复合建筑材料及智能控温系统

摘要

本发明提供了一种复合建筑材料及智能控温系统。该复合建筑材料参与制备的复合墙体包括相互贴合的电热层、储能层和保温层，其中，所述储能层由水泥、细骨料、石墨、相变材料制备得到。本发明还提供了一种其包括温度传感器、电源、PID控制器和上述复合墙体，其中，所述电源用于加热所述复合墙体中的电热层，所述温度传感器用于监测复合墙体的温度变化，所述PID控制器用于控制电源并处理温度传感器收集的数据。本发明提供的复合墙体充分发挥石墨的导热导电性，能够将外界供给的电能转发为热量供暖，在环境温度高时可以储层热能、环境温度下降时可以自动释放热能，具有采暖长持续性和低能耗的特点。

权利要求

1.一种复合墙体，其包括相互贴合的电热层、储能层和保温层，其中，所述储能层是由复合建筑材料制备得到的；

所述复合建筑材料包括储能原料组合物，以储能原料组合物的总重为100%计，该储能原料组合物由水泥10‑40%，细骨料40‑70%，石墨1‑10%，相变材料1‑15%组成，各组分的百分比之和为100%；

其中，在所述储能原料组合物中，所述细骨料包括石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料，并且，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料占细骨料总重的30‑100%；所述相变材料包括石蜡相变材料；所述石蜡相变材料为具有核壳结构的储能胶囊，所述储能胶囊的核为吸附有液相石蜡的多孔矿物，所述储能胶囊的壳的原料包括二氧化硅和/或石墨；以所述石蜡相变材料的总重为100%计，所述石蜡相变材料由10‑60%石蜡、20‑70%多孔矿物、5‑35%二氧化硅和/或0.1‑10%石墨组成，各组分的百分比之和为100%；

以电热层的原料总重为100%计，所述电热层的原料由5‑20%石墨、0.5‑5%增强材料、20‑

25%水泥、55‑80%细骨料组成，各组分的百分比之和为100%；其中，所述增强材料包括导电纤维；

以保温层的原料总重为100%计，所述保温层的原料由10‑80%石墨废石和/或石墨尾矿、

5‑60%粘土矿物、2‑40%发泡剂、1%‑2%的助磨剂、1%‑2%的稳泡剂组成，各组分的百分比之和为100%；所述发泡剂包括碳化硅，所述保温层由所述保温层的原料烧结制备而成。

2.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述储能原料组合物中，所述石墨包括鳞片石墨和/或球形石墨尾料。

3.根据权利要求2所述的复合墙体，其中，所述鳞片石墨的粒径为1μm‑50μm。

4.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述储能原料组合物中，所述细骨料包括硅砂。

5.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述储能原料组合物中，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料的粒径为150μm以下。

6.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述储能原料组合物中，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料占储能原料组合物总重的18‑60%。

7.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述储能胶囊的粒径为100μm‑2cm。

8.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述石蜡相变材料的制备方法包括：将液态石蜡与多孔矿物混合、形成石蜡基储能芯材，再利用二氧化硅和/或石墨对石蜡基储能芯材进行封装，得到所述石蜡相变材料。

9.根据权利要求8所述的复合墙体，其中，在所述石蜡相变材料的制备方法中，所述多孔矿物包括膨胀珍珠岩和/或沸石，所述石墨包括鳞片石墨和/或球形石墨尾料，所述石蜡的相变温度40‑60℃。

10.根据权利要求9所述的复合墙体，其中，在制备石蜡相变材料采用的石墨中，所述鳞片石墨的粒径为1μm‑50μm。

11.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述电热层的原料包括的石墨在电热层中呈三维连续相分布。

12.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述石墨包括球形石墨尾料；所述细骨料包括硅砂。

13.根据权利要求12所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述细骨料包括石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料。

14.根据权利要求13所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料占细骨料总重的30‑100%。

15.根据权利要求13所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料占所述电热层的原料总重的16‑55%。

16.根据权利要求13所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料的粒度在100目以上。

17.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述电热层的原料中，所述导电纤维包括钢纤维和/或碳纤维，所述增强材料的长径比为2‑50。

18.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在所述保温层的原料中，所述粘土矿物包括高岭土和/或页岩土；

所述石墨废石和/或石墨尾矿的粒度为100目以下。

19.根据权利要求18所述的复合墙体，其中，在所述保温层的原料中，所述石墨废石和/或石墨尾矿的粒度为200目以下。

20.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，在以所述保温层的原料烧结制备保温层的过程中，所述烧结的温度为600‑1200℃。

21.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述电热层的厚度为0.2cm‑5cm；所述储能层的厚度为0.1cm‑5cm；所述保温层的厚度为1cm‑20cm。

22.根据权利要求21所述的复合墙体，其中，所述电热层的厚度为0.2cm‑3cm。

23. 根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述电热层的电阻率为0.2Ω·m ‑40Ω·m；所述电热层在36V电压发热温度为10‑80℃。

24.根据权利要求1所述的复合墙体，其中，所述保温层中分布有直径为50μm‑2000μm的气泡。

25.权利要求1‑24任一项所述的复合墙体的制备方法，包括：分别制备电热层、储能层和保温层并做表面粗糙化处理，将各层表面分别涂覆水泥、然后施加压力将电热层、储能层和保温层粘合，得到所述复合墙体；

或者，先完成保温层的制备，然后将储能层的原料覆盖在保温层的一侧，形成储能层之后，再将电热层原料组合物覆盖在储能层的表面、形成电热层，得到所述复合墙体。

26.一种智能控温系统，其包括温度传感器、电源、PID控制器和权利要求1‑24任一项所述的复合墙体，其中，所述电源用于向所述复合墙体中的电热层供电，所述温度传感器用于监测复合墙体的温度变化，所述PID控制器用于控制电源并处理温度传感器收集的数据。

27.根据权利要求26所述的智能控温系统，其中，所述智能控温系统还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于监测复合墙体的湿度变化、并能够与所述PID控制器之间进行数据传递。

说明书

复合建筑材料及智能控温系统

技术领域

[0001] 本发明涉及建材技术领域，尤其涉及一种复合建筑材料及智能控温系统。

背景技术

[0002] 我国是世界石墨资源大国和最大的原材料生产国，产量、消费量和国际贸易量长期位居世界首位。石墨资源现有开发利用中，固废排放量大、排放集中、区域环境污染严重、资源综合利用率低。目前，国内外相关研究主要聚焦于单一固废的资源化利用，缺乏多源固废源头减量及协同利用技术体系，严重制约了石墨产业的高质量发展。

[0003] 球形石墨尾料为破碎的微细鳞片石墨，暂无可产业化再利用案例。而石墨废石、石墨尾矿的成分以SiO2为主，同时存在少量的Al2O3、石墨和碳酸盐等矿物。目前石墨废石、石墨尾矿的附加值较低，对于我国的主要石墨产地，其运输半径受限，利用率有限。

[0004] 现有的采暖方式主要有燃料取暖、水暖和电暖。采用化石燃料取暖生成温室气体会对环境产生较严重的危害；采用天然气取暖能量转化利用率低，造成能源浪费且供暖成本较高；采用水暖供热，在楼层间铺设管路，其热效率较低，特别是对于单层建筑和工业厂房，一大部分热量向下扩散；因此亟需一种新型节能墙体。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合建筑材料及智能控温系统。该复合建筑材料参与制备的复合墙体利用石墨多源固废制备，应用于采暖时具有长持续性、低能耗、节能等特点。

[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了一种复合建筑材料，其包括储能原料组合物，以储能原料组合物的总重为100％计，该储能原料组合物包括：水泥10‑40％，细骨料40‑70％，石墨1‑10％，相变材料1‑15％，各组分的百分比之和为100％。

[0007] 在上述储能原料组合物中，所述相变材料一般为石蜡相变材料。所述石蜡相变材料可以是具有核壳结构的储能胶囊，储能胶囊的核可以是吸附有液相石蜡的多孔矿物，所述储能胶囊的壳的原料可以是二氧化硅和/或石墨。

[0008] 在上述相变材料中，以质量百分比计，所述石蜡相变材料包括10‑60％石蜡、20‑70％多孔矿物、5‑35％二氧化硅和/或0.1‑10％石墨，各组分的百分比之和为100％。

[0009] 在本发明的具体实施方案中，所述石蜡相变材料的制备方法可以是：将液相石蜡与多孔矿物混合形成储能芯材，然后以二氧化硅和/或石墨封装所述储能芯材形成储能胶囊，完成石蜡相变材料的制备。

[0010] 在上述石蜡相变材料中，石蜡作为一种相变材料，能够在通过固相与液相的转变中实现对能量的可控吸收与释放。在一些具体实施方案中，可以通过选择不同种类的相变石蜡，设置调控相变温度，使相变材料在液相和固相转变中实现热量的吸收和释放，例如，可以采用相变温度为40‑60℃的石蜡。

[0011] 在上述石蜡相变材料中，所述石墨具有良好的导热性，能够实现储能胶囊内部与外部之间能量的快速传递，与石蜡配合完成能量控制。所述石墨可以是鳞片石墨和/或球形石墨生产过程中产生的球形石墨尾料。所述鳞片石墨一般为细小鳞片石墨，鳞片石墨的粒径可以是1μm‑50μm。

[0012] 在上述石蜡相变材料中，所述多孔矿物可以是膨胀珍珠岩、沸石等，以利用孔隙吸附石蜡。

[0013] 在上述石蜡相变材料中，二氧化硅作为一种多孔材料能够促进所述储能胶囊与水泥硅酸盐结构的反应融合，在一些实施方案中，可以采用高活性二氧化硅。

[0014] 在上述石蜡相变材料中，所述储能胶囊的粒径一般为100μm‑2cm。

[0015] 在上述储能原料组合物中，所述细骨料可以全部是建筑领域常用的细骨料、例如硅砂，也可以以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料(其粒径一般为150μm以下)替代部分或全部细骨料，即所述细骨料包括石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料。在一些具体实施方案中，以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料可以占细骨料总重的30‑100％。在另一些具体实施方案中，以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料可以占储能原料组合物总重的18‑60％。当同时采用石墨废石和石墨尾矿时，二者之间的比例可以根据需要进行控制。

[0016] 在上述储能原料组合物中，所述石墨起到提高导热性的作用，其能够促进所述相变材料与储能层外界之间的能量传递。所述石墨可以包括鳞片石墨和/或球形石墨尾料。所述鳞片石墨的粒径可以是1μm‑50μm。

[0017] 在上述储能原料组合物中，可以通过氧化掺杂、改性等方法增强石墨与水泥中硅酸盐界面结构的偶联强度、进而提高储能材料的强度。在一些具体实施方案中，所述氧化掺杂可以是采用浓硫酸、高锰酸钾等氧化剂等对石墨进行处理。

[0018] 在上述储能原料组合物中，可以通过提高水泥标号、加高聚物辅助等方法提高制得的储能材料的强度。

[0019] 在一些具体实施方案中，利用上述储能原料组合物制备储能层板材的方法可以包括：1、将液态石蜡与多孔矿物混合形成石蜡基储能芯材，再利用二氧化硅和/或石墨对石蜡基储能材料进行封装，得到相变材料(又称储能胶囊)；2、将相变材料、水泥、细骨料、石墨混合形成浆料，烘干，得到储能层板材。具体地，当相变材料同时包括二氧化硅和石墨时，可以先将二氧化硅和石墨混合，再利用二者的混合物对石蜡基储能材料进行封装；也可以先后用二氧化硅、石墨对石蜡基储能材料进行封装。

[0020] 本发明还提供了一种复合墙体，其包括相互贴合的电热层、储能层和保温层，其中，所述储能层是由上述复合建筑材料制备得到的。

[0021] 在本发明的具体实施方案中，上述复合墙体中各层的贴合顺序可以根据实际情况进行调整，例如可以按照电热层、储能层、保温层的顺序依次贴合，在此顺序下，一般是保温层与室外环境接触，电热层与室内环境接触，储能层位于二者之间。所述储能层能够在温度升高时储存能量、在温度降低时缓慢而持续地释放能量，降低环境温度下降速度、提高采暖的长持续性。所述保温层可以起到保温、节能的效果、并可与储能层配合减少室内的昼夜温差、降低取暖所需能耗。所述电热层可以连接供电系统(风电或光电等)，将电能转化为热能向室内供暖。根据场景需求，还可以在电热层中嵌入热水管道，在利用电能发热取暖的同时可满足热水供应需求。

[0022] 在一些实施方案中，所述电热层的厚度一般控制为0.2cm‑5cm(例如为0.2cm‑3cm)、所述储能层的厚度一般控制为0.1cm‑5cm、所述保温层的厚度一般控制为1cm‑20cm。

[0023] 在上述复合墙体中，所述电热层含有导电材料和导热材料，可以通过供电发热，向室内供暖。具体地，以电热层的原料总重为100％计，所述电热层的原料可以包括5‑20％石墨、0.5‑5％增强材料、20‑25％水泥、55‑80％细骨料。

[0024] 根据本发明的具体实施方案中，在所述电热层中，所述石墨一般呈三维连续相分布，即所述石墨能够在电热层中均匀分布，形成导电网络，从而实现电阻发热，使所述电热层具有良好的发热性能。在一些实施方案中，所述石墨可以是球磨石墨尾料，实现球磨石墨尾料的回收再利用。

[0025] 在上述电热层的原料中，可以通过氧化掺杂、改性等方法增强石墨与硅酸盐界面结构的偶联强度、进而提高电热层板材的强度。

[0026] 在上述电热层的原料中，可以通过提高水泥标号、加高聚物辅助等方法提高电热层板材的强度。

[0027] 在上述电热层的原料中，所述增强材料可以采用大长径比的导电纤维材料，不仅能够进一步提高电热层板材的强度，还能够有效提高电热层的导电性。在一些实施方案中，所述增强材料的长径比可以是2‑50，所述导电纤维材料可以是钢纤维、碳纤维等。

[0028] 在上述电热层的原料中，所述细骨料可以全部是建筑领域常用的细骨料、例如硅砂，也可以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨替代部分或全部细骨料，即所述细骨料包括石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料。所述石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料的粒度一般在100目以上。在一些具体实施方案中，以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料可以占细骨料总重的30‑100％。在另一些具体实施方案中，以石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料可以占电热层原料总重的16‑55％。

[0029] 在上述电热层的原料中，当所述细骨料包括石墨废石和/或石墨尾矿制备的细骨料时，电热层材料的制备过程中可以对所述石墨(具体可以是球形石墨尾料)进行氧化掺杂的处理，提高亲水性。

[0030] 在上述电热层的原料中，所述电热层的电阻率一般为0.2‑40Ω·m。所述电热层在36V电压发热温度可以达到10‑80℃。

[0031] 在上述复合墙体中，以保温层的原料总重为100％计，所述保温层的原料可以包括10‑80％石墨废石和/或石墨尾矿、5‑60％粘土矿物、2‑40％发泡剂，各组分的百分比之和为
100％。

[0032] 在上述保温层的原料中，该原料以石墨废石和/或石墨尾矿为主要成分、通过与粘土矿物和发泡剂复配形成发泡陶瓷材料。所述石墨废石和/或石墨尾矿、发泡剂烧结过程中能够形成气体，冷却后形成直径为50μm‑2000μm的气泡均匀分布在保温层中。该发泡陶瓷材料兼具有机保温材料和无机保温材料的优点，不仅具有A级的燃烧性能，且密度小于水、质轻、保温性能优异，并且该发泡陶瓷材料还具有隔音、降噪、抗冻性高的耐老化性好等优点。

[0033] 在上述保温层的原料中，所述粘土矿物可以包括高岭土和/或页岩土等。

[0034] 在上述保温层的原料中，所述发泡剂可以包括碳化硅等。

[0035] 在上述保温层的原料中，所述石墨废石和/或石墨尾矿的粒度一般控制为100目以下、优选为200目以下。

[0036] 根据本发明的具体实施方案，在上述保温层原料组合物中还可以包括助剂，例如1％‑2％的助磨剂(例如醇类)，和/或1％‑2％的稳泡剂(例如纤维素类)，上述百分比含量以保温层的原料的总重为100％计。

[0037] 在本发明的具体实施方案中，所述保温层一般是由所述保温层的原料烧结制备而成，所述烧结温度一般控制为600‑1200℃。具体地，所述保温层可以是将石墨废石和/或石墨尾矿、粘土矿物和发泡剂通过球磨制浆、除杂、喷雾干燥、制动布料、烧成、切割整形形成的。

[0038] 本发明所采用的石墨废石、石墨尾矿、球形石墨尾料是石墨矿开采、选矿过程中形成的，其中，石墨废石是石墨开采过程中产生的，主要成分为SiO2，并含有少量的Al2O3、碳酸盐；石墨尾矿是石墨选矿过程中产生的，主要成分为SiO2，并含有少量的Al2O3、碳酸盐以及1‑4％的石墨；球形石墨尾料是鳞片石墨球化过程后产生的尾料，粒径范围在0.5‑15微米。
石墨废石的体积一般较大，目前主要是作为一般基础建材使用，例如在建筑领域中用以替代大型石材，利用价值较低；选矿过程中产生的石墨尾矿的量非常大，而且其粒径较小，含有一定的石墨成分，目前对于这部分废料，仅有研究机构尝试用于制备发泡陶瓷等建材使用，但受限于石墨产地运输半径，尚无产业化案例，目前主要是露天堆放；球形石墨尾料的粒径更小，主要是用于铅笔工业，需求较少，目前并没有合适的高值化利用方法。本发明将上述石墨固体废料应用于墙体的制备过程中，充分发挥了石墨成分导电、导热的特性，在提升墙体性能的同时还极大程度地解决了废料再生利用的问题。

[0039] 本发明还提供了上述复合墙体的制备方法，包括：分别制备电热层、储能层和保温层并做表面粗糙化处理，将各层表面分别涂覆水泥、然后施加压力将电热层、储能层和保温层粘合，得到所述复合墙体。

[0040] 在上述过程中，电热层、储能层和保温层分别先做成独立板材，然后向各板材的表面分别涂覆水泥，水泥之间通过硅铝水化结晶粘合作用而粘合，而表面粗糙化处理和粘结时施加压力后可进一步提高各层结合的稳定性。

[0041] 或者，上述复合墙体的制备方法包括：先完成保温层制备，然后将储能层的原料覆盖在保温层的一侧，形成储能层之后，再将电热层原料组覆盖在储能层的表面、形成电热层，得到所述复合墙体。

[0042] 在上述过程中，储能层的原料中的水泥和电热层原料中的水泥可以通过硅铝水化结晶粘合而结合。

[0043] 本发明进一步提供了一种智能控温系统，其包括温度传感器、电源、PID控制器和上述复合墙体，其中，所述电源用于向所述复合墙体中的电热层供电，所述温度传感器用于监测复合墙体的温度变化，所述PID控制器用于控制电源并处理温度传感器收集的数据。

[0044] 在一些具体实施方案中，所述智能控温系统还可以包括湿度传感器，所述湿度传感器用于监测复合墙体的湿度变化、并能够与所述PID控制器之间进行数据传递。

[0045] 在一些具体实施方案中，所述智能控温系统能够根据室内温度和湿度的变化调控电源的开关和电压，从而调节向复合墙体中电热层的供电状态，电热层在连接电源时可发热供暖，一部分热能存储在储能层中，在电热层停止供暖时，储能层内的相变材料可将储存的热能缓慢持续释放，保持室内温度稳定，在保温层的协同作用下实现采暖的长持续性和低能耗性。

[0046] 本发明的有益效果在于：

[0047] 1、本发明提供的复合墙体利用石墨固体废料加工生产新型建材，充分发挥出石墨的导热导电性，而且可将石墨固体废料中残存石墨的功能性发挥出来。该复合墙体可大幅消耗石墨多源固废，解决环境污染问题，提高经济效益，带来社会效益。

[0048] 2、本发明提供的复合墙体是一种新型多功能节能墙体，其能够将外界供给的电能转发为热量供暖，并在环境温度高时可以储层热能、环境温度下降时可以自动释放热能，具有采暖长持续性和低能耗的特点。

[0049] 3、本发明提供的智能控温系统可借助风能光能等自然能量实现房屋的自供暖，具有取暖清洁、采暖持续、能耗低、成本低、无污染、可灵活设置的特点，适用于老建筑加装改造，具有广阔的推广前景。

[0050] 本发明受国家重点研发计划(2020YFC1909605)资助。

附图说明

[0051] 图1为实施例1的复合墙体的结构示意图。

[0052] 图2为实施例3的智能控温系统的应用场景示意图。

[0053] 符号说明：1电热层，2储能层，3保温层。

具体实施方式

[0054] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

[0055] 实施例1

[0056] 本实施例提供了一种复合墙体，如图1所示，其包括由室内至室外依次贴合的电热层1、储能层2和保温层3。

[0057] 其中，以质量百分比计，电热层1的原料包括：球形石墨尾料15％，水泥25％，细骨料55％，增强材料(长径比为30的钢纤维)5％；其中，石墨废石和石墨尾矿(质量比为1:1)制备的细骨料占细骨料总量的20％，其余细骨料为硅砂。

[0058] 以质量百分比计，储能层2的原料包括：水泥10％，细骨料70％，石墨(球形石墨尾料)5％，相变材料15％；石墨废石和石墨尾矿制备的细骨料占细骨料总量的20％，其余细骨料为硅砂；

[0059] 其中，以相变材料的质量为100％计，相变材料包括：石蜡10％，多孔矿物(膨胀珍珠岩)65％，高活性二氧化硅23％，石墨(鳞片石墨)2％。

[0060] 以质量百分比计，保温层3的原料包括：质量为1:1的石墨废石和石墨尾矿55％，粘土矿物(高岭土)40％，发泡剂(碳化硅)3％，助磨剂(乙醇)1％，稳泡剂(纤维素类)1％。

[0061] 该复合墙体的制备过程包括：

[0062] 1、原料处理：将石墨废石和石墨尾矿磨细后，过100目筛；

[0063] 2、保温层配料：将石墨废石和石墨尾矿的筛下物料按比例与粘土矿物、发泡剂、助磨剂、稳泡剂在球磨机中球磨4.5小时，确保各组分混合均匀；将研磨后的物料依次过200目筛，筛上物返回球磨，筛下物用于下一步；

[0064] 3、保温层物料烧结成型：将物料的筛下物装入模具中干燥；将干燥的物料放入电炉中进行烧结，以8℃/min的升温速度升温至1000℃，保温5小时后随炉冷却；脱模后，切割后得到发泡陶瓷板材，即保温层；

[0065] 4、制备相变材料：将石蜡加热至转化为液态再与多孔矿物混合，此时石蜡为液相、能够吸附于多孔矿物的孔隙中形成石蜡基储能芯材，然后将芯材加热至石蜡半固态状态，与高活性二氧化硅与石墨搅拌混合，使二氧化硅和石墨附着在芯材表面，对石蜡基储能芯材进行封装，得到的储能胶囊即为相变材料；

[0066] 5、储能层配料、成型：将相变材料、水泥、细骨料、石墨按照比例充分混合，直接喷涂于步骤3的保温层表面、干燥，形成储能层；

[0067] 6、电热层配料、成型：将球形石墨尾料、水泥、细骨料(硅砂以及石墨废石、石墨尾矿的筛上物)、增强材料加水机械搅拌形成浆料，直接覆盖在步骤5的储能层表面，干燥，形成电热层，即完成复合墙体的制备。

[0068] 实施例2

[0069] 本实施例提供了一种复合墙体，其包括由室内至室外依次贴合的电热层、储能层和保温层。

[0070] 其中，以质量百分比计，电热层的原料包括：球形石墨尾料13％，水泥20％，细骨料65％，增强材料(长径比为50的钢纤维)2％；其中，石墨废石和石墨尾矿(质量比为1:1)制备的细骨料占细骨料总量的30％，其余细骨料为硅砂。

[0071] 以质量百分比计，储能层的原料包括：水泥40％，细骨料45％，石墨(球形石墨尾料)5％，相变材料10％；石墨废石和石墨尾矿制备的细骨料占细骨料总量的30％，其余细骨料为硅砂；

[0072] 其中，以相变材料的质量为100％计，其包括：石蜡25％，多孔矿物(沸石)35％，高活性二氧化硅30％，石墨(球形石墨尾料)10％。

[0073] 以质量百分比计，保温层的原料包括：质量比为1:1的石墨废石和石墨尾矿40％，粘土矿物(高岭土)56％，发泡剂(碳化硅)2％，助磨剂(乙醇)1％，稳泡剂(纤维素类)1％。

[0074] 该复合墙体的制备过程包括：

[0075] 1、原料处理：将石墨废石和石墨尾矿磨细后，过100目筛；

[0076] 2、保温层配料：将石墨废石和石墨尾矿的筛下物料按比例与粘土矿物、发泡剂、助磨剂、稳泡剂在球磨机中球磨4.5小时，确保各组分混合均匀；将研磨后的物料依次过200目筛，筛上物返回球磨，筛下物用于下一步；

[0077] 3、保温层物料烧结成型：将物料的筛下物装入模具中干燥；将干燥的物料放入电炉中进行烧结，以6℃/min的升温速度升温至1000℃，保温6小时后随炉冷却；脱模后，切割后得到发泡陶瓷板材，即保温层；

[0078] 4、制备相变材料：将石蜡加热至转化为液态再与多孔矿物混合，此时石蜡为液相、能够吸附于多孔矿物的孔隙中形成石蜡基储能芯材，然后将芯材加热至石蜡半固态状态，与高活性二氧化硅与石墨搅拌混合，使二氧化硅和石墨附着在芯材表面，对石蜡基储能芯材进行封装，得到的储能胶囊即为相变材料；

[0079] 5、储能层配料、成型：将相变材料、水泥、细骨料、石墨按照比例充分混合，装入模具中干燥，干燥后脱模，形成储能层；

[0080] 6、电热层配料、成型：将球形石墨尾料、水泥、细骨料(硅砂以及石墨废石、石墨尾矿的筛上物)、增强材料加水机械搅拌形成浆料，装入模具中干燥，干燥后脱模，形成电热层；

[0081] 7、电热层、储能层、保温层复配：将步骤3得到的保温层、步骤5得到的储能层、步骤6得到的电热层分别做粗糙化处理；

[0082] 将粗糙化处理后的电热层、储能层、保温层的表面分别涂覆水泥，按照电热层‑储能层‑保温层的顺序排列，施加压力使三者紧密粘合，干燥，得到一体化的复合墙体。

[0083] 上述方法中，制备电热层、储能层、保温层的步骤先后顺序不限，也可以三个过程同步进行。

[0084] 测试例1

[0085] 本测试例对实施例1中的保温层、储能层和电热层分别进行性能测试；

[0086] 按照实施例1的方法制备单独的保温层，并按照GB/T 23451‑2009《建筑用轻质隔墙条板》对保温层的性能进行检测，具体检测结果如表1所示。

[0087] 根据表1所示的检测结果可以看出：本发明所制备的保温层具有较高的抗压强度和软化系数以及较低的面密度，在保证强度的基础上，还有助于实现建材的轻量化。同时，该保温层具有合适的传热系数、热阻，能够很好地发挥保温作用。

[0088] 按照实施例1的方法制备的单独的电热层，测得其电阻率为10Ω·m。根据这一检测结果可以看出：本发明制备的电热层具有良好的发热效果，在与保温层复合制成一体化板材之后，能够发挥良好的发热作用。

[0089] 按照实施例1的方法制备的单独的储能层，并采用DSC或DTA(方法本实施例采用DSC)对储能层的性能进行检测，具体检测结果为相变潜热≥2kJ/kg。以上测试结果说明本发明提供的储能原料组合物制成的板材具有良好储热性能。

[0090] 表1

[0091]

[0092]

[0093] 实施例3

[0094] 本实施例提供了一种智能控温系统，该系统包括复合墙体、温度传感器、湿度传感器、直流稳压电源和PID控制器。温度传感器和湿度传感器设于复合墙体的室内表面，用于监测室内和墙体的温度和湿度；直流稳压电源与复合墙体中的电热层连接，将光伏发电或小型风电产生的电能传输至电热层转化为热能；PID控制器分别与温度传感器、湿度传感器、直流稳压电源连接，根据温度传感器、湿度传感器收集的室内温度和湿度情况，结合使用场景和环境温差等因素，控制直流稳压电源开关情况和电压大小、通过给电时间调节控制发热量，通过给入电压控制发热功率。

[0095] 图2为上述智能控温系统在一些场景中应用时的示意图。在实际应用时，智能控温系统可以通过屋面光伏发电和小型风电为电源，在PID控制的调控下向电热层输送电能，电能在电热层中转化为热能释放，由于电热层与储能层均为水泥浆体系，因此热量在两层之间传输时基本没有损耗，大部分热能用于向室内供暖，小部分热能储存在储能层的相变材料中。保温层包含发泡陶瓷、用于避免室内热量散失，可以保温、节能。当电能供应不足时，例如夜晚无法使用光伏电时，电热层暂时停止放热，储能层中的相变材料通过相变过程持续缓慢释放能量，维持室内温度不降低。在非采暖期、电热层完全不工作时，储能层也可以借助一天中不同时段的温度变化工作，如在白天中午室温高时吸收热量，在夜晚室温低时释放能量，使一天内室温相对稳定。该智能控温系统可以实现独栋取暖建筑的清洁采暖，成本低、无污染、可灵活设置，可以应用于老建筑的加装改造，具有较好的推广前景。