摘要
提高矿物资源以及能源的利用效率并减少碳排放是解决能源问题的有效手段。相变储能是一种具有发展潜力的建筑节能技术，将具有适宜相变点及潜热的相变储能材料以及矿物基载体与建筑外围护结构进行复合，可以有效地减小室内环境温度的波幅，降低空调采暖能耗，提高热舒适度。但由于单一相变材料的相变温度常与建筑环境的应用要求温度不匹配，且材料的相变过程中容易发生泄漏现象以及矿物介质对相变材料的吸附能力较差等因素，对其在实际工程中进行应用产生了巨大的限制。因此，本文通过选用二元相变材料为相变物质，多种矿物为载体制备矿物基复合相变材料，在此基础上制作相变水泥砂浆，构建相变房间模型，研究其储能控温效果，主要工作如下： （1）使用月桂酸（LA）及十八醇（OD）作为相变材料，制备了具有适宜相变温度及相变潜热的LA-OD二元共晶系，使用理论计算法、步冷曲线法以及差式扫描量热仪（DSC）确定了共晶系的最佳质量配比为mLA∶mOD=70∶30，相变温度为39.87℃，相变潜热为186.94J/g。通过傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG）、蓄放热实验以及冷热加速热循环实验等对LA-OD的结构及热性能进行分析。 （2）采用质量分数分别为10%、65%、70%的可膨胀石墨（EG）、硅藻土（DME）、海泡石（SEP）三种材料作为载体，通过真空吸附法对二元共晶系进行了良好的封装。通过场发射扫描电子显微镜（SEM）发现LA-OD均匀嵌入载体介质的孔隙以及纤维结构当中，有效防止了相变材料在固液相变过程中的渗出。实验表明，矿物基定形相变储能材料具有良好的热性能、较强的稳定性及优越的耐热性能，能够满足建筑领域使用要求。热处理实验表明，EG的吸附效果最好，DSC、FT-IR、XRD、TG、加速冷热循环实验表明LA-OD/EG的相变温度适宜、潜热值高，且具有良好的热稳定性、化学稳定性、蓄放热性能以及耐热性能。 （3）将制得的LA-OD/EG复合相变材料掺入水泥砂浆中，制成水泥砂浆板，并制备了理想的房间模型。实验结果表明：掺入LA-OD/EG的相变水泥砂浆板，对模型房间起到了很好的保温作用，其中15%掺量相变水泥砂浆板的温度阻尼率达到1.6532，表现出良好的储能与控温能力。掺入质量分数分别为5%、10%、15%的相变砂浆板相比于普通水泥砂浆板的模型房间内部的温度分别降低了1.82℃、4.198℃、4.423℃，有效地降低了模型内部的温度峰值。
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