本發明涉及建筑保溫結構，具體涉及一種相變儲能建筑保溫結構；屬于建筑保溫技術領域。

背景技術：

隨著社會經濟的不斷發展，通過建筑供暖和制冷所消耗能量在總能耗中所占的比例不斷地攀升。具體來說，建筑能耗大約占全球總能耗的32％，而由建筑所引起的溫室氣體排放量可達其總量的30％。傳統輕質建筑材料熱容較小，儲熱能力較差，無法滿足人們對環境舒適度的要求，開發出新型的建筑儲能材料對于建筑節能的實現具有重要意義。

相變材料具有較大的潛熱值和儲能密度，可以利用相變過程中吸熱和放熱來進行能量的儲存和釋放，且在相變過程中能維持溫度恒定。因此將相變材料用于建筑墻體和圍護結構，可以提高其熱惰性，增大儲熱能力，延遲室內峰值溫度出現時間，降低室內溫度波動，降低空調及建筑供暖能耗，提高居住舒適度。

目前，關于相變儲能材料的研究主要是采用有機相變材料與建筑材料相結合，例如中國發明專利cn104674978b公布了一種具備雙層定型相變材料層的建筑外墻結構體，在墻體層內外表面放置了內定型相變墻板層和外定型相變墻板，所述的內定型相變墻板層和外定型相變墻板層的相變材料由石蠟、聚乙烯和膨脹石墨組成。但由于石蠟、聚乙烯和膨脹石墨都是易燃物，所以存在著火災安全隱患，而且對于有機相變材料價格普遍很高，限制了其在建筑墻體中的實際應用。但直接用無機相比材料，又存在容易產生相分離和過冷度大的缺點，影響相變材料在墻體應用的持續性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出一種成本低，阻燃效果好，可有效克服無機相比材料相分離和過冷度大缺點的相變儲能建筑保溫結構。

本發明將無機水合鹽與成核劑和多孔載體復合能很好地解決無機水合鹽所存在的容易相分離和過冷度大的缺點；本發明將制備得到的無機水合鹽復合相變材料用耐火板材封裝好，提高相變材料的使用耐久性和循環性，得到定形相變儲能保溫板，無機水合鹽相變材料具有便宜易得、儲能密度高、相變潛熱大、不可燃的特點，本發明無機水合鹽復合相變材料將會在建筑保溫材料領域具有廣闊應用前景。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種相變儲能建筑保溫結構，包括了定形相變儲能保溫板，設于建筑內墻面，墻體結構從室外指向室內方向依次設有墻體基體、保溫層、定向結構板、定形相變儲能保溫板和外飾板；

所述定形相變儲能保溫板由無機復合相變材料和封裝板材組成；所述無機復合相變材料為無機水合鹽和多孔結構載體復合得到，其相變溫度為10～40℃；所述無機復合相變材料中，無機水合鹽的質量百分含量為40～95％，所述無機復合相變材料由具有耐火耐腐蝕性能的光固化樹脂包覆。

為進一步實現本發明目的，優選地，所述定形相變儲能保溫板由以下步驟制備：

(1)將無機鹽、去離子水與成核劑加熱融化或直接將無機水合鹽加熱融化，得到液態狀態下的無機水合鹽相變物質；所述成核劑為硼砂、六水合氯化鍶、caf2、c粉和na4p2o7·6h2o中的一種或兩種以上；所述成核劑與無機水合鹽的質量比為0.5:99.5～10:90；

(2)在真空環境下，將融化狀態下的無機水合鹽相變物質吸附到多孔結構載體材料的孔表面及孔內，充分攪拌；

(3)在低于無機水合鹽相變材料相變溫度的條件下進行固化，得到無機復合相變材料；

(4)將制備得到的無機復合相變材料用具有耐火耐腐蝕性能的樹脂經光固化進行包覆；

(5)將包覆后的無機復合相變材料封裝于封裝板材中，得到定形相變儲能保溫板。

優選地，所述墻體基體由灰砂磚與水泥抹灰層砌成；

所述保溫層為耐火保溫面板；所述耐火保溫面板為陶瓷保溫板、xps擠塑板、eps泡沫板、發泡水泥、珍珠巖及珍珠巖磚、蛭石及蛭石磚、酚醛泡沫、橡塑海綿、玻璃棉、巖棉和氣凝膠氈中的一種或兩種以上，厚度為5mm～200mm。

優選地，所述的定向結構板為為膠合板、中纖板、定向刨花板、細木工板和指接板中的一種或多種，厚度為1mm～100mm；所述外飾板為石膏板、夾板、鋁單板、pvc吊頂、彩色玻璃、鋁塑板中的一種或兩種以上，厚度為1mm～50mm；所述外飾板具有與定形相變儲能保溫板相匹配的凹槽。

優選地，所述封裝板材為鋁箔袋、pvc板、纖維布袋或真空袋；封裝板材厚度為0.2mm～20mm；所述封裝板材構成的空腔結構。

優選地，所述封裝板材表面貼有耐高溫防火箔鋁纖維布材料。

優選地，所述的無機水合鹽為三水合醋酸鈉、五水合硫代硫酸鈉、六水合氯化鈣、六水合氯化鎂、六水合硝酸鎂、七水合硝酸鎂、八水合氫氧化鋇、十水合硫酸鈉、十二水合磷酸氫鈉、十二水合硫酸鋁銨及十八水合硫酸鋁中的一種或多種。

優選地，所述的多孔結構載體為膨脹石墨、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、硅藻體、蒙脫土、泡沫鋁、泡沫銅、碳泡沫、氣相二氧化硅、三氧化二鋁中的一種或多種。

優選地，所述的具有耐火耐腐蝕性能的樹脂為環氧丙稀酸酯和聚氨酯中的一種或兩種。

優選地，所述墻體基體、保溫層、定向結構板、定形相變儲能保溫板和外飾板之間通過泡沫膠進行粘接。

相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果：

1)本發明保溫隔熱效果好，可以將把夏季夜晚室外空氣中的冷量儲存在相變儲能保溫板內，在白天里，將所儲存的冷量釋放到室內空氣中，從而實現延長室內峰值溫度出現的時間，減緩室內溫度的波動，提高環境舒適度，并且能降低夏季空調能耗。

2)本發明無機復合相變材料在制備過程中通過添加適量的成核劑并于多孔無機載體復合，很好地克服了無機水合鹽普遍存在的容易相分離和過冷大的缺點。

3)本發明復合后得到的無機復合相變材料經過具有耐火耐腐蝕性能的樹脂在無機復合相變材料粒子表面光固化后包覆，可以保證無機復合相變材料在循環使用過程中不發生液漏，顯著增強耐用性。

4)本發明定形相變儲能板能充分發揮無機相變材料的優點，便宜易得、不可燃性、儲能密度高、相變潛熱大，提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間。

5)本發明墻體結構可以集中利用保溫材料有效保溫隔熱，充分減小室內溫度波動范圍。測試結果表明，相對于外飾板內不放置定形相變儲能保溫板，應用本發明的腔體結構，實驗房內溫度波動減少5℃以上，最高溫度出現延遲了25分鐘以上，效果非常顯著。

6)本發明墻體結構材料來源廣泛，成本相對較低，容易成型，便于實際應用生產和現場施工。

附圖說明

圖1為本發明一種相變儲能建筑保溫結構示意圖。

圖2為定形相變儲能保溫板結構示意圖。

具體實施方式

以下參照附圖進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發明，實施方式不構成保護范圍的限制。

如圖1、圖2所示，本發明所述實施例的一種相變儲能建筑保溫結構，包括了定形相變儲能保溫板7，設于建筑內墻面，墻體結構從室外指向室內方向依次是墻體基體1、保溫層2、定向結構板3、定形相變儲能保溫板7和外飾板6。定形相變儲能保溫板7由無機復合相變材料4及封裝板材5組成。

實施例1

墻體基體1由灰砂磚與水泥抹灰層砌成。選取厚度為200mm的eps泡沫板作為保溫層2，厚度為100mm的膠合板作為定向結構板3。將無機水合鹽六水合氯化鎂與六水合硝酸鎂混合融化得到熔融六水合氯化鎂/六水合硝酸鎂相變材料，再與膨脹石墨載體復合得到膨脹石墨基六水合氯化鎂/六水合硝酸鎂新型無機復合相變材料，相變溫度為40℃，其中熔融六水合氯化鎂/六水合硝酸鎂相變材料占復合相變材料質量分數95％，常溫下復合相變材料為固體，選擇質量分數為5％的環氧丙稀酸酯樹脂在復合相變材料表面經光固化，對無機復合相變材料進行包覆，大大增強了無機復合相變材料的耐用性。得到的無機復合相變材料經過冷度測試，其過冷度相比于六水合氯化鎂/六水合硝酸鎂相變材料過冷度減少了10℃，過冷度大大降低并且不發生液漏現象。厚度為20mm的鋁箔袋作為無機復合相變材料的封裝板5，將樹脂包覆后的復合相變材料填充于封裝板材空腔內得到定形相變儲能保溫板7，厚度為50mm的石膏板作為外飾板6，結構如圖1所示。

本實施例采用無機水合鹽六水合氯化鎂與六水合硝酸鎂為相變材料，沒有使用石蠟、聚乙烯和膨脹石墨等易燃相變材料，本實施例有效解決了現有技術采用易燃相變材料的問題。

由上述墻體結構搭建實驗房和參考房，在一個太陽光強度下，測試房間內溫度隨時間的波動，其中實驗房外飾板內放置了定形相變儲能保溫板7，參考房外飾板內不放置定形相變儲能保溫板7，測試結果表明實驗房內溫度波動減少了18℃，最高溫度出現延遲了90分鐘，參考房降低了10℃，最高溫度出現延遲了20分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍，從而降低空調及建筑供暖能耗，提高居住舒適度。

實施例2

參考實施例1，所不同的是保溫板為陶瓷保溫板，厚度為100mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了16℃，最高溫度出現延遲了80分鐘，參考房內溫度波動降低了8℃，最高溫度出現延遲了10分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果略差于實施例1實驗房，是因為陶瓷保溫板的導熱系數高于eps泡沫板，且保溫層厚度變薄。

實施例3

參考實施例1，所不同的是保溫板為xps擠塑板，厚度為50mm。

同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了17℃，最高溫度出現延遲了85分鐘，參考房內溫度波動降低了9℃，最高溫度出現延遲了15分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果與實施例1實驗房相近，是因為xps擠塑板保溫板的導熱系數小于eps泡沫板。

實施例4

參考實施例1，所不同的是保溫板為發泡水泥，厚度為30mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了10℃，最高溫度出現延遲了60分鐘，參考房內溫度波動降低了5℃，最高溫度出現延遲了10分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果差于實施例1實驗房，是因為發泡水泥保溫板的導熱系數與eps泡沫板相近，但發泡水泥保溫板的厚度遠小于eps泡沫板。

實施例5

參考實施例1，所不同的是保溫板為玻璃棉，厚度為20mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了8℃，最高溫度出現延遲了50分鐘，參考房內溫度波動降低了3℃，最高溫度出現延遲了6分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果差于實施例1實驗房，是因為玻璃棉保溫板的導熱系數與eps泡沫板相近，但玻璃棉保溫板的厚度遠小于eps泡沫板。

實施例6

參考實施例1，所不同的是保溫板為酚醛泡沫，厚度為15mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了9℃，最高溫度出現延遲了55分鐘，參考房內溫度波動降低了3℃，最高溫度出現延遲了7分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果差于實施例1實驗房，是因為酚醛泡沫保溫板的導熱系數小于eps泡沫板，但酚醛泡沫保溫板的厚度遠小于eps泡沫板。

實施例7

參考實施例1，所不同的是保溫板為橡塑海綿，厚度為10mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了6℃，最高溫度出現延遲了30分鐘，參考房內溫度波動降低了2℃，最高溫度出現延遲了5分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果差于實施例1實驗房，是因為橡塑海綿保溫板的導熱系數與eps泡沫板相近，但橡塑海綿保溫板的厚度遠小于eps泡沫板。

實施例8

參考實施例1，所不同的是保溫板為氣凝膠氈，厚度為5mm。同實施例1測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了7℃，最高溫度出現延遲了35分鐘，參考房內溫度波動降低了2℃，最高溫度出現延遲了5分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果差于實施例1實驗房，是因為氣凝膠氈保溫板的導熱系數遠小于eps泡沫板，但氣凝膠氈保溫板的厚度遠小于eps泡沫板。

實施例9

墻體基體1由灰砂磚與水泥抹灰層砌成。選取厚度為30mm的酚醛泡沫板作為保溫層2，厚度為50mm的中纖板作為定向結構板3。將無機水合鹽十水合硫酸鈉與成核劑硼砂混合后加熱融化，其中成核劑與十水合硫酸鈉的質量比為3:97，再與膨脹蛭石載體復合得到膨脹蛭石基十水合硫酸鈉新型無機復合相變材料，相變溫度為35℃，其中熔融十水合硫酸鈉占復合相變材料質量分數80％，常溫下復合相變材料為固體，選擇質量分數為10％的聚氨酯樹脂在復合相變材料表面經光固化，對無機復合相變材料進行包覆，大大增強了無機復合相變材料的耐用性。得到的無機復合相變材料經過冷度測試，其過冷度相比于十水合硫酸鈉相變材料過冷度減少了13℃，過冷度大大降低并且不發生液漏現象。厚度為15mm的纖維布袋作為無機復合相變材料的封裝板材5，將樹脂包覆后的復合相變材料填充于封裝板材空腔內得到定形相變儲能保溫板7，厚度為30mm的鋁塑板作為外飾板6，結構如圖1所示。

由上述墻體結構搭建實驗房和參考房，在一個太陽光強度下，測試房間內溫度隨時間的波動，其中實驗房外飾板內放置了定形相變儲能保溫板7，參考房外飾板內不放置定形相變儲能保溫板7，測試結果表明實驗房內溫度波動減少了15℃，最高溫度出現延遲了60分鐘，參考房降低了5℃，最高溫度出現延遲了15分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍，從而降低空調及建筑供暖能耗，提高居住舒適度。

實施例10

參考實施例9，所不同的是定向結構板為細木工板，厚度為20mm。同實施例9測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了14℃，最高溫度出現延遲了50分鐘，參考房內溫度波動降低了4℃，最高溫度出現延遲了12分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果與實施例9實驗房相近。

實施例11

墻體基體1由灰砂磚與水泥抹灰層砌成。選取厚度為10mm的xps擠塑板作為保溫層2，厚度為30mm的定向刨花板(osb板)作為定向結構板3。將無機鹽無水氯化鈣、去離子水與成核劑六水氯化鍶融化得到六水合氯化鈣飽和溶液，其中無水氯化鈣比去離子水比六水氯化鍶的質量比為：10.28:10.0：0.41，再與膨脹珍珠巖載體復合得到膨脹珍珠巖基六水合氯化鈣新型無機復合相變材料，相變溫度為27℃，其中熔融六水合氯化鈣占復合相變材料質量分數55％，常溫下復合相變材料為固體，選擇質量分數為15％的聚氨酯樹脂在復合相變材料表面經光固化，對無機復合相變材料進行包覆，大大增強了無機復合相變材料的耐用性。得到的無機復合相變材料經過冷度測試，其過冷度相比于十水合硫酸鈉相變材料過冷度減少了15℃，過冷度大大降低并且不發生液漏現象。厚度為10mm的pvc板作為無機復合相變材料的封裝板材5，將樹脂包覆后的復合相變材料填充于封裝板材空腔內得到定形相變儲能保溫板7，厚度為20mm的鋁單板作為外飾板6，結構如圖1所示。

由上述墻體結構搭建實驗房和參考房，在一個太陽光強度下，測試房間內溫度隨時間的波動，其中實驗房外飾板內放置了定形相變儲能保溫板7，參考房外飾板內不放置定形相變儲能保溫板7，測試結果表明實驗房內溫度波動減少了13℃，最高溫度出現延遲了45分鐘，參考房降低了5℃，最高溫度出現延遲了15分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍，從而降低空調及建筑供暖能耗，提高居住舒適度。

實施例12

參考實施例11，所不同的是外飾板為彩色玻璃，厚度為10mm。同實施例11測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了13℃，最高溫度出現延遲了45分鐘，參考房內溫度波動降低了4℃，最高溫度出現延遲了11分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果與實施例11實驗房相近，因為外飾板對房間內的隔熱保溫效果影響較小。

實施例13

參考實施例11，所不同的是外飾板為pvc吊頂板，厚度為5mm。同實施例11測試實驗表明實驗房內溫度波動減少了12℃，最高溫度出現延遲了45分鐘，參考房內溫度波動降低了4℃，最高溫度出現延遲了10分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍。該實驗房保溫隔熱效果與實施例11實驗房相近，因為外飾板對房間內的隔熱保溫效果影響較小。

實施例14

墻體基體1由灰砂磚與水泥抹灰層砌成。選取厚度為5mm的氣凝膠氈作為保溫層2，厚度為1mm的指接板作為定向結構板3。將無機水合鹽六水合氯化鈣和六水合硝酸鎂混合融化得到熔融六水合氯化鈣/六水合硝酸鎂相變材料，再與氣相二氧化硅載體復合得到氣相二氧化硅基六水合氯化鈣/六水合硝酸鎂無機復合相變材料，相變溫度為10℃，其中熔融六水合氯化鈣/六水合硝酸鎂相變材料占復合相變材料質量分數40％，常溫下復合相變材料為固體，選擇質量分數為20％的聚氨酯樹脂在復合相變材料表面經光固化，對無機復合相變材料進行包覆，大大增強了無機復合相變材料的耐用性。得到的無機復合相變材料經過冷度測試，其過冷度相比于六水合氯化鎂/六水合硝酸鎂相變材料過冷度減少了15℃，過冷度大大降低并且不發生液漏現象。厚度為0.2mm的真空袋作為新型無機復合相變材料的封裝板材5，將樹脂包覆后的復合相變材料填充于封裝板材空腔內得到定形相變儲能保溫板7，厚度為1mm的夾板作為外飾板6，結構如圖1所示。

由上述墻體結構搭建實驗房和參考房，在一個太陽光強度下，測試房間內溫度隨時間的波動，其中實驗房外飾板內放置了定形相變儲能保溫板7，參考房外飾板內不放置定形相變儲能保溫板7，測試結果表明實驗房內溫度波動減少了8℃，最高溫度出現延遲了40分鐘，參考房降低了2℃，最高溫度出現延遲了10分鐘，說明含定形相變儲能保溫板的墻體結構具有更優異的儲熱能力，能明顯提高墻體熱惰性，延遲室內峰值溫度出現時間；充分減小室內溫度波動范圍，從而降低空調及建筑供暖能耗，提高居住舒適度。

實施例15

實施例14一種保溫結構中，無機復合相變材料的封裝板材表面貼有耐高溫防火箔鋁纖維布材料，使得得到的定形相變儲能保溫板7具有良好的防火性能。

實施例16

實施例15一種保溫結構中：墻體基體1、保溫層2、定向結構板3、定形相變儲能保溫板7和外飾板6之間通過泡沫膠進行粘接。

實施例并非是對本發明做任何其他形式的限制，依據本發明的技術實質所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發明所要求保護的范圍。