防水型相变储能保温砂浆的研制与应用

由表4 可见：在保温砂浆中加入定型相变材料，当环境温度高于相变材料的相变温度时，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；当环境温度低于相变材料的相变温度时，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 点时样板的表面温度最高，为73℃，与1# 对照样板相比降低了5℃（波峰温度），而在早晨5 点时，由于气温低于相变材料的熔点而相变放热，表面温度逐渐下降，最低温度比对照样板高3℃（波谷温度），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。

2.5 相变储能保温砂浆的节能效果

相变储能保温砂浆与普通保温砂浆的传热方式不同。普通保温砂浆的热能传导方式为：吸热- 阻热- 传导热- 散热，相变储能保温砂浆的热传导方式为：吸热- 阻热- 蓄热- 放热- 传导热- 散热。显然，在热传导过程中，相变储能保温砂浆增加了蓄热、放热过程，这就会使热能传导大大受阻，即热阻值增加，导热系数减小。

（1） 相变储能保温砂浆当量导热系数的计算：

依据中国建筑标准设计研究院推出的蓄热材料当量导热系数的计算公式：

λδ=λ×（相吸）（/ 相放） （ 1）

式中：λδ—当量导热系数；

λ—蓄热材料的导热系数；

相吸—蓄热材料达到吸热平衡的时间，测试结果4~5 h ；

相放—蓄热材料释放热能的时间，测试结果15 h。

将相变储能保温砂浆的导热系数代入式（1），得：

λδ=0.073 W/（m·K）×（5/15）=0.024 W/（m·K）

由于相变储能保温砂浆的当量导热系数很低，因此隔热节能效果非常好。

（2） 相变储能保温砂浆的节能量可由如下关系式计算：

Q=CMΔTH或Q=CMΔTL （ 2）

式中：C—空气的热容；

M—室内空气的质量；

ΔTH—波峰温差；

ΔTL—波谷温差。

由上述关系式可以看出，相变储能保温砂浆节能量Q的多少，与波峰温差ΔTH 或波谷温差ΔTL 呈正相关，即与定型相变材料的添加量呈正相关，当其添加量为20% 时，测得ΔTH 为5℃、ΔTL 为3℃，可见节能效果显著。

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，使周围空气温度升高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，当将相变温度为21~25℃的复合相变材料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；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，其节能效果显著。
2.6 渗透结晶型防水剂对保温砂浆耐水性的影响
防水、耐水性不良是玻化微珠类保温砂浆的通病。保温层防水抗渗透性不良或吸水率过高，会严重降低其保温隔热效果，还容易因冻融循环而产生温变裂纹，继而产生空鼓或脱落。在保持涂层具有优良的保温隔热性和物理机械性能的条件下，提高保温层的防水抗渗性、降低吸水率尤为重要。在基本配方中其他因素不变的条件下，渗透结晶型防水剂的用量对保温砂浆吸水率的影响见图1。

由图1 可见：在相变储能保温隔热砂浆中，随着渗透结晶型防水剂用量的增加，保温砂浆的吸水率相应下降，防水抗渗性增强。当防水剂用量达到8% 时，砂浆的吸水率由未掺防水剂时的27% 下降至4%，继续增加其用量则吸水率下降趋缓。在施工过程中，渗透结晶型防水剂遇水后溶解，活性成分能与涂层和基层中的水泥水化产物发生化学反应，生成不溶于水的结晶复合物，堵塞毛细孔和细裂纹，起到防水抗渗的作用。对保温层使用过程中所产生的毛细孔通道和细裂纹，渗透结晶型防水剂与硅灰产生的二次水化活性物仍能具有二次渗透修复功能，因此具有永久的防水性。

2.7 性能检测结果

经北京市建筑材料质量监督检验站检验，相变储能保温隔热砂浆的性能检测结果见表5。