发泡水泥基复合相变材料的制备及其调湿控温性能研究

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发泡水泥因导热系数低,耐火能力强、经济性好,在建筑中得到广泛应用。但是发泡水泥中存在的大量空气导致其蓄热能力大大降低。相变材料具有蓄热能力强、相变过程近似等温的特点,将相变材料应用于建筑围护结构中可以提高围护结构蓄热能力,减小室内温度波动,提高舒适性。将相变材料加入发泡水泥中有望制得兼具导热系数低和蓄热能力强的新型材料。首先,本文采用物理发泡法制备了发泡水泥和相变发泡水泥,在制备过程中对发泡剂和稳泡剂进行了优化选择,同时研究了泡沫掺量比对发泡水泥性能的影响,同时测定了发泡水泥样品在不同温度和密度下的导热系数。接着,本文将制备的发泡水泥,相变发泡水泥应用于建筑屋面。通过实验比较不同屋面在主动和被动两种工况下的热性能,在两种工况下同时研究了高反射膜对屋面热性能的影响。结果显示:被动工况下,有高反射膜时,与普通屋面相比,PCM发泡水泥屋面和发泡水泥屋面白天分别将屋面内表面温度降低2℃和1.1℃,夜间分别提高1.5℃和1.1℃,可分别降低得热48.5%和19.4%;无高反射膜时,两种屋面白天可将屋面内表面温度分别降低2.9℃和2.5℃,夜间分别提高0.9℃和0.9℃,可平均分别降低得热59.0%和51.2%。主动工况下,与普通屋面相比,发泡水泥屋面和PCM发泡水泥屋面都能降低屋面内表面温度以及温度波动,都具有降低得热的效果,但PCM发泡水泥屋面效果更好。高反射膜可以减少屋面的得热,避免PCM受太阳直射,使PCM材料融化更慢,提高PCM的相变隔热效果。并且随着空调设定温度降低,无论哪种屋面,降低得热的百分比随之降低。最后,发泡水泥和相变发泡水泥作为典型的多孔结构材料,有望对室内的湿度有一定的调节作用,本文探究了发泡水泥和相变发泡水泥在不同的湿度环境下的吸、放湿性能。结果显示:环境的相对湿度越高,试块吸湿达到湿平衡的时间越长。试块密度越小,最终的平衡含湿率越高。0.49g/cm~3发泡水泥在97.6%相对湿度环境中可以达到6%的吸湿率。从吸湿速率上看,试块内部相对湿度与环境相对湿度的差异越大,前期的吸湿速率越大。0.49g/cm~3发泡水泥在97.6%相对湿度环境下前四个小时的平均吸湿速率为0.45%/h。相变材料的加入降低了材料的吸湿性能。
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