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1、RA1.-GZ896核心内容分析、总结一、引言对于相变材料热性能测试，目前相交材料质量林会(QUaEyASSoCiaIionpCM)颁布了相应标准测试方法。为了制订相变材料性能要求和合适的质量保证规范，2004年国际上一些公司机构成立了相变材料质量协会(QualityAssociationPCM),2006年德国质量保证与认证研究院(RA1.)接受了该协会制订的相变材料质量和测试规范(QualityandTestingspcciRcationsforPCM:RA1.-GZ896),并允许使用R1.质量标志授予高质量的相变材料产品。标准对相变材料的定义以及形式做了说明：1、PCM(PhaseCh
2、angeMaterialsfl)PCM是指在一个确定的滉度范围内(相变)，改变其从固体到液体的聚集状杰或在两种不同的固体结晶状态之间发生变化的材料，该过程是可逆的(可重复的相变)。单位短量/体积的相变材料可以在一个相时稳定或者很小的温差情况下吸收/择放大量的热能。可以将其存储的这部分热量，冷量在需要的时候释放出来以供使用。2、PCM-C(PhaseChangeMaterialComposites*相交材料)复合相变材料，通过将PCM与其它至少一种材料结合起来,获得一种或多种新的性能或者将其它原本拥有的性能指标提高或者降低。标准中列举了如下三种复合方式以及复合带来的效果，PCM-C包括但不限于如
3、下方式。Graphite-highthermalconductivity(商热导率)Woodfiberboard-*mechanicalstability(稳定性)Granulate-free-flowingproperties(流动性)3、PCM-O(PhaseChangeMaterialObjects,ttWfr,比如“冷板)PCM对象具有特定的国性，即这些黑性不仅仅依赖于内部成分，但也由外部形状和环境条件决定.由一个蓄冷板择放冷量的装置。这取决于蓄冷板的形状和大小,以及环境条件。这些黑性不能在对象的某些部分上确定，而只能在整个对象上确定。4、PCM-S（PhaseChangeMateri
4、alSystems相交材料系统）PCM系统是指多个部件相互作用的产品或应用，其基本功能受到PCM的影响,如滑卷靴、手套、被子、加热和空调系统等。二、质量说明对于相变材料热性能的测试评价，主要包括以下几方面的内容：（一）相交材料性能参数1、储能密度（相交洽）相变材料发生相变可以吸收和暮放的热量，一般是越多越好。2,相交温度相变材料吸收和暮放热量的温度范围定义，一段应该是尽可能的狭窄和恒定。3、导热性能导热系数应尽可能高,以便能够快速完整地传输热量。4、稳定性使用寿命尽可能长并没有明显的性能损失。（二）相交材料性能要求1、总体质量要求表I提供了必经根据标记产品的类型进行测试的参数的慨述。在特殊情况
5、下,庾量协会PCM可以指定偏差和部外的港试。表1相变材料及其构件、系统性能要求PCM、PCM-CPCM-OPCM-S据交温度、相交滞热强制强制导牯系数质量办会要求质量桃会要求M*itr如果封装强制强制循环稳定性国制强制庆贵协会要求分声性后量协会要求庆量协会要求质量协会要求2、PCM,PCM-C,PCM-O的要求（1）相交濯度范和储能密度加热和冷却时超过预定温度间隔储存的热能（焙变）的规格。培的规格应考虑质量和体积。当根据体积制定规格时，将使用较大的体积,即通常是在液体状态下的体积。如果发生过冷，应规定成核温度。500CydeSE2100cyclesF50cycles3、PCM-S的要求PCM-
6、S可能只包含符合此质量保证的PCM、PCM-C或PCM-O。怩迨商为PCMS定义了性能标准，以及实现这些性能标准的边界和掾作条件。质量亦会检查这些规范的合理性,并规定哪些额外的质量标准一方面需要测试，另一方面咖些测试方法是合适的，以及所涉及的外部监测机构。（1）相交温度范用系储能密度类似于PCM1PCM-C,但规格应考虑到系统的质量和体积。（2）循环稳定性参考表2内容。（三）产品数据必须为每个产品准备一个产品数据表，其中至少包括以下属性的数据：1、产品名称、产品规格生封装PCM或非封装PCM米工作范围（即制造商指定的主要性能有效的温度范围）米最高和最低允许温度（如枭温度高于最高温度或低于最低温
7、度，最终性能可能部分或全部不可逆地丧失）米比重来特殊存储迂议2、至少具有以下确定物性的规格相变温度范围和相变潜热米指定允许的应用和循环类别（四）强制质量标准1、储能密度在产品最大设计热循环次数下，相变潜热降低10%则视为不合格。2、相交遍度相变温度偏移应於于1K以内，否则视为不合格。3、成核温度制迨商需要提供形核温度，若该值低于制造商指定值，则视为不合格.（五）可选质量标准k密封性各类封装产品发生泄漏视为不合格。2、热导率热导率小于制造商提供值10%则视为不合格。三、相变材料测试规范RA1.-GZ896包括了三个标准测试方法，分别用于相变温度和相变桧、导热系数以及循环稳定性的测试，所对应的测试
8、方法分别为DSC法、T-HiStory法。（一）相变材料热物性测试方法I、差示扫描量热法差示扫描量热法是在程序控制温度下测量输入到物短（试样）和参比物的功率差与温度的关系的一痔技术，主要应用于测量物质加热或冷却过程中的各种特征参数：玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度、比热容及热焰等。根据测量方法的不同又分为两种类型：功率补偿型和热流型，两种仪器结构如图1所示。功率补偿型DSC：通过功率补偿使试样和参比物始终保持相同的温度，测量未满足此条件样品和参比物两端所需的能量差.热流型DSC：在给定样品和参比物相同的功率下，测量样品和参比物两端的温差.根据热流方程将温差换算成热量差作为信号输出。差示扫褴量
9、热仪是比较成熟的设备，其使用温度范围广，分辨能力和灵敏度高，数据采集和处理集中。加热器程度传感器功率补偿整图I差示扫描量热法测量原理图2、套比温度法(T-HistoryMethod)等比温度法是一种能够测定多组相变材料凝固点、比热、潜热.热导率和热扩散系数的方法，其基本原理是将相变材料样品和参考物质分别放在相同规格的试管内，并同时置于某一设定温度的恒温容器内进行加热，直至所有材料的温度都达到这一设定温度。然后将它们突然累霭在某一较低设定温度环境中进行冷却.则得到样品和参考材料的降温曲线，通过两者的降温曲线建立热力学方程得到材料的热物性。在各种热物性测试方法中，普遍现象的是测试装置越简单所对应的
10、测试数学模型就越复杂,需要考虑的边界条件和假设就越多。参比温度法是一种近十几年来发展起来的热分析技术，测试仪器要远比差示扫描量热仪简单.操作更荷便，无需差示扫描最热仪那样的发杂培训和操作。一般采用普通玻璃或石英试管装样品,使用方便且相变过程易被观察到，并能同时进行多样品的同时测量，样品个数取决于恒温容器的大小和数据采集系琉的通道数。参与物质样昌加热管冷持盘管敝*采集制计算机图2年比法度法测试仪器结构示意图参比温度法中样品的用量为5g50g,为使样品在恒温容器内升温时受热均句,穿将样品粉碎，这破坏材料本身的结构，不能准确反映材料自身的热物性,因此会产生一定误差。加热试管时，由于试管内材料分布不均
11、等原因会导致试样内部温度不均匀,对实毅结果的准确性会有影响。升温和降温过程的快慢影响试样的皆放热，对实验结果产生一定的影响。10152025303540Temperature2500500050001-1-2一6=】AdmInU3-3（二）加热速度（I）加热温度区间要覆盖整个熔化和结晶化过程。（2）升降温速度的设置条件为：一是在两次加热速度下的温度峰值之差小-0.2K,二是在相同升降温速度时峰值温度应小于05K.（三）样品测量和计算I.必须对3个样品进行6次循环测量，温度区间必须大于熔化和结晶温度区间5K。2,前两次的循环测试（预熔化）可以快一些迸行。3、第三次循环确定相变温度。4、第36次循
12、环测试用来确定过冷度。（0）测试结果以热将随温度变化（HZT）关系图描述，如图3所示。50图3相变捺-温度关系图米3芮种测试方法的优缺点瑞试方法优点缺点DSC技术成妫度药，效果好，能林比较准确制量被测材料的相变使热情况.1,测试中所用样品量偎小.导致样品的热物性常常与实际应用的大块材料和热物性有维徽芟别。2.不能测量热导率。T-Historj11.技大成熟度高，测贵原理、测量装置及其操作都比较简单，测试it程快速且易被观察。2,样品量大校有代表性，可实现对多艰材料热物性进行同时测量。1、带对大块材料进行破碎,破坏了被测材料原有传热站沟和通道，板可能影响测试结果，所测试的热导率也不能具有代求性.2、样品测试量大会整响受热均匀，对测试结果有一定影响.(五)PCM-O的特殊测试规范封装的密封性需要保证PCM-O在预期的应用期内的功能。制造商需要选择一个合适的气密性类别，并记录在报告中。此外，还应考虑封袋和PCM的材料兼容性。四、认可的检测机构Cenlerfor.AppliedEnergyResearche.V.(CAE)能源应用研究中心(CAE)EraunhofcrInstituteforSolarEnergySystems(ISE)帚劳恩第夫文阳能系统研究所(ISE)w&aWiirme-unditnwendungsiechnischePrOfungen
