CN109944468B - 一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，属于节能建筑领域。一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，所述岗亭在主梁框架基础上，由顶盖、墙体和门、窗构成，所述窗所用玻璃由玻璃基体和粘附或涂覆在其表面的M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子薄膜组成，所述顶盖和墙体由钢板和附着其上的隔热毡构成。本发明公开的隔热节能/智能调温岗亭不但可应用于高速公路、停车场收费站，还可广泛应用于快速公交站执勤岗亭以及物业小区、广场、公园、候车厅及各种公共场所等，所提及的M_xWO₃/WO₃/VO₂复合粒子及薄膜在建筑窗玻璃和汽车玻璃领域具有广阔的应用前景。

Description

一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭

技术领域

本发明涉及一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，属于节能建筑领域。

背景技术

随着经济的快速发展，岗亭在快速公交站、高速公路收费站以及车场出入口等处的应用逐渐增多。大多数岗亭包括由顶盖及墙体组成的岗亭本体以及设于岗亭本体上的门、窗，其中，玻璃窗能透光、挡风和阻挡灰尘，是岗亭必不可少的组件，而且在岗亭中占有较大的比例面积。

由于普通玻璃没有保温隔热功能，对整个太阳光谱都具有较高的透过率。尤其是夏天太阳光辐照强度高，光线强，气温高，太阳光中大量的红外线(热量)射入室内，会导致室内温度急剧升高；而冬季，室外气温低，室内仅有的一点热量很容易从玻璃窗散发出去，因此，对于普通的岗亭来说，冬冷夏热的现象非常严重，岗亭工作人员更是经受着夏热冬冷的煎熬。为了提高岗亭的舒适度，人们不得不通过大量使用空调、电风扇和电暖气进行调温，这不但消耗了大量的电能，而且因能源消耗导致的温室气体排放将会进一步影响到室外的温度。因此，研发一种具有隔热功能的智能调温岗亭，使其随着气温的变化，自动调节室内温度，对于提高岗亭的舒适度具有重要意义。

专利CN106337571A报道了一种隔热岗亭，其特征为，岗亭的玻璃窗采用保温玻璃或双层玻璃，并贴有聚酯等隔热薄膜。专利CN205908053U报道了一种隔热的智能岗亭，在岗亭本体的顶盖上设置一层隔热盖板，在隔热盖板上设有太阳能光伏板，可以发电，供给岗亭内的排风机工作。专利CN 205908051U报道了一种可调温的智能岗亭，其特征在于：岗亭顶盖与隔层之间设有循环管道，岗亭本体旁设有蓄水箱，蓄水箱内有加热器，其调温原理是根据天气冷热变化调控加热器对蓄水箱内的水加热和供暖。然而，同时具备高效隔热保温和智能调温功能的岗亭还未见报道。

发明内容

本专利发明目的是提供一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，该岗亭的玻璃窗和墙体具有高效的隔热功能和调温功能，整个岗亭能够达到冬季保温夏季隔热降温的效果。

一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，所述岗亭在主梁框架基础上，由顶盖、墙体和门、窗构成，所述窗所用玻璃由玻璃基体和粘附或涂覆在其表面的M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子薄膜组成，

所述M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子具有核壳结构，以M_xWO₃粒子为核，VO₂为壳层，且M_xWO₃核和VO₂壳层之间具有WO₃夹层，

其中，M_xWO₃具有六方钨青铜结构，M为Li、Na、K、Rb、Cs或NH₄中的一种，x＝0.2～0.5；所述VO₂为M相VO₂或掺杂的VO₂，记为A_yVO₂，其中，y＝0.005～0.30，掺杂元素A为+6价、+5价、+4价或+3价金属离子或F^-离子。

上述技术方案中，优选M_xWO₃为Cs_0.32WO₃。

上述技术方案中，所述顶盖和墙体由钢板和附着其上的隔热毡构成，其中，所述隔热毡为SiO₂气凝胶/无机棉复合保温隔热毡，所述SiO₂气凝胶/无机棉复合保温隔热毡为SiO₂气凝胶与玻璃棉或无机棉复合所得保温隔热毡，热导率为0.01～0.05W·m^-1℃^-1。

上述技术方案中，所述+6价、+5价、+4价或+3价金属离子为W⁶⁺、Mo⁶⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、Zr^{4 +}、La³⁺、Y³⁺、Cr⁶⁺。

上述技术方案中，所述掺杂的VO₂的相变温度在20～68℃范围内调控。本发明所述掺杂的VO₂的相变温度根据掺杂材料的种类和掺杂量得以调控获得。

一种M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子的制备方法，包括下述工艺步骤：

(1)取M_xWO₃粉体分散于溶剂中，加入表面改性剂和氯化钨溶胶，磁力搅拌1～5h后，离心沉淀，30～100℃下干燥或150～550℃煅烧，得到WO₃包覆M_xWO₃的M_xWO₃/WO₃复合粒子；

(2)将M_xWO₃/WO₃复合粒子分散于溶剂中，加入表面改性剂、V₂O₅和草酸，50～80℃下磁力搅拌2～5h，配制M_xWO₃/WO₃/V₂O₅反应液，其中，M_xWO₃与V₂O₅的重量比为0.15～8:1，草酸与V₂O₅的摩尔比为0.5～5:1；

(3)将步骤(2)所得反应液置于高压反应釜中，在180～280℃下反应12～72h后，经过水洗、醇洗、离心沉淀，30～100℃下干燥，获得M_xWO₃/WO₃/VO₂复合粒子。

优选地，所述步骤(1)中，所述溶剂选自乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、乙二醇乙醚溶剂中的一种或几种的混和；表面改性剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、羟丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和硅烷偶联剂中的至少一种，所述表面改性剂的用量为溶剂质量的0.5～30wt％。

优选地，所述步骤(2)中所述溶剂选自乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、乙二醇乙醚溶剂中的一种或几种混和；表面改性剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、羟丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和硅烷偶联剂中的至少一种，所述表面改性剂的用量为溶剂质量的0.5～30wt％。

优选地，步骤(1)中，M_xWO₃粉体在溶剂中的质量百分数为1～30％；所述氯化钨溶胶中的氯化钨与M_xWO₃粉体的质量比为0.01～1.0:1。

优选地，所述氯化钨溶胶由氯化钨溶于溶剂中制备而成，所述溶剂选自乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、乙二醇乙醚溶剂中的一种或几种的混合，氯化钨溶胶的摩尔浓度为0.05～2.5mol/L。

本发明的有益效果为：本发明提供具有隔热节能的智能调温岗亭，其特点在于岗亭的顶盖和墙体内填充有一种气凝胶/无机棉复合保温隔热毡，其中，气凝胶/无机棉复合保温隔热毡具有低热导率特点，保温隔热节能效率高；而且，岗亭的窗玻璃表面粘附或涂覆一种含有M_xWO₃/WO₃/VO₂纳米粒子的隔热/智能调温薄膜，M_xWO₃具有高效的隔热功能，而VO₂则可通过调控太阳光中近红外光入射量而起到智能调光、调温效果。因此，本发明所述岗亭的顶盖、墙体和玻璃窗均具有高效的隔热节能和智能调温效果。本发明公开的隔热节能/智能调温岗亭不但可应用于高速公路、停车场收费站，还可广泛应用于快速公交站执勤岗亭以及物业小区、广场、公园、候车厅及各种公共场所等，所提及的M_xWO₃/WO₃/VO₂复合粒子及薄膜在建筑窗玻璃和汽车玻璃领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明所述具有隔热节能功能的智能调温岗亭的示意图。

图2为本发明所述窗玻璃的结构示意图。

图3为双壳型M_xWO₃/WO₃/VO₂复合粒子的结构示意图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

参见附图1～3，一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，所述岗亭在主梁框架基础上，由顶盖1、墙体2和门3、窗4构成，顶盖1和墙体2由钢板和隔热毡构成，其中，所述隔热毡为具有低热导率的SiO₂气凝胶/玻璃棉复合保温隔热毡，具有低热导率特点，保温隔热节能效率高，热导率为0.01～0.05W·m^-1℃^-1，其可参考中国专利CN102701700B公开的方法制备获得。

所述玻璃窗由玻璃基体5和表面涂覆含有M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子的隔热/智能调温薄膜6构成，能够根据冬季和夏季气温不同调控太阳光中近红外光射入室内。

其中，用于涂覆调温薄膜的涂膜浆料是将M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子分散于溶剂和成膜基质中配制而成，所述溶剂为水或无水乙醇，所述成膜基质选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚氨酯中的一种，复合粒子与成膜基质的配比为0.001～0.10:1，成膜基质与溶剂的比例为0.05～0.5:1。

所述M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子按下述实施例1～3方法制得。

实施例1

取3.0g Cs_0.32WO₃粉体分散于100mL无水乙醇中，加入1.0g KH-570和2.5g摩尔浓度为0.25mol/L的氯化钨溶胶，磁力搅拌2.5h，静置1.5h后，离心沉淀，350℃煅烧得到WO₃包覆的M_xWO₃/WO₃复合粒子；将M_xWO₃/WO₃复合粒子分散于70mL异丙醇中，加入1.0g聚乙烯醇、3.0gV₂O₅和4.1g草酸，50℃下磁力搅拌2.5h，获得M_xWO₃/WO₃/V₂O₅反应液，在240℃下反应12h，经过水洗、醇洗、离心干燥后获得M_xWO₃/WO₃/VO₂粒子。取0.3g上述粒子分散于10wt％PVA溶液，在玻璃表面涂覆薄膜，经测试，可见光和近红外透过率分别为55％和20％。

实施例2

取3.5g Cs_0.32WO₃粉体分散于60mL无水乙醇中，加入1.0g KH-570和1.8g摩尔浓度为0.25mol/L的氯化钨溶胶，磁力搅拌2.5h，静置1.5h后，离心沉淀，450℃煅烧得到WO₃包覆的Cs_0.32WO₃/WO₃复合粒子；将Cs_0.32WO₃/WO₃复合粒子分散于70mL异丙醇中，加入1.0g聚乙二醇、2.0gV₂O₅和4.1g草酸，50℃下磁力搅拌2.5h，获得Cs_0.32WO₃/WO₃/V₂O₅反应液，在240℃下反应12h，经过水洗、醇洗、离心干燥后获得Cs_0.32WO₃/WO₃/VO₂粒子。取0.3g上述粒子分散于10wt％PVA溶液，在玻璃表面涂覆薄膜，经测试，可见光和近红外透过率分别为70％和10％。

实施例3

取2.5g Cs_0.32WO₃粉体分散于60mL无水乙醇中，加入0.8g KH-570和2.5g摩尔浓度为0.28mol/L的氯化钨溶胶，磁力搅拌2.5h，静置1.5h后，离心沉淀，450℃煅烧得到WO₃包覆的Cs_0.32WO₃/WO₃复合粒子；将Cs_0.32WO₃/WO₃复合粒子分散于70mL异丙醇中，加入1.0g聚乙烯吡咯烷酮、3.0gV₂O₅和5.6g草酸，50℃下磁力搅拌2.5h，获得Cs_0.32WO₃/WO₃/V₂O₅反应液，在240℃下反应12h，经过水洗、醇洗、离心干燥后获得Cs_0.32WO₃/WO₃/VO₂粒子。取0.3g上述粒子分散于10wt％PVA溶液，在玻璃表面涂覆薄膜，经测试，可见光和近红外透过率分别为50％和25％。

Claims (7)

1.一种具有隔热节能功能的智能调温岗亭，其特征在于：所述岗亭在主梁框架基础上，由顶盖(1)、墙体(2)和门(3)、窗(4)构成，所述窗(4)所用玻璃由玻璃基体(5)和粘附或涂覆在其表面的M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子薄膜(6)组成，

所述M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子具有核壳结构，以M_xWO₃粒子为核(7)，VO₂为壳层(8)，且M_xWO₃核和VO₂壳层之间具有WO₃夹层(9)，

其中，M_xWO₃具有六方钨青铜结构，M为Li、Na、K、Rb、Cs或NH₄中的一种，x＝0.2～0.5；所述VO₂为M相VO₂或掺杂的VO₂，记为A_yVO₂，其中，y＝0.005～0.30，掺杂元素A为+6价、+5价、+4价或+3价金属离子或F^-离子，所述掺杂的VO₂的相变温度在20～68℃范围内调控。

2.根据权利要求1所述的岗亭，其特征在于：所述顶盖(1)和墙体(2)由钢板和附着其上的隔热毡构成，

其中，所述隔热毡为SiO₂气凝胶/无机棉复合保温隔热毡，所述SiO₂气凝胶/无机棉复合保温隔热毡为SiO₂气凝胶与玻璃棉或无机棉复合所得保温隔热毡，热导率为0.01～0.05W·m^-1℃^-1。

3.根据权利要求1所述的岗亭，其特征在于：所述+6价、+5价、+4价或+3价金属离子为W^{6 +}、Mo⁶⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、Zr⁴⁺、La³⁺、Y³⁺、Cr⁶⁺。

4.根据权利要求1所述的岗亭，其特征在于：所述M_xWO₃/WO₃/VO₂复合纳米粒子的制备方法如下：

(1)取M_xWO₃粉体分散于溶剂中，加入表面改性剂和氯化钨溶胶，磁力搅拌1～5h后，离心沉淀，30～100℃下干燥或150～550℃煅烧，得到WO₃包覆M_xWO₃的M_xWO₃/WO₃复合粒子；

(2)将M_xWO₃/WO₃复合粒子分散于溶剂中，加入表面改性剂、V₂O₅和草酸，50～80℃下磁力搅拌2～5h，配制M_xWO₃/WO₃/V₂O₅反应液，其中，M_xWO₃与V₂O₅的重量比为0.15～8:1，草酸与V₂O₅的摩尔比为0.5～5:1；

(3)将步骤(2)所得反应液置于高压反应釜中，在180～280℃下反应12～72h后，经过水洗、醇洗、离心沉淀，30～100℃下干燥，获得M_xWO₃/WO₃/VO₂复合粒子。

5.根据权利要求4所述的岗亭，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中所述溶剂选自乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、乙二醇乙醚溶剂中的一种或几种的混合；表面改性剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、羟丙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和硅烷偶联剂中的至少一种，所述表面改性剂的用量为溶剂质量的0.5～30wt％。

6.根据权利要求4所述的岗亭，其特征在于：步骤(1)中，M_xWO₃粉体在溶剂中的质量百分数为1～30％；所述氯化钨溶胶中的氯化钨与M_xWO₃粉体的质量比为0.01～1.0:1。

7.根据权利要求4所述的岗亭，其特征在于：所述氯化钨溶胶由氯化钨溶于溶剂中制备而成，所述溶剂选自乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、乙二醇乙醚溶剂中的一种或几种混合溶剂，氯化钨溶胶的摩尔浓度为0.05～2.5mol/L。

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