CN210148841U - 多层隔热系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种多层隔热系统，通过至少一组反射结构来限制热能的传输，反射表面为反射体的一侧面或两侧面；反射体是轻质复合材料并具有低热能发射率，其具有一透明衬底，透明衬底的一侧或两侧被金属化以形成低发射率和高反射率的反射表面；间隔层设置在相邻两个反射体的反射表面之间，使得两个反射表面之间不形成热接触；热能在反射表面之间传递，并且网状结构通过阻止空气在两个反射表面之间发生运动，也阻止两个反射表面之间发生对流和热传导；反射表面与间隔层密封，以防止空气进入，从而减少热传递并防止反射表面和间隔层发生移动；入射的热能在穿过每一层反射体时被反射表面部分反射，因此热能逐渐减少。

Description

多层隔热系统
技术领域
本实用新型涉及隔热技术领域，尤其涉及一种多层隔热系统。
背景技术
本实用新型的主要目的是研发一种轻质、灵活的隔热系统，从而对温度变化十分敏感的产品提供隔热保护，例如为药物、药品、疫苗、冷冻食品在保温运输途中，因为延误而造成的无保温环境下提供隔热保护。这些产品如果暴露在高于或低于制造商、政府法律法规、世卫组织(联合国儿童基金会)所规定的限制温度的环境中，都会造成这些产品失效。因此这样会造成非常大的经济损失，严重的情况下甚至可能危及生命。但是在运输过程中，又很难完全避免这种情况的发生，特别是在海运船运过程中。
现有技术提供了许多不同的方法来限制热能的转移,包括太阳保护膜,虽然这些方法能有效阻止紫外线辐射。但是由于他们必须使用可见光可以通过的材质，所以他们对红外辐射几乎没有阻挡效果。
此外，玻璃纤维、岩棉、聚氨酯泡沫、二氧化硅纳米凝胶和真空绝热板等许多绝热材料成功地用铝箔作为热能地阻隔层，但是这些隔热产品体积庞大、重量中，几乎没有弹性。
此外，一些柔性材料已经开发利用，例如在双层气泡膜的两面设置硝化纤维素，硝化纤维外再覆盖一层铝箔作为反射表面。这种方法不能够平衡吸收率和发射率,因此由这种材料制作的隔热系统，其内部热封面的温度不会稳定,并且随着时间的推移将会增加。过了8小时之后，这种双层气泡膜材质制作的隔热系统会在环境温度温差50℃情况下，在其保护下的内部温差达到11.5℃。
本实用新型的多层隔热系统由多层反射表面和间隔层组成。当入射热能通过每一反射表面时，一部分热能被反射回，剩下的热能入射下一反射表面。入射到下一反射表面的热能的一部分又被反射回，以此类推。通过增加反射表面的数量，就可以减少了每一层之间反射的热能吸收率，直到它降低到被保护的物品所需的目标水平。每一层反射表面反射的热能百分比取决于反射表面的光谱反射率特性。
本实用新型具有多种商业用途，如用于对温度敏感的医疗产品的保护和运输，比如疫苗，还可以用于对生物材料、冷冻肉类、冷冻海鲜、新鲜或冷藏果蔬等的保护和运输。本实用新型还可用于对冷热天气条件的临时或永久防护，或用于自然或人为灾害的紧急救援。
实用新型内容
本实用新型所要解决的主要技术问题是提供一种多层隔热系统，其中的每一个反射表面都可以反射至少97％的入射至该反射表面的热能，从而使得多层隔热系统的顶部温度和底部温度的温差可以维持在一个相对恒定的数值。
为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种多层隔热系统，通过至少一组反射结构来限制热能的传输，所述反射结构包括两个反射表面和设置在两个反射表面之间的间隔层；
所述反射表面为反射体的一侧面或两侧面；所述反射体是轻质复合材料并具有低热能发射率，其具有一透明衬底，所述透明衬底的一侧或两侧被金属化以形成低发射率和高反射率的反射表面；
所述间隔层设置在相邻两个反射体的反射表面之间，使得两个反射表面之间不形成热接触；间隔层是由具有低导热率的材料制成的网状结构；热能在反射表面之间传递，并且所述网状结构通过阻止空气在两个反射表面之间发生运动，也阻止两个反射表面之间发生对流和热传导；
所述反射表面沿着长度方向和宽度方向或沿着周向边缘与间隔层密封，以防止空气进入，从而减少热传递并防止反射表面和间隔层发生移动；
入射的热能在穿过每一层反射体时被反射表面部分反射，因此热能逐渐减少。
在一较佳实施例中：所述反射表面和间隔层通过具有低导热率的压敏透明双面胶带沿长度方向和宽度方向或周向边缘密封；或者所述反射表面和间隔层通过具有低导热率的亚敏液体胶沿着长度方向和宽度方向或周向边缘密封。
在一较佳实施例中：所述透明衬底的材质包括但不限于PET或聚酰亚胺。
在一较佳实施例中：所述反射体中，位于最外侧和最里侧的两个反射体，其透明衬底由玻璃纤维编织而成。
在一较佳实施例中：所述透明衬底的一面或两面通过真空沉积覆盖一层金属；所述金属对波长为200nm-5μm的热能具有高热反射率。
在一较佳实施例中：所述金属包括但不限于99.9％的铝。
在一较佳实施例中：所述间隔层的材料包括但不限于100％涤纶纱。
在一较佳实施例中：所述反射表面的数量根据环境温度的高低和隔热保温产品所需的目标温度来设定。
在一较佳实施例中：所述反射体的数量为10层，与之对应的间隔层的数量为9层。
在一较佳实施例中：其中的每一个反射层逐步反射每层至少97％的入射能量，从而使得多层隔热系统的顶部温度和底部温度的温差可以维持在一个相对恒定的数值
相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：
1.本实用新型提供了一种多层隔热系统，通过使用高热量反射率低吸收率的复合材料来限制热能的传输。相邻的两个反射表面通过由低导热系数制成的网状结构隔开。为了限制热能量的传递，反射表面与间隔层之间的关系必须是热分离的关系，而不是隔离的关系，因此允许热能在两个反射表面之间反射。如果两个反射表面形成热接触，这两个反射表面将不再作为独立的反射体工作，反射面积将减少一半。这意味着需要更多的反射表面来实现相同的隔热性能。
2.本实用新型提供了一种多层隔热系统，其中间隔层的网状结构将作为屏障，阻止网状结构中残留的空气运动，从而避免了空气运动而在反射表面之间形成热传导。
3.本实用新型提供了一种多层隔热系统，反射表面沿着长度方向和宽度方向或者沿着周向的边缘通过由低导热系数材料制成的压敏透明双面胶或者液体胶与间隔层密封，从而提高了多层隔热系统的抗拉强度和抗冲击性能。
4.本实用新型提供了一种多层隔热系统，由于反射表面沿着长度方向和宽度方向或者沿着周向的边缘与间隔层密封，以防止空气进入，从而减少热传导，并防止间隔层和反射表面发生运动。
5.本实用新型提供了一种多层隔热系统，当热能通过每一个反射表面时，一部分热量被反射表面反射回，剩下的热量入射下一反射表面。入射到下一反射表面的热量的一部分又被反射回，依此类推。通过增加反射表面的数量，就可以减少了每一反射表面之间热量吸收率，直到它降低到被隔热保护的物品所需的目标水平。
6.本实用新型提供了一种多层隔热系统，每一个反射表面反射的热能百分比取决于反射表面的光谱反射率特性。
7本实用新型提供了一种多层隔热系统，实现了对热能的吸收率和反射率的平衡,所以不管多层隔热系统暴露在外一侧的温度有多高或多低，被保护一侧的温度能保持在一个相对稳定的值。
8.本实用新型提供了一种多层隔热系统，这种多层隔热系统的特质是薄、轻、容易操作。例如，当反射体为10层，间隔层为9层时，多层隔热系统的厚度为1.75毫米，重量为每平方米925克。
附图说明
图1为铝，金和银对于不同波长的热能的反射率曲线的图；
图2为本实用新型优选实施例中的多层绝缘系统的分层结构图；
图3为本实用新型优选实施例中的反射表面和间隔层组的分解图。
图4为本实用新型优选实施例中的由多层隔热系统制成的隔热罩的边角结构的剖视图。
图5为本实用新型优选实施例中的多层绝热系统的工作原理的示意图；
图6为本实用新型优选实施例中对需要进行温度控制的托盘货物提供保护的托盘和罩子的爆炸示意图，托盘和罩子采用多层隔热系统制作；
图7为根据本实用新型优选实施例的多层隔热系统制作的面板的外表面和内表面的温度变化的图。
图8是在本实用新型优选实施例的制造的方法示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型技术方案更加清楚，现将本实用新型结合实施例和附图做进一步详细说明：
只有当两个表面或物体之间存在温差时，才能发生热能转移。传递有三种模式:对流(通过空气的运动)、传导(通过物理接触)和辐射(通过电磁波)。
在这项实用新型中，我们关心的是辐射热能。辐射热能是这样一个过程：在任何温度高于绝对零度的表面，热能向各个方向释放出来,并直接以光速进行,而无需使用载体。与之对应的，另外两种热传递方式都要使用载体：通过对流实现热能量转移(空气是载体)和传导(物理接触是载体)。受热表面发出的总热能与其绝对温度的四次方成正比(斯蒂芬-波尔兹曼定律)。高反射率的表面是具有较低热辐射发射率和较低的热辐射吸收率。
太阳辐射出的热能的波长具有以下特性:
紫外线 短于400nm
可见光 400至800nm之间
红外线 长于800nm
红外线辐射是阳光产生热量的主要成分，地球表面近一半的太阳辐射是以红外线方式存在的。因此造成环境温度高的原因主要是红外线辐射，紫外线只占太阳总辐射的很小一部分，并不会产生大量的热能。然而，由于暴露于紫外线辐射中对许多常见材料和产品会造成降解，因此本实用新型也包括在紫外光光谱(波长小于400nm)上高反射率。
因此，反射为限制热能的传递提供了最有效的手段。参考图1，铝对于波长在200nm到5μm的频带宽度上的光反射率都很高，而在小于400nm(UV)的频带宽度上，银和金的反射率有所下降。因此，在衬底的两个表面上覆盖一层很薄的铝是限制热能传递的一个重要考虑因素，因为较薄的铝层发射率较低，因此反射率较高。99.9％纯铝的最佳厚度是每侧0.1微米。
基于如上所述，参考图2和图3，本实施例中提供了一种多层隔热系统，通过至少一组反射结构13来限制热能的传输，所述反射结构13包括两个反射表面11和设置在两个反射表面11之间的间隔层2。所述反射表面11为反射体1的一侧面或两侧面，本实施例中是两侧面；所述反射体1是轻质复合材料并具有低热能发射率，其具有一透明衬底12，所述透明衬底12的两侧被金属化以形成低发射率和高反射率的反射表面11；
本实施例中反射体1的数量为10层，与之对应的间隔层数量为9层，共形成了9组所述反射结构13，具体如图2所示。
进一步参考图2、3、4、5，所述间隔层2设置在相邻两个反射体1的反射表面11之间，使得两个反射表面11之间不形成热接触；间隔层2是由具有低导热率的材料制成的网状结构；热能在反射表面11之间传递，并且所述网状结构通过阻止空气在两个反射表面之间发生运动，也阻止两个反射表面11之间发生对流和热传导；
所述反射表面11沿着长度方向和宽度方向或沿着周向边缘通过由低导热系数材料制成的压敏透明双面胶3或者液体胶与与间隔层2密封，以防止空气进入，从而减少热传递并防止反射表面和间隔层发生移动。
此外，参考图4，使用多层保温系统构建隔热罩时，上述密封材料和密封方法也用于隔热罩的转角施工中使用。隔热罩是在发生转运延误期间或其他意外事件时，作为运载温度敏感产品的托盘的隔热罩。
进一步参考图5，入射热能在通过每一层反射体1时，部分被反射表面11反射，使得通过每一个反射表面11后的热能逐级减少。因此，根据环境温度的高低、以及被隔热保护的物品所要求达到的目标温度，就可以相应增加或者减少反射表面11的数量，使得上述的多层隔热系统的应用非常灵活。
所述透明衬底11的首选材质为PET，厚度为25微米，但是也不限于这种材质，还可以使用别的材料制作透明衬底，例如聚酰亚胺。
位于多层隔热系统最外侧和最里侧的那两个反射体1，由于暴露在外容易因为触碰或者摩擦而损坏，因此，这两个反射体1的透明衬底11由玻璃纤维编织而成，使得这两个反射体1的强度更高更耐用。
本实施例中，为了实现透明衬底11的金属化，所述透明衬底11的一面或两面通过真空沉积覆盖一层金属；所述金属对波长为200nm-5μm的热能具有高热量反射率。本实施例中，基于上述的分析和图1的曲线，通过真空沉积的金属为99.9％的铝，并且透明衬底11的两侧都覆盖有99.9％的铝。
所述间隔层2优选为首选用100％涤纶纱编织而成的单丝六角网状结构，纱线支数50D，网目1.75mm，使得间隔层2具有抗静电，抗撕裂，导热性低的特点。
作为多层隔热系统的一种应用，图4是一个隔热罩的转角结构剖视图，改隔热罩由多层隔热系统制作而成。这个隔热罩是在发生转运延误期间或其他意外事件时，作为运载温度敏感产品的托盘的隔热罩。
作为多层隔热系统的又一种应用，图6为对需要进行温度控制的托盘货物提供保护的托盘31和罩子32的爆炸示意图，托盘31和罩子32采用上述的多层隔热系统制作。图7为用上述多层隔热系统制作的隔热面板外表面和内表面的温度变化曲线图。从图上可以明显看出，除了因为热源减少了一个而下降外，面板内表面和外表面的温度差在其余时间保持基本恒定。
类似的，被上述面板隔热保温的物品的温度除了因为减少了一个热源而下降外，也可以长时间的维持在一个相对恒定的温度上。这样就大大提高了多层隔热系统的隔热效果。传统的隔热系统暴露在热源下时，隔热系统内表面的温度是随着时间的增加而增加的，因此经过一定时间后，传统的隔热系统内表面的的温度和环境温度趋于一致，基本丧失隔热功能。这和本实用新型的材料是完全不可同日而语的。
图8是本实用新型优选实施例中的制造方法的示意图。多层隔热系统优选地通过半自动或自动方法轧制或切割反射体1和间隔层2的材料，再通过半自动或自动的方法在反射体1和间隔层2的边缘加入压敏透明双面胶或者液体胶进行封装。或者，也可以使用手工制造方法，手动在反射体1和间隔层2的边缘加入压敏透明双面胶或者液体胶进行封装。
以上仅为本实用新型的优选实施例，但本实用新型的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本实用新型所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围应由权利要求的范围确定。

Claims (9)

1.一种多层隔热系统，其特征在于：通过至少一组反射结构来限制热能的传输，所述反射结构包括两个反射表面和设置在两个反射表面之间的间隔层；
所述反射表面为反射体的一侧面或两侧面；所述反射体是轻质复合材料并具有低热能发射率，其具有一透明衬底，所述透明衬底的一侧或两侧被金属化以形成低发射率和高反射率的反射表面；
所述间隔层设置在相邻两个反射体的反射表面之间，使得两个反射表面之间不形成热接触；间隔层是由具有低导热率的材料制成的网状结构；
所述反射表面沿着长度方向和宽度方向或沿着周向边缘与间隔层密封，以防止空气进入，从而减少热传递并防止反射表面和间隔层发生移动；
入射的热能在穿过每一层反射体时被反射表面部分反射，因此热能逐渐减少。
2.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述反射表面和间隔层通过具有低导热率的压敏透明双面胶带沿长度方向和宽度方向或周向边缘密封；或者所述反射表面和间隔层通过具有低导热率的亚敏液体胶沿着长度方向和宽度方向或周向边缘密封。
3.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述透明衬底的材质包括但不限于PET或聚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述反射体中，位于最外侧和最里侧的两个反射体，其透明衬底由玻璃纤维编织而成。
5.根据权利要求3或4所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述透明衬底的一面或两面通过真空沉积覆盖一层金属；所述金属对波长为200nm-5μm的热能具有高热反射率。
6.根据权利要求5所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述金属包括但不限于99.9％的铝。
7.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述间隔层的材料包括但不限于100％涤纶纱。
8.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述反射表面的数量根据环境温度的高低和隔热保温产品所需的目标温度来设定。
9.根据权利要求1所述的一种多层隔热系统，其特征在于：所述反射体的数量为10层，与之对应的间隔层的数量为9层。
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