一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木，包括實(shí)木構(gòu)件，實(shí)木構(gòu)件的導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中原位附著生長(zhǎng)有磁性Fe

Thermal insulation solid wood with phase change energy storage and manufacturing method thereof

The invention provides a heat preservation solid wood with phase change energy storage, which comprises a solid wood component, a conduit of the solid wood component and a magnetic cavity Fe which is adhered in situ in the cell cavity

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木及其制造方法
本專利技術(shù)屬于木材材性改良和功能化木材制造
，具體涉及一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木及其制造方法。
技術(shù)介紹
我國(guó)現(xiàn)有建筑面積為400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億m2，其中95％以上仍是高能耗建筑。隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)的建筑能耗逐年大幅度上升，已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13％，建筑總能耗已達(dá)全國(guó)能源總消耗量的45％。龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)。因此，建筑行業(yè)全面節(jié)能勢(shì)在必行。全面的建筑節(jié)能有利于從根本上促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國(guó)能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾；有利于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展；有利于長(zhǎng)遠(yuǎn)地保障國(guó)家能源安全、保護(hù)環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量。建筑物使用中的耗能形式主要體現(xiàn)在制冷能耗和加熱能耗，要達(dá)到建筑節(jié)能的目的，最直接的途徑就是在減少兩者開(kāi)啟次數(shù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)延長(zhǎng)室內(nèi)舒適度的持續(xù)時(shí)間。基于這一要求，可利用相變儲(chǔ)能材料的儲(chǔ)能特性來(lái)抵消環(huán)境溫度的波動(dòng)，提高建筑熱惰性，延長(zhǎng)室內(nèi)舒適溫度持續(xù)時(shí)間，降低建筑用電負(fù)荷，通過(guò)這種方法可滿足建筑節(jié)能的要求。相變材料具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力。以固-液相變?yōu)槔诩訜岬饺刍瘻囟葧r(shí)，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過(guò)程中，相變材料吸收并儲(chǔ)存大量的潛熱；當(dāng)相變材料冷卻時(shí)，儲(chǔ)存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過(guò)程中，所儲(chǔ)存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。相變儲(chǔ)能技術(shù)能夠解決能量供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾，是提高能源利用率的有效手段。相變儲(chǔ)能材料應(yīng)用于建筑墻板中可以減少環(huán)境溫度對(duì)室內(nèi)引起的溫度波動(dòng)，提高室內(nèi)的舒適度，同時(shí)可以減少建筑能耗而起到節(jié)能的作用。聚乙二醇(PEG)是一種最理想的相變儲(chǔ)能高分子相變材料，它的結(jié)晶速率很高，且具有較大的相變焓，無(wú)腐蝕性，性能較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象和相分離，且價(jià)格便宜。聚乙二醇的相變焓和相變溫度隨著聚合度的變化而變化，如PEG-400的熔點(diǎn)是5±2℃，PEG-600的熔點(diǎn)是20±2℃，PEG-800的熔點(diǎn)是28±2℃，PEG-1000的熔點(diǎn)是37±2℃，PEG-2000的熔點(diǎn)是51±2℃，PEG-10000的熔點(diǎn)是61±2℃。不同聚合度的PEG按比例混合，可以獲得所需要的熔融溫度與結(jié)晶溫度。為了克服相變材料單獨(dú)使用時(shí)液體泄漏的缺點(diǎn)，有必要采用多孔介質(zhì)進(jìn)行吸附或采用微膠囊技術(shù)進(jìn)行包覆。中國(guó)專利技術(shù)專利201310548439.3公開(kāi)了一種有機(jī)-無(wú)機(jī)物復(fù)合的相變儲(chǔ)能用微膠囊及其制備方法，將含無(wú)機(jī)納米顆粒的水相與含相變儲(chǔ)能用材料、單烯烴類單體、多烯烴類交聯(lián)劑和引發(fā)劑的油相混合，充分?jǐn)嚢枰缘玫剿偷娜橐海蝗缓蠹訜崾乖撊橐哼M(jìn)行乳液聚合以形成核殼結(jié)構(gòu)的相變儲(chǔ)能用微膠囊。中國(guó)專利技術(shù)專利201110399977.1公開(kāi)了一種復(fù)合聚乙二醇相變儲(chǔ)能材料，使用聚乙二醇作為相變儲(chǔ)能材料；用膨脹珍珠巖粉、沸石粉、硅藻土等做多孔性吸附載體；采用的交聯(lián)劑是二羥甲基二羥基乙烯基脲。中國(guó)專利技術(shù)專利201410016578.6公開(kāi)一種海藻酸鈣/聚乙二醇酯雙網(wǎng)絡(luò)相變儲(chǔ)能纖維及其制備方法，海藻酸鈣/聚乙二醇酯雙網(wǎng)絡(luò)相變儲(chǔ)能纖維由海藻酸鈉和相變材料在交聯(lián)劑和引發(fā)劑存在的條件下共聚后，凝固而成，其中海藻酸鈉與相變材料的質(zhì)量比為100:15-100:30；交聯(lián)劑與相變材料的質(zhì)量比為0.5:100-2:100；引發(fā)劑與相變材料的質(zhì)量比為0.1:100-0.8:100。中國(guó)專利技術(shù)專利201510748000.4公開(kāi)了一種相變儲(chǔ)能材料載體及其封裝相變儲(chǔ)能材料的方法，采用中空的金屬材料裝置作為相變儲(chǔ)能材料的載體，其外圍密封，只在頂部設(shè)置了一個(gè)圓孔進(jìn)料口，僅需對(duì)其進(jìn)行密封即可，封裝工藝簡(jiǎn)便，而且所述金屬材料裝置為中空，相變材料復(fù)合量高，并且金屬材料的導(dǎo)熱性好，可以較好地進(jìn)行熱交換，因此有利于充分發(fā)揮相變儲(chǔ)能材料的節(jié)能作用，取得較好的儲(chǔ)能調(diào)溫效果。中國(guó)專利技術(shù)專利201510045505.4公開(kāi)了一種相變儲(chǔ)能墻體及其制造方法，通過(guò)在墻體兩側(cè)的外表面設(shè)置相變溫度不同的相變儲(chǔ)能材料層，其中墻體外側(cè)相變儲(chǔ)能材料層的相變溫度比墻體內(nèi)側(cè)相變儲(chǔ)能材料層的相變溫度高；在作為建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體的外側(cè)復(fù)合相變溫度相對(duì)較高的相變儲(chǔ)能材料層，通過(guò)隔離或吸收熱量，阻止外界熱量通過(guò)墻體向建筑物室內(nèi)環(huán)境輸送熱量；在作為建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體的內(nèi)側(cè)復(fù)合相變溫度相對(duì)較低的相變儲(chǔ)能材料層，通過(guò)隔離或吸收和釋放熱量，維持室內(nèi)環(huán)境溫度的穩(wěn)定；實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度的有效調(diào)節(jié)和控制，長(zhǎng)期維持室內(nèi)環(huán)境溫度在合適范圍。中國(guó)專利技術(shù)專利201510029074.2公開(kāi)了一種相變儲(chǔ)能調(diào)溫泡沫混凝土及其制備方法，該相變儲(chǔ)能調(diào)溫泡沫混凝土包括：70-100重量份的水泥；0-30重量份的粉煤灰；10-50重量份的相變輕骨料；0-0.6重量份的纖維；0.2-0.4重量份的減水劑；0.1-0.3重量份的泡孔調(diào)節(jié)劑；0.1-0.3重量份的早強(qiáng)劑；0-1.5重量份的增強(qiáng)劑；0-3重量份的防水劑；2-9重量份的化學(xué)發(fā)泡劑；以及25-40重量份的水。該相變儲(chǔ)能調(diào)溫泡沫混凝土具有較強(qiáng)蓄熱能力和調(diào)溫功能。雖然以上研究工作取得了一些喜人的成果，但是，現(xiàn)有木質(zhì)材料隔熱保溫效果并不理想，不能營(yíng)造維持20-30℃溫度范圍的人體舒適空間環(huán)境。因此，創(chuàng)制一種利用相變儲(chǔ)能調(diào)控溫度，節(jié)能環(huán)保，白天可吸熱抵御室內(nèi)溫度過(guò)度上升，夜間可釋放相變潛熱保暖避寒，維持人體舒適溫度范圍，并且儲(chǔ)能材料不易泄漏的保溫實(shí)木是很有必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上
技術(shù)介紹
中提到的不足和缺陷，提供一種具有保暖作用，白天可吸熱抵御室內(nèi)溫度過(guò)度上升，夜間可釋放相變潛熱保暖避寒，維持人體舒適溫度范圍的相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木及其制造方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提出的技術(shù)方案為：一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木，包括實(shí)木構(gòu)件，所述實(shí)木構(gòu)件的導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中原位附著生長(zhǎng)有磁性Fe3O4納米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，所述保溫實(shí)木的表面涂刷有保護(hù)涂層。本專利技術(shù)通過(guò)在實(shí)木構(gòu)件的導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中原位附著生長(zhǎng)磁性Fe3O4納米粒子，并在導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中填充聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，磁性Fe3O4納米粒子可以高效吸附聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，可以大幅度提高復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的相變潛熱。木材中的導(dǎo)管和細(xì)胞腔體可作為作為聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的存儲(chǔ)空間，解決了相變儲(chǔ)能材料發(fā)生相變時(shí)液體泄漏的問(wèn)題。此外，本專利技術(shù)采用聚乙二醇600和聚乙二醇800的復(fù)合體系作為相變儲(chǔ)能材料，可以保證在18℃-30℃較寬的溫度范圍內(nèi)保持室內(nèi)溫度的恒定舒適；同時(shí)，聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合體系具有較低的粘度，有利于在木材中的擴(kuò)散遷移和浸注填充。再者，本專利技術(shù)采用保護(hù)涂層對(duì)相變儲(chǔ)能保溫實(shí)木構(gòu)件進(jìn)行表面保護(hù)處理，封閉木材對(duì)外的導(dǎo)管等孔隙，隔絕聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料與水汽的接觸，避免環(huán)境中的水汽本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木，包括實(shí)木構(gòu)件，其特征在于，所述實(shí)木構(gòu)件的導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中原位附著生長(zhǎng)有磁性Fe

【技術(shù)特征摘要】
1.一種相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木，包括實(shí)木構(gòu)件，其特征在于，所述實(shí)木構(gòu)件的導(dǎo)管及細(xì)胞腔體中原位附著生長(zhǎng)有磁性Fe3O4納米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，所述保溫實(shí)木的表面涂刷有保護(hù)涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木，其特征在于，所述實(shí)木構(gòu)件為闊葉樹(shù)材，選自白橡木、橡膠木、櫻桃木、楊木和樺木中的任意一種；所述保溫實(shí)木中磁性Fe3O4納米粒子所占質(zhì)量百分比為0.1-1.0％，所述聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的載藥率為30-150％；聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的相變焓為40-110MJ/m3，其相變溫度為20℃-28℃，其低于18℃或高于30℃的相對(duì)滯后率為100-500％；所述保護(hù)涂層為聚氨酯保護(hù)涂層。3.一種如權(quán)利要求1或2所述的相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木的制造方法，包括以下步驟：(1)將木材按所需尺寸規(guī)格進(jìn)行加工制作，得到實(shí)木構(gòu)件；(2)將步驟(1)所得實(shí)木構(gòu)件進(jìn)行脫脂和干燥預(yù)處理，得到脫脂干燥的實(shí)木構(gòu)件；(3)將步驟(2)所得脫脂干燥的實(shí)木構(gòu)件在鐵鹽溶液中浸泡，然后干燥，得到原位附著生長(zhǎng)磁性Fe3O4納米粒子的實(shí)木構(gòu)件；(4)在步驟(3)所得原位附著生長(zhǎng)磁性Fe3O4納米粒子的實(shí)木構(gòu)件中浸注填充聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，然后進(jìn)行干燥，得到浸注填充了相變儲(chǔ)能材料的實(shí)木構(gòu)件；(5)將步驟(4)所得浸注填充了相變儲(chǔ)能材料的實(shí)木構(gòu)件進(jìn)行砂光整形，然后在實(shí)木構(gòu)件的表面涂刷保護(hù)涂層，即得相變儲(chǔ)能的保溫實(shí)木。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，步驟(4)中，所述浸注填充操作的具體過(guò)程為：將原位附著生長(zhǎng)磁性Fe3O4納米粒子的實(shí)木構(gòu)件裝入真空壓力浸注罐中，開(kāi)啟真空泵抽真空，控制罐內(nèi)壓力在0.01-0.02MPa維持10-30min；開(kāi)啟進(jìn)液閥門將聚乙二醇600和聚乙二醇800復(fù)合相變儲(chǔ)能材料浸注液抽入真空壓力浸注罐內(nèi)，使相變儲(chǔ)能材料浸注液的液面完全覆蓋實(shí)木構(gòu)件；加0.8-1.8MPa壓力浸漬2.0-8.0h；開(kāi)啟排液閥門將相變儲(chǔ)能材料浸注液壓力輸送回儲(chǔ)液槽；開(kāi)啟通氣閥門完全泄壓；將經(jīng)過(guò)相變儲(chǔ)能材料浸注處理...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡云楚，王文磊，黃自知，袁利萍，馮斯宇，鄧明向，李慧，吳袁泊，胡進(jìn)波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中南林業(yè)科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南,43