CN109631408A - 生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法 - Google Patents

生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法 Download PDF

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    • F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • F25B23/003—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect using selective radiation effect

Abstract

本发明公开了一种生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法：将乙基纤维素、乙醇、水混合，搅拌为前提溶液；将前提溶液放在容器内，乙醇蒸发，乙基纤维素和水分离，乙基纤维素中形成微孔，形成冷却材料层；冷却材料层附着在传热材料层表面；冷却材料层上覆盖一层具有高透光率的材料板，作为保护层；冷却材料层与保护层之间形成隔热腔体层；传热材料层、冷却材料层、隔热腔体层和保护层构成被动式辐射冷却结构，传热材料层与被冷却体接触；保护层暴露在室外。本发明有利于环境保护，能够解决制冷能耗大或者无法采用主动式制冷的问题，同时解决普通化学材料无法再生、对环境影响大的问题。

Description

生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法
技术领域
本发明涉及冷却领域，更具体的说，是涉及一种生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法。
背景技术
目前，很多领域需要降温，包括建筑、工业、电子、机械设备等。比如建筑物当室外温度高时，需要空调降温；在没有空调的情况下，采用电风扇或水蒸发降温。在机械设备领域，设备运行后会散发热量，温度高到一定程度将影响设备运行效率，必须降温。
以上领域都要消耗一定的电能，为了节能或者在一些无法采用主动式降温手段的场合，可以采用被动式冷却材料降温。但普通的被动式冷却材料是高分子材料或化学材料，不可再生，对环境有害。采用本发明既可以起到冷却的作用，又可降解，对于保护环境具有积极的作用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构及冷却方法，采用的是可降解的材料，有利于环境保护，能够解决制冷能耗大或者无法采用主动式制冷的问题，同时解决普通化学材料无法再生、对环境影响大的问题，为某些场合和设备提供被动式降温的方法。
本发明的目的可通过以下技术方案实现。
本发明生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构，由组合材料层构成，所述组合材料层设置于被冷却体上部，所述组合材料层包括由内至外依次设置的传热材料层、冷却材料层、隔热腔体层和保护层；所述传热材料层将被冷却体的热量传递给冷却材料层，所述冷却材料层采用分级多孔乙基纤维素材料层构成，将热量以红外线的形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射出去，所述保护层用于保护冷却材料层，且与冷却材料层之间形成一个空腔，作为隔热腔体层，所述隔热腔体层用于阻止外部环境的热量传递进来。
所述冷却材料层的制作方法：将乙基纤维素、乙醇、水混合，放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液；将前提溶液放进容器内，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层(3)。
所述保护层采用高透光率的材料板，如PE板、PC板或TPX板。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明生物可降解红外发射被动式辐射冷却方法，包括以下步骤：
第一步：将乙基纤维素、乙醇、水混合，放在一号容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液；
第二步：将前提溶液放进二号容器内，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层；
第三步，将冷却材料层附着在传热材料层表面，两者充分接触，利于传热材料层将热量传给冷却材料层；
第四步：在冷却材料层上覆盖一层具有高透光率的材料板，作为保护层，阻止空气中的颗粒物堵塞微孔；
第五步，冷却材料层与保护层之间形成一个封闭空腔，内部充空气或氩气或抽真空，形成隔热腔体层，以增大热阻，减少外部环境的热量传给被冷却体；
第六步：上述传热材料层、冷却材料层、隔热腔体层和保护层构成被动式辐射冷却结构，将被动式辐射冷却结构覆盖于被冷却体上，将传热材料层与被冷却体接触；将保护层暴露在室外，尽量保证周围无遮挡，使得冷却材料层将被冷却体内的热量以红外线形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射回去，阻止阳光对被冷却体的加热。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明是被动式冷却方法，冷却材料层利用形成的分级多孔乙基纤维素反射太阳光降低太阳辐射热；利用乙基纤维素的高红外线发射特性将被冷却体的热量以红外线的形式发射出去，起到降温的作用。
本发明中传热材料层与被冷却体充分接触，将被冷却体的热量传递给冷却材料层。本发明在冷却材料层外加一层保护层，保护材料需要具有高红外透过效果，能够防止冷却材料层长期暴露于空气中集尘。
本发明这种被动式冷却方法，可以将被冷却体的温度降低至室外空气温度以下，既解决了无主动式冷却设备情况下的冷却问题，又可在有制冷设备情况下实现节能，而且可回收循环利用，是未来节能和温度调节的重要手段。
附图说明
图1是本发明的原理图。
附图标记：1被冷却体，2传热材料层，3冷却材料层，
4隔热腔体层，5保护层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式做进一步地详细描述。
如图1所示，本发明生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构，由组合材料层构成，所述组合材料层设置于被冷却体1上部，所述组合材料层包括由内至外依次设置的传热材料层2、冷却材料层3、隔热腔体层4和保护层5。所述传热材料层2与被冷却体1充分接触，将被冷却体1的热量传递给冷却材料层3，传热材料层2可采用铝、锌或铜质材料。所述保护层5采用高透光率的材料板，如PE板、PC板或TPX板等，用于保护冷却材料层3，且与冷却材料层3之间形成一个空腔，作为隔热腔体层4，所述隔热腔体层4内可充空气、氩气或抽真空，尽量增大传热热阻，阻止外部环境的热量传递进来。
所述冷却材料层3采用分级多孔乙基纤维素材料层构成，将热量以红外线的形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射出去。其中，乙基纤维素是高红外线发射率的可降解冷却材料，它本身具有较高的红外发射率，通过反相合成在乙基纤维素内部形成很多大小不一的微孔(孔径集中于0.2μm和5.5μm)，这些微孔对阳光的直射和散射具有很高的反向散热。这种冷却材料与被冷却体1组合，不仅可以将95％以上的太阳光反射出去，防止太阳辐射热加热被冷却体。而且，被冷却体1的热量可以传递给此冷却材料层3，冷却材料层3利用本身红外线的高发射率，将热量以红外线的形式通过8-13微米的大气窗口发射到只有3K(零下272℃)的宇宙中，从而达到降低被冷却体1温度的作用
所述冷却材料层3的制作方法：将乙基纤维素、乙醇、水混合，乙基纤维素与乙醇的比例保证乙基纤维素溶解为止，乙基纤维素与水的质量比为1:1，将混合物放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液；将前提溶液放进容器中，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成直径不一的微孔，形成厚度为400微米以上的冷却材料层3。
本发明生物可降解红外发射被动式辐射冷却方法，包括以下步骤：
第一步：将乙基纤维素、乙醇、水以适合的比例混合，放在一号容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液。其中，乙基纤维素与乙醇的比例保证乙基纤维素溶解为止，乙基纤维素与水的质量比为1:1。
第二步：将前提溶液放进二号容器内，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成多种直径不一的微孔，形成冷却材料层3。
第三步，将冷却材料层3附着在传热材料层2表面，两者充分接触，利于传热材料层2将热量传给冷却材料层3。
第三步：在冷却材料层3上覆盖一层具有高透光率的材料板，作为保护层5，阻止空气中的细微颗粒物堵塞微孔。
第五步，冷却材料层3与保护层5之间形成一个封闭空腔，内部充空气或氩气或抽真空，形成隔热腔体层4，以增大热阻，减少外部环境的热量传给被冷却体1。
第六步：上述传热材料层2、冷却材料层3、隔热腔体层4和保护层5构成被动式辐射冷却结构，将被动式辐射冷却结构覆盖于被冷却体1上，将传热材料层2与被冷却体1充分接触，尽量降低传热材料层2与被被冷却体1的传热热阻，利于传热材料层2将热量传给冷却材料层3；将保护层5暴露在室外，尽量保证周围无遮挡，使得冷却材料层3将被冷却体1内的热量以红外线形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射回去，阻止阳光对被冷却体1的加热。
尽管上面结合附图对本发明的功能及材料进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和材料要求，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构，由组合材料层构成，所述组合材料层设置于被冷却体(1)上部，其特征在于，所述组合材料层包括由内至外依次设置的传热材料层(2)、冷却材料层(3)、隔热腔体层(4)和保护层(5)；所述传热材料层(2)将被冷却体(1)的热量传递给冷却材料层(3)，所述冷却材料层(3)采用分级多孔乙基纤维素材料层构成，将热量以红外线的形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射出去，所述保护层(5)用于保护冷却材料层(3)，且与冷却材料层(3)之间形成一个空腔，作为隔热腔体层(4)，所述隔热腔体层(4)用于阻止外部环境的热量传递进来。
2.根据权利要求1所述的生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构，其特征在于，所述冷却材料层(3)的制作方法：将乙基纤维素、乙醇、水混合，放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液；将前提溶液放进容器内，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层(3)。
3.根据权利要求1所述的生物可降解红外发射被动式辐射冷却结构，其特征在于，所述保护层(5)采用高透光率的材料板，如PE板、PC板或TPX板。
4.一种生物可降解红外发射被动式辐射冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将乙基纤维素、乙醇、水混合，放在一号容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使乙基纤维素完全溶解在乙醇中，并与水充分混合，称为前提溶液；
第二步：将前提溶液放进二号容器内，由于乙醇的蒸发，使乙基纤维素和水分离，在乙基纤维素中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层(3)
第三步，将冷却材料层(3)附着在传热材料层(2)表面，两者充分接触，利于传热材料层(2)将热量传给冷却材料层(3)；
第四步：在冷却材料层(3)上覆盖一层具有高透光率的材料板，作为保护层(5)，阻止空气中的颗粒物堵塞微孔；
第五步，冷却材料层(3)与保护层(5)之间形成一个封闭空腔，内部充空气或氩气或抽真空，形成隔热腔体层(4)，以增大热阻，减少外部环境的热量传给被冷却体(1)；
第六步：上述传热材料层(2)、冷却材料层(3)、隔热腔体层(4)和保护层(5)构成被动式辐射冷却结构，将被动式辐射冷却结构覆盖于被冷却体(1)上，将传热材料层(2)与被冷却体(1)接触；将保护层(5)暴露在室外，尽量保证周围无遮挡，使得冷却材料层(3)将被冷却体(1)内的热量以红外线形式发射出去，同时将透射进来的太阳光反射回去，阻止阳光对被冷却体(1)的加热。
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