温度进行良好的调整于控制性。此外，保温隔热砂浆还具有较强的耐水性质和节能性，可为建筑工程中的建筑节能工作做出一定的贡献。根据保温隔热砂浆材料所具有的一系列功能和特性，我们可以得出其材料的主要应用如下：涂抹于建筑物内墙、外墙表面作内墙保温层和外墙保温层；可储存和利用太阳能，有效调节和改善建筑物室内温度，为住宅居民提供舒适的居住条件；若再其材料中添加适当的渗透结晶型防水剂，还可提高相变储能保温隔热砂浆的防水性，而且当其吸水率下降到一定程度时，其材料还具有永久的防水作用。endprint