本發(fā)明涉及輕型集裝箱屋
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種泡沫鋁-石蠟相變儲熱材料制作的輕型調(diào)溫集裝箱屋。
背景技術(shù)：
：使用相變進行儲熱，具有溫度恒定，儲熱密度大、儲熱容器小、熱效率高等優(yōu)點。它在太陽能利用、工業(yè)余熱、廢熱回收、建筑節(jié)能等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的前景，尤其是在建筑供暖、空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用已成為目前國內(nèi)外研究熱點。石蠟作為儲能材料因其較高相變焓、較穩(wěn)定的化學性質(zhì)、無毒無害對人體友好，并具有相變穩(wěn)定、相變溫度可調(diào)等優(yōu)點，使它在建筑節(jié)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)相變溫度，不同種類或不同組成的石蠟可應(yīng)用于相變墻體、儲能地板、天棚或太陽能儲熱中。目前石蠟應(yīng)用的困境在于應(yīng)用的石蠟大多是廉價的高熔點石蠟，而適宜建筑環(huán)境舒適度要求（25℃±）的低熔點石蠟價格昂貴。因此降低市面流通的石蠟熔點，是一個研發(fā)重點。目前國外企業(yè)針對低熔點石蠟的需求，已開發(fā)多種市售低熔點石蠟產(chǎn)品，如表1所示：表1國外企業(yè)市售的適宜建筑采暖使用的低熔點石蠟制品產(chǎn)品熔點/℃潛熱/Jg-1相變材料成分生產(chǎn)商TR2020172石蠟RUBITHERMGmbHTR2525232石蠟RUBITHERMGmbHTR2626131石蠟RUBITHERMGmbHTR2727179石蠟RUBITHERMGmbHTR3030206石蠟RUBITHERMGmbHTR3232130石蠟RUBITHERMGmbH專利號為201310355183.4的“一種低溫相變石蠟的制備方法”中，為降低成本，制備出以46＃石蠟為基的系列低熔點石蠟產(chǎn)品，如表2所示：表2專利“一種低溫相變石蠟的制備方法”中開發(fā)的低熔點石蠟制品實施例配方相變溫度配方比（重量份）146#石蠟、十二醇、硬脂酸丁酯27±3℃4:2:4246#石蠟、十四醇、硬脂酸丁酯28±3℃4:2:4346#石蠟、十二醇、液體石蠟25±2℃6:2:4446#石蠟、十四醇、液體石蠟27±2℃6:2:4546#石蠟、二十烷、液體石蠟32±2℃4:2:4646#石蠟、正十八烷、液體石蠟29±2℃4:4:4746#石蠟、正十八烷、硬脂酸丁酯30±2℃4:2:3846#石蠟、二十烷、硬脂酸丁酯34±2℃4:2:3張金輝在“石蠟及其復(fù)合相變材料的熱物性研究”碩士論文中采用向高熔點石蠟加入低熔點石蠟制成混合石蠟，并對混合石蠟的熱物性進行實驗研究，通過對低熔點石蠟（十六烷、十八烷）和高熔點石蠟（54＃石蠟、62＃石蠟）以不同比例混合，得到熔點范圍較寬的石蠟混合物，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。通過試驗，得到相變溫度在16.27℃～61.38℃之間，相變潛熱在201J/g～259J/g之間的相變材料。朱虹等在“石蠟基復(fù)合相變儲能材料的研究進展”期刊論文中提及以十七烷、十八烷、二十烷、48＃石蠟作為實驗材料進行混合可以制成相變溫度變化范圍在17℃～49℃之間、相變潛熱在190kJ/kg～245kJ/kg之間的相變材料。采用了石蠟相變儲熱墻體的房間，由于石蠟具有固液相變轉(zhuǎn)換的儲熱特性，圍護結(jié)構(gòu)中的傳熱量大大降低。在夏天，當白天室內(nèi)溫度高于相變溫度時，墻體中石蠟融化吸收儲存在室內(nèi)多余熱量；當夜間溫度下降到相變溫度以下時，又將白天儲存在石蠟中的熱量釋放出來，增大圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性，減緩室內(nèi)溫度的波動性，提高了室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性，它充分利用了自然資源（太陽能和夜間冷風），實現(xiàn)真正意義的建筑節(jié)能。石蠟是一種功能性材料，由于熔點低，稍高溫度即轉(zhuǎn)換為液態(tài)，作為儲熱材料應(yīng)用于建材領(lǐng)域，必須包裹/滲透到建筑基體材料中才能應(yīng)用。建筑基體材料一般可分為三類，一是以石膏板為基材的相變儲熱石膏板，主要用作外墻的內(nèi)壁材料；二是以混凝土材料為基材的相變儲熱混凝土，主要用作外墻體材料；三是以保溫隔熱材料為基材，制備高效節(jié)能建筑保溫隔熱材料。本專利選用的泡沫鋁/石蠟相變儲熱材料即屬于高效節(jié)能建筑保溫隔熱材料。理由有：一是泡沫鋁/石蠟相變材料可以作為獨立的墻體或地板材料使用，將結(jié)構(gòu)與功能集成為一體，制成滿足人體舒適度要求的房屋，無需復(fù)合其他單一的結(jié)構(gòu)材料/功能材料，二是密度低，比水輕，是制作輕型調(diào)溫集裝箱屋的理想選擇，特別適宜于沙漠、高原地區(qū)旅游、考察的人群使用；三是對人體友好，石蠟是氫與碳的化合物，泡沫鋁只有金屬鋁與氧化鋁，對人體無毒無害無腐蝕，高溫燃燒下，石蠟中氫、碳與空氣中氧作用，生成水和二氧化碳，泡沫鋁軟化或熔化，不會產(chǎn)生新的物質(zhì)，石蠟液體一旦析出，不會爆炸，十分安全與環(huán)保；四是優(yōu)勢互補，泡沫鋁與石蠟復(fù)合，即可增強石蠟的儲熱與導(dǎo)熱功能，又因泡沫鋁的微孔結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性阻力與粘性阻力，阻止石蠟熔化時向外泄漏，實現(xiàn)由固-液相變向固-固相變材料的轉(zhuǎn)化；五是吸熱快，放熱慢，利用石蠟相變體積膨脹收縮與泡沫鋁孔隙隔熱保溫相互制衡的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)溫吸熱快與放熱慢的理想效果，熱源加熱固態(tài)石蠟，體積膨脹，增加與泡沫鋁骨架的接觸面，提高石蠟的導(dǎo)熱系數(shù)，彌補石蠟導(dǎo)熱系數(shù)低的缺陷，據(jù)有關(guān)試驗，孔隙率為90%的泡沫鋁/石蠟儲熱材料的等效導(dǎo)熱系數(shù)可達到7.4W/m2?k，是石蠟等效導(dǎo)熱系數(shù)0.24W/m2?k的30倍；但在放熱時，石蠟由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，體積縮小，在泡沫鋁孔隙中形成無數(shù)的微孔，起到隔熱保溫作用，延緩放熱時間。本專利是在發(fā)明人開發(fā)的“一種泡沫鋁制作的輕型集裝箱屋”(專利號201610459503.4)基礎(chǔ)上，延伸開發(fā)的一種泡沫鋁/石蠟相變儲能材料制作的輕型調(diào)溫集裝箱屋。技術(shù)實現(xiàn)要素：本專利所要解決的技術(shù)問題是，利用太陽運行產(chǎn)生晝夜溫差的自然資源，采用泡沫鋁/石蠟相變儲熱材料，制作適宜人體熱舒適度（屋內(nèi)溫度20～26℃）要求的輕型調(diào)溫集裝箱屋。為解決上述技術(shù)問題，采取的技術(shù)方案是：一種泡沫鋁-石蠟相變儲熱材料制作的輕型調(diào)溫集裝箱屋，其特征在于：將集裝箱屋頂部、底部面板與側(cè)部面板所需的市售泡沫鋁合金單面板制作為泡沫鋁/石蠟低熔點相變儲熱單面板，再按集裝箱屋面積與形狀，用不同數(shù)量的頂、底部與側(cè)部相變儲熱單面板與泡沫鋁合金單面板，按設(shè)計步驟組合匹配為符合人體熱舒適度要求、冬暖夏涼的輕型調(diào)溫集裝箱屋。其中所述泡沫鋁-石蠟低熔點相變儲熱單面板制作方法是：側(cè)部選用/定制2500mm*800mm*15mm、孔隙率90%±、密度0.25g/cm3±，重7.5㎏的開孔泡沫鋁合金單面板作為制作相變儲側(cè)部面板的基板，將其加熱到石蠟熔點以上，再浸泡在低熔點石蠟占60wt%±的混合液體石蠟中，經(jīng)滲透充填、冷卻固化、整形，制成相變溫度30℃±、相變潛熱200J/g±、相變儲熱單板重22.6～25.9kg、其中石蠟相變材料重15.0～18.4kg(因相變收縮率不同所致)、板面密度11.3～12.9kg/㎡、體積密度754～862kg/m3、儲熱量3024～3672kJ（相當于0.84～1.02度的空調(diào)供電量）的泡沫鋁合金/石蠟相變儲熱側(cè)部單面板；頂、底部選用/定制2400mm*800mm*15mm、孔隙率90%±、密度0.25g/cm3±，重7.2㎏的開孔泡沫鋁合金單面板作為制作相變儲熱頂、底部面板的基板，將其加熱到石蠟熔點以上，再浸泡在低熔點石蠟占60wt%±的混合液體石蠟中，經(jīng)滲透、冷卻固化、整形，制成相變溫度30℃±、相變潛熱200J/g±、相變儲熱單面板重21.7～24.8kg，其中石蠟相變材料重14.5～17.6kg、板面密度11.3～12.9kg/㎡、體積密度754～862kg/m3、儲熱量2903～3525kJ（相當于0.81～0.98度的空調(diào)供電量）的泡沫鋁合金/石蠟相變儲熱頂、底部單面板；以此作為制作輕型調(diào)溫集裝箱側(cè)部、頂部、底部面板的依據(jù)，其設(shè)計參數(shù)詳見表3所示的測算值：表3泡沫鋁/石蠟低熔點相變儲熱單面板制作測算數(shù)據(jù)表(相變潛熱設(shè)定為200kJ/kg±)其中所述用不同數(shù)量的相變儲熱的頂、底部與側(cè)部單面板，按設(shè)計步驟組合匹配為符合人體熱舒適度要求的輕型調(diào)溫集裝箱屋：一是以表3制作泡沫鋁合金/石蠟相變儲熱側(cè)部、頂部、底部單面板的測算數(shù)據(jù)為依據(jù)，測算確定不同面積與體積集裝箱屋所需相變儲熱單面板的數(shù)量、布局、屋重；二是本專利是在發(fā)明人開發(fā)的“一種泡沫鋁制作的輕型集裝箱屋”基礎(chǔ)上的改進與發(fā)展，其中集裝箱屋的立柱、橫梁、部分泡沫鋁合金單面板與龍骨架仍然選用泡沫鋁合金復(fù)合板制作，規(guī)格、重量、尺寸、拼接方式相近，而部分面板選用泡沫鋁合金/石蠟相變儲熱材料制作，所需泡沫鋁合金/石蠟相變儲熱側(cè)部、頂部、底部單面板數(shù)量與布局，根據(jù)其儲熱量、采暖房間的面積與空間、采暖溫度、太陽光照時間、太陽高度角、房屋地處的微環(huán)境多種因素計算/估算確定；只選用面板制作相變儲熱源的理由是：一是房屋內(nèi)表面幾乎由側(cè)面板與頂、底面板圍護而成，立柱、橫梁所占房屋內(nèi)表面很少，對房屋采暖基本不起作用；二是充填石蠟的面板，體密度＜900kg/m3，比水輕，仍然屬輕型結(jié)構(gòu)材料，對立柱、橫梁的支撐承載作用不產(chǎn)生負面影響，據(jù)有關(guān)資料介紹，泡沫鋁的孔隙用石蠟取代空氣后，體密度顯著增加。結(jié)構(gòu)強度提高，有利于提高立柱、橫梁結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性；三是利用空調(diào)器成熟的采暖技術(shù)與大量實測、安裝的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，估算調(diào)溫集裝箱屋所需的相變儲熱單面板的數(shù)量：20尺屋使用12～14塊側(cè)面板，40尺屋使用24～29塊側(cè)面板，就能滿足采暖的要求；理由是：一是根據(jù)空調(diào)廠商提供空調(diào)采暖制冷耗電數(shù)據(jù)，1.25匹（約1kW/h）的空調(diào)適合16㎡±的房間使用，2匹（約1.5kW/h）的空調(diào)適合25㎡±的房間使用，2.5匹（約2kW/h）的空調(diào)適合30㎡±的房間使用；而相變側(cè)部單面板的儲熱量為0.84～1.02kW/h，據(jù)此測算出調(diào)溫集裝箱屋所需相變側(cè)部單面板的數(shù)量；二是相變面板采暖效率高，沒有電熱轉(zhuǎn)換的損耗，制熱不需要輔電，其本身就是熱源；三是制熱均衡，立體向房間供熱，墻體供熱，只加熱屋內(nèi)空氣與物品，而空調(diào)供熱是由點到面再到立體供熱，還要向墻體供熱，能耗大；四是利用氣象、微環(huán)境條件確定相變儲熱側(cè)部單面板的布局，制熱相變儲熱單面板數(shù)占集裝箱全部面板的1/3～2/5，為達到采暖的最佳效果，需要對相變面板進行布局，選擇相鄰側(cè)面板與頂部面板相間布局或相鄰側(cè)面板全方位布局或上下左右全方位相間布局，依當?shù)毓庹諘r間、晝夜溫差、熱島效應(yīng)、微環(huán)境多種因素，任選其中的一種布局；例如晝夜溫差＞15℃的地區(qū)，宜采用向陽面布局相變儲熱單面板，溫差＜10℃的地區(qū)，宜采用相間布局相變儲熱單面板；屋頂全采光的單層集裝箱屋，宜采用頂部面板與相鄰側(cè)面板的布局；所有布局都應(yīng)以提高人體舒適度為選擇原則。附圖說明圖1為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板在集裝箱屋面板中的頂板與側(cè)面板相間布局圖；圖3為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板在集裝箱屋面板中的相鄰側(cè)面板連貫布局圖。具體實施方案圖1、2、3中，1為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板，2為充填在泡沫鋁中的石蠟，3為泡沫鋁合金，4為泡沫鋁合金單面板。圖1中的泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板1，選用/定制開孔泡沫鋁合金單面板作為制作相變側(cè)部面板/頂、底面板的基板，將其加熱到石蠟熔點以上，再浸泡在低熔點石蠟占60wt%±的混合液體石蠟中，經(jīng)滲透充填、冷卻固化、整形，制成泡沫鋁/石蠟相變儲熱側(cè)部單面板/頂、底部單面板。圖2、圖3為制作輕型調(diào)溫集裝箱屋面板中，泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板1與泡沫鋁合金單面板4的組合匹配方式，圖2為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板1與泡沫鋁合金單面板4在頂部與相鄰側(cè)面板中相間匹配的組合方式，圖3為泡沫鋁/石蠟相變儲熱單面板1在相鄰側(cè)面板中連貫匹配的組合方式。當前第1頁1 2 3