CN109679587A - 一种具备温度调节功能的复合板及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备温度调节功能的复合板及其应用，属于复合板材技术领域。为解决现有技术无法以低耗能实现室温调节的问题，本发明提供了一种具备温度调节功能的复合板，所述复合板包括面板和温度控制板，温度控制板包括金属外壳和固‑液相变材料，固‑液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，其相变温度为20～30℃，相变潜热≥200J/mol，相变潜能较高，可高效实现对室温的调节；将本发明复合板用于家具制作领域，所制作的家具能够自主根据室内环境温度实现热能的储存与释放，将室内温度精确的恒定在20～30℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。

Description

一种具备温度调节功能的复合板及其应用
技术领域
本发明属于复合板材技术领域，尤其涉及一种具备温度调节功能的复合板及其应用。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对于生活和工作环境的舒适度要求越来越高，用于调节室内温度的采暖、制冷设备应运而生，如空调、地暖及各种取暖器，但这些传统的高耗能采暖、制冷设备显然并不符合节能环保的要求。在地球温室效应越来越严重的形势下，如何提供一种低能耗的室内温度调节方式已成为亟待解决的问题。
相变材料(Phase Change Materials，简称PCM)，是一类可在特定温度下，通过发生结晶/熔融相态的变化来储存或释放大量潜热的功能材料。目前，相变材料作为一种储能材料被应用于建筑行业，如利用墙体中的相变材料来对室内环境进行隔热、保温以及调节温度，但这种相变墙体受室外环境温度的影响较大，对室内环境温度的调节作用有限，无法提供精确的温度调控，还需要外部采暖或制冷设备来维持室内温度的舒适度，无法真正实现室温调节的低耗能。
发明内容
为解决现有技术无法以低耗能实现室温调节的问题，本发明提供了一种具备温度调节功能的复合板及其应用。
本发明的技术方案：
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为20～30℃。
进一步的，所述固-液相变材料的相变温度为25℃。
进一步的，所述固-液相变材料为有机复合石蜡相变材料或CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料中的一种。
进一步的，所述有机复合石蜡相变材料的制备方法为：
步骤一、按重量份准备如下原料：天然鳞片石墨30份、高氯酸5份、硝酸7份和冰乙酸3份，以高氯酸和硝酸制备的混合酸为氧化插层剂，以冰乙酸为辅助插层剂，将天然鳞片石墨与混合酸、冰乙酸混合并持续搅拌制得可膨胀石墨；
步骤二、将步骤一制得的可膨胀石墨在一定温度下加热获得膨胀石墨，将所制膨胀石墨在常温下模压成型，在一定压力和温度下浸渍重量份为55份的石蜡，制得有机复合石蜡相变材料。
进一步的，步骤二所述可膨胀石墨的加热温度为1000℃，加热膨胀时间为10s。
进一步的，步骤二所述浸渍石蜡的压力为0.04MPa，所述浸渍石蜡的温度为水浴100℃，所述浸渍石蜡的时间为5h。
进一步的，所述CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料的制备方法为：以重量份为45份的CaCl2·6H2O作为相变材料，以3份硼砂作为成核剂，以52份多孔Al2O3作为基体，通过真空浸渍法制得CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料。
进一步的，采用有机复合石蜡相变材料时使用的金属外壳为304食品级不锈钢；采用CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料时使用的金属外壳为阳极氧化铝。
进一步的，所述金属外壳的形状为板形、波浪形或锯齿形。
本发明所述一种具备温度调节功能的复合板在家具制作中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供的具备温度调节功能的复合板，利用相变温度为20～30℃的相变材料实现对周围温度的调节。当周围温度达到PCM的相变温度点并继续升高且高于PCM的相变温度时，PCM由固态转变为液态，发生固-液相变，PCM从周围环境中吸收并储存大量的热能；当周围温度达到PCM的相变温度点并继续降低且低于PCM的相变温度时，PCM由液态转变为固态，发生液-固逆相变，这时PCM储存的热量即散发到周围环境中。
用本发明提供的复合板制作的家具能够自主根据室内环境温度实现热能的储存与释放，通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在20～30℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。
本发明制备的PCM相变温度为20～30℃，相变潜热≥200J/mol，相变潜能较高，可高效实现对室温的调节；且无过冷度，冻融体积变化率低，具有制备成本较低、工艺简单、可重复使用且使用安全无毒、无腐蚀性的优点。
附图说明
图1为实施例6提供的一种具备温度调节功能的复合板的结构示意图；
图2为实施例7提供的一种具备温度调节功能的复合板的剖视图；
图中：1、相变材料；2、金属外壳；3、面板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为20～30℃。
实施例2
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为25℃。
实施例3
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为23℃。
实施例4
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为27℃。
实施例5
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为20～30℃。所述固-液相变材料为有机复合石蜡相变材料或CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料中的一种。所述面板为普通家具板材，包括实木板、密度板、刨花板、防潮板、饰面板等常用材料均可作为面板。
当周围温度达到PCM的相变温度点并继续升高且高于PCM的相变温度时，PCM由固态转变为液态，发生固-液相变，PCM从周围环境中吸收并储存大量的热能；当周围温度达到PCM的相变温度点并继续降低且低于PCM的相变温度时，PCM由液态转变为固态，发生液-固逆相变，这时PCM储存的热量即散发到周围环境中。
本实施例提供的具备温度调节功能的复合板可以用于制作家具、地板、室内装饰材料等，能够自主根据室内环境温度实现热能的储存与释放，通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在20～30℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。
实施例6
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，如图1所示，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，固-液相变材料为有机复合石蜡相变材料，其相变温度为25℃，其具体制备方法为：
步骤一、按重量份准备如下原料：天然鳞片石墨30份、高氯酸5份、硝酸7份和冰乙酸3份，以高氯酸和硝酸制备的混合酸为氧化插层剂，以冰乙酸为辅助插层剂，将天然鳞片石墨与混合酸、冰乙酸混合并持续搅拌制得可膨胀石墨；
步骤二、将步骤一制得的可膨胀石墨在1000℃下加热10s获得膨胀石墨，将所制膨胀石墨在常温下模压成型，在0.04MPa压力、水浴加热100℃的条件下浸渍重量份为55份的石蜡，浸渍时间为5h，制得有机复合石蜡相变材料。
当周围温度达到25℃并继续升高而高于25℃并时，PCM由固态转变为液态，发生固-液相变，PCM从周围环境中吸收并储存大量的热能；当周围温度达到25℃并继续降低而低于25℃时，PCM由液态转变为固态，发生液-固逆相变，这时PCM储存的热量即散发到周围环境中。通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在25℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。
本实施例使用的金属外壳为304食品级不锈钢，且金属外壳的形状为波浪形，波浪形的外形，能够增加金属外壳与室内空气接触面积，提升换热效果。
实施例7
一种具备温度调节功能的复合板，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，如图2所示，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，固-液相变材料为CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料，其相变温度为28℃，其具体制备方法为：以重量份为45份的CaCl2·6H2O作为相变材料，以3份硼砂作为成核剂，以52份多孔Al2O3作为基体，通过真空浸渍法制得CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料。
当周围温度达到28℃并继续升高而高于28℃并时，PCM由固态转变为液态，发生固-液相变，PCM从周围环境中吸收并储存大量的热能；当周围温度达到28℃并继续降低而低于28℃时，PCM由液态转变为固态，发生液-固逆相变，这时PCM储存的热量即散发到周围环境中。通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在28℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。
本实施例使用的金属外壳为阳极氧化铝，且金属外壳的形状为锯齿形，锯齿形的外形，能够增加金属外壳与室内空气接触面积，提升换热效果。
实施例8
本实施例与实施例6的区别仅在于，本实施例的金属外壳为304食品级不锈钢，且金属外壳的形状为板形。
实施例9
以实施例6提供的复合板制作餐桌，以具备温度调节功能的复合板作为桌面制成的餐桌能够自主根据室内环境温度实现热能的储存与释放，通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在25℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。
实施例10
以实施例8提供的复合板制作书架，以具备温度调节功能的复合板作为隔层板制成的书架能够自主根据室内环境温度实现热能的储存与释放，通过PCM的相变与逆相变的循环将室内温度精确的恒定在25℃的人体舒适温度区间内，从而减少对外部能量的消耗，真正实现低耗能的室温调节。

Claims (10)

1.一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，包括面板和温度控制板，所述温度控制板包括金属外壳和固-液相变材料，所述固-液相变材料填充于面板和金属外壳组成的腔体内，所述固-液相变材料的相变温度为20～30℃。
2.根据权利要求1所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，所述固-液相变材料的相变温度为25℃。
3.根据权利要求1或2所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，所述固-液相变材料为有机复合石蜡相变材料或CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料中的一种。
4.根据权利要求3所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，所述有机复合石蜡相变材料的制备方法为：
步骤一、按重量份准备如下原料：天然鳞片石墨30份、高氯酸5份、硝酸7份和冰乙酸3份，以高氯酸和硝酸制备的混合酸为氧化插层剂，以冰乙酸为辅助插层剂，将天然鳞片石墨与混合酸、冰乙酸混合并持续搅拌制得可膨胀石墨；
步骤二、将步骤一制得的可膨胀石墨在一定温度下加热获得膨胀石墨，将所制膨胀石墨在常温下模压成型，在一定压力和温度下浸渍重量份为55份的石蜡，制得有机复合石蜡相变材料。
5.根据权利要求4所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，步骤二所述可膨胀石墨的加热温度为1000℃，加热膨胀时间为10s。
6.根据权利要求5所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，步骤二所述浸渍石蜡的压力为0.04MPa，所述浸渍石蜡的温度为水浴100℃，所述浸渍石蜡的时间为5h。
7.根据权利要求3所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，所述CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料的制备方法为：以重量份为45份的CaCl2·6H2O作为相变材料，以3份硼砂作为成核剂，以52份多孔Al2O3作为基体，通过真空浸渍法制得CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料。
8.根据权利要求3所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，采用有机复合石蜡相变材料时使用的金属外壳为304食品级不锈钢；采用CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合无机盐相变材料时使用的金属外壳为阳极氧化铝。
9.根据权利要求8所述一种具备温度调节功能的复合板，其特征在于，所述金属外壳的形状为板形、波浪形或锯齿形。
10.权利要求1-9任一所述一种具备温度调节功能的复合板在家具制作中的应用。
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