一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置及其应用，该透光蓄热装置由相变玻璃砖砌筑而成，用作建筑物的墙体，相变玻璃砖为内装有相变材料的空心玻璃砖；相变材料为氯化钙水溶液或脂肪酸；相变玻璃砖的制备方法为在空心玻璃砖的上方钻孔，将相变材料加热成液体后注入空心玻璃砖空腔内，并在空心玻璃砖空腔的上部留有空气缝隙，空气缝隙的高度为空腔高度的3～6％；该透光蓄热装置应用于复合蓄热系统中，复合蓄热系统包括从室外到室内依次设置的玻璃外幕层、空气隔热层和透光蓄热装置。与现有技术相比，本发明专利技术克服了传统蓄热体厚重而不透光的缺点，新型透光蓄热装置轻质、透光，减少了建筑材料的使用，减少人工采光，具有蓄热、防热功能。

A Transparent Heat Storage Device Using Latent Heat of Material Phase Change and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置及其应用
本专利技术涉及建筑节能领域，尤其是涉及一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置及其应用。
技术介绍
通过目前绿色建筑常用技术研究后发现，绿色建筑的节能基本技术主要还是围护结构节能保温技术，虽然现阶段围护结构节能保温技术已发展相当成熟，但也不难发现其所存在的不足，围护结构节能还需要拓展。绿色建筑技术中，利用建筑蓄热来实现节能和可再生能源利用是一条很好的思路。基于传统建筑材料的建筑显热蓄热若想实现良好的蓄热效果，围护结构就需要超出常用的厚度，将会是对材料极大的浪费。常用的建筑蓄热材料及蓄热方式更是难以满足现阶段建筑不断高层化和轻质化的发展，急需有所突破。较少的材料用量，较强的建筑蓄热能力，以相变材料为基础的潜热蓄热方式恰恰可以满足这些要求。目前用于相变蓄热围护结构的市场化产品—FTC自调温相变节能材料，可作为保温材料的替代产品，有着良好的节能效果和应用优势。但目前相变蓄热在实际应用上所存在的问题，诸如产品制备、经济性、耐久性、安全性、产品标准以及相关建筑节能评价方法的缺失等问题。导致目前的建筑案例较少，还都是以示范性为主，市场化产品也比较单一。中国专利CN206438641U公布了一种复合型太阳能蓄热墙体，包括从室外到室内依次设置的玻璃层、空气隔热层和蓄热墙体层；所述空气隔热层内设有可沿空气隔热层的高度方向伸缩的遮阳层，所述遮阳层通过驱动装置设置在所述空气隔热层内，所述蓄热墙体层内填充有相变储能材料，可以大大增强本技术的蓄热效率，减少本技术的体量和荷载，节约建筑材料，减少施工难度和时间，改良效果显著。但是该专利技术中的蓄热墙体由于为不透明材料，导致内部的相变材料对太阳能的吸收效果不好，对能量的储存和利用效果不佳；并且，该专利的技术中的墙体无法满足室内自然采光的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，该透光蓄热装置由相变玻璃砖砌筑而成，所述相变玻璃砖为内装有相变材料的空心玻璃砖；所述相变材料为氯化钙水溶液(无机相变材料)或脂肪酸(有机相变材料)。该透光蓄热装置作为建筑物的墙体使用，起到采光保温的作用。所述相变玻璃砖的制备方法为在所述空心玻璃砖的上方钻孔，将所述相变材料加热成液体后注入所述空心玻璃砖空腔内，并在所述空心玻璃砖空腔的上部留有空气缝隙，所述空气缝隙的高度为所述空腔高度的3～6％。采用玻璃砖代替传统的混凝土蓄热体，使得透光蓄热装置具有质轻、透光的优点，使得建筑中人工采光的设备以及材料大大减小，符合节能环保的要求。采用透光的相变玻璃砖材料作为蓄热体，可以在相变材料温度不变的情况下进行相变潜热蓄热，因此本专利技术的相变玻璃砖制成的透光蓄热装置的蓄热效果优于传统的混凝土制成的显热蓄热墙体，使得围护结构的厚度大大降低，从而减少了建筑材料的使用，达到节约建筑材料、减轻建筑自重的效果。空心玻璃砖是以烧熔的方式将两片玻璃胶合在一起，再用白色胶搅和水泥将边隙密合，可依玻璃砖的尺寸、大小、花样、颜色来做不同的设计表现。空心玻璃砖由两块半坯在高温下熔接而成，由于中间是密闭的腔体并且存在一定的微负压，具有透光、不透明、隔音、热导率低、强度高、耐腐蚀、保温、隔潮等特点。玻璃砖最常见的形状为正方形，最常见的玻璃砖的长、宽、厚度为190*190*80mm/95mm，145*145*80mm/95mm，其他的还有240*240*80mm、240*115*80mm，及异形砖，如190*90*80mm。所述空心玻璃砖空腔的长度与所述空心玻璃砖长度的比例为85～88％，所述空心玻璃砖空腔的宽度与所述空心玻璃砖宽度的比例为85～88％；所述空心玻璃砖空腔的厚度与所述空心玻璃砖厚度的比例为60～68％。采用标准玻璃砖产品可以节省成本，玻璃砖内部空腔的厚度太大则可能导致相变材料换热时间太长、内部难以发生相变，而空腔过小则可能导致容纳相变材料过少，导致蓄热效果不好。所述空心玻璃砖空腔的表面为雾面或压纹玻璃。采用雾面或压纹玻璃，使得太阳光进入室内的光线更加柔和，提高舒适度；并且粗糙面增加了传热面积，更有利于晶体的成核和生长，因此将空腔内设为雾面或压纹结构还能够提供相变材料凝固时需要的晶核，促进相变材料在该凸起结构上形成晶核，使得相变材料更容易凝固，提高该蓄热墙体的调节温度的能力。根据相变材料的固液状态变化，所述相变材料的透光率为30～80％(透光率是基于相变材料在厚度5cm的玻璃砖中时的透光率)，相变材料密度为800～1500kg/m3，相变潜热为140～180kJ/kg。目前常用在建筑中的相变材料主要有结晶水合盐类、石蜡、多元醇、羧酸、酯、高分子聚合物等。本专利技术采用的相变材料为氯化钙水溶液(无机)或脂肪酸(有机)，具有以下特点：相变温度合适，接近人体舒适温度；具有足够大的相变潜热；相变的可逆性好，可靠性佳，使用寿命长；相变时膨胀或收缩性小；无毒、无腐蚀性、防火、不污染环境；制作原料价廉易得；易与建筑材料相容，不影响建筑材料的机械性和强度。所述透光蓄热装置由相变玻璃砖通过自下而上，逐层对缝砌筑制成。应用于复合蓄热系统中，所述复合蓄热系统包括从室外到室内依次设置的玻璃外幕层、空气隔热层和透光蓄热装置；这种复合蓄热系统可作为集热墙使用，应做建筑物的墙体。所述玻璃外幕层和所述蓄热墙体上部和下部均设有通风口，所述通风口上设有通风口挡板。这种带通风口的复合蓄热系统可应用于冬季蓄热、夏季防热或者空调蓄冷等情况。所述的玻璃外幕层、空气隔热层和透光蓄热装置的厚度比例大约为10～30：300～500：50～80；外幕层及透光蓄热层上的通风口位置，应使上、下通风口的中心高差尽可能大，以保证空气隔热层中空气流动的热动力，本专利技术中将上、下通风口为位置优化为：所述玻璃外幕层的上部通风口与下部通风口的中心高度差至少为2m；所述透光蓄热装置的上部通风口与下部通风口的中心高度差至少为2m。所述复合蓄热系统应用于蓄热工况、防热工况和空调蓄冷工况；在蓄热工况时，所述玻璃外幕层上的通风口关闭，所述透光蓄热装置上的通风口开启，所述空气隔热层内经太阳能加热的空气经过透光蓄热装置的上部通风口进入室内，室内冷空气从透光蓄热装置的下部通风口进入所述空气隔热层；在防热工况时，所述玻璃外幕层上的通风口开启，所述透光蓄热装置上的通风口关闭，所述空气隔热层内的热空气经过玻璃外幕层的上部通风口排出室外，室外空气从玻璃外幕层的下部通风口进入所述空气隔热层；在空调蓄冷工况时，所述玻璃外幕层上的通风口关闭，所述透光蓄热装置上的通风口开启。在冬季状况，透光蓄热装置中的相变材料难以依靠太阳辐射自然相变。但可以以主动式的方式，利用余热废热或夜间廉价电力，来降低采暖负荷，提高室内热舒适性。所述透光蓄热装置可用作建筑的玻璃外墙或者内部隔墙。所述透光蓄热装置还可以控制相变玻璃砖与普通玻璃砖的分布，使得墙体表面肌理发生变化，得到具有一定肌理图案的墙体，满足美感的需求。与现有技术相比，本专利技术采用透光的空心玻璃砖和相变材料制成透光蓄热装置，克服了传统蓄热体(一般采用混凝土)厚重而不透光的缺点，新型蓄热装置轻质透光，减少了建筑材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，该透光蓄热装置由相变玻璃砖砌筑而成，所述相变玻璃砖为内装有相变材料的空心玻璃砖；所述相变材料为氯化钙水溶液或脂肪酸。

【技术特征摘要】
1.一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，该透光蓄热装置由相变玻璃砖砌筑而成，所述相变玻璃砖为内装有相变材料的空心玻璃砖；所述相变材料为氯化钙水溶液或脂肪酸。2.根据权利要求1所述的一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，所述相变玻璃砖的制备方法为在所述空心玻璃砖的上方钻孔，将所述相变材料加热成液体后注入所述空心玻璃砖空腔内，并在所述空心玻璃砖空腔的上部留有空气缝隙，所述空气缝隙的高度为所述空心玻璃砖空腔高度的3～6％。3.根据权利要求2所述的一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，所述空心玻璃砖空腔的表面为雾面玻璃或压纹玻璃。4.根据权利要求2所述的一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，所述空心玻璃砖空腔的长度与所述空心玻璃砖长度的比例为85～88％，所述空心玻璃砖空腔的宽度与所述空心玻璃砖宽度的比例为85～88％；所述空心玻璃砖空腔的厚度与所述空心玻璃砖厚度的比例为60～80％。5.根据权利要求1所述的一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，所述相变材料的透光率为30～80％，相变材料密度为800～1500kg/m3，相变潜热为140～180kJ/kg。6.根据权利要求1所述的一种利用材料相变潜热的透光蓄热装置，其特征在于，所述透光蓄热装置由相变玻璃砖通过自下而上，对缝砌筑制成。7.一种如权利要求1所述的利用材料相变潜热的透光...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海，王钰君，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31