一种墙体制造技术

本发明专利技术公开了一种墙体结构，该结构包括可控辐射层、温控变色相变墙体，所述可控辐射层为双层天空辐射冷却材料，所述双层天空辐射材料中间填充有相变材料，所述温控变色相变墙体为内部填充有相变材料的承重墙体，所述可控辐射层及温控变色相变墙体之间为空气隙，所述温控变色相变墙体内为相变材料与温控变色粉末的混合物。所述墙体设有检测室外温度的温度传感器。所述可控辐射层的上端、下端及温控变色相变墙体的上端和下端均开有通风口，每个风口均设有风口开合装置。本发明专利技术适用于室内温度控制、通风系统设计与建造，有效缓解了建筑节能领域的痛点问题，有很好的推广应用前景。有很好的推广应用前景。有很好的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种墙体
[0001]本申请要求享有2021年7月27日提交的申请号为202110848271.2，专利技术名称为“一种墙体”的中国 专利申请的优先权。


[0002]本专利技术属于建筑节能领域，具体涉及一种可控辐射制冷和温控变色相变储能的墙体。

技术介绍

[0003][0004]为实现建筑节能，减少碳排放，我们需要采取措施，改变目前的能源使用形式，寻求清洁和无污染 的能源，以取代传统的化石能源。作为清洁能源的太阳能，现今越来越受到人们的重视，但其存在间断 性的缺点，不能为房间提供稳定的热量。相变材料具有向环境自动吸收或释放潜热的特点，将相变材料 与建筑相结合，可以缓解建筑储能与能量利用在时间和空间上的矛盾，但相变材料无法自动调节光吸收 强度，夏季容易过快热饱和而失去热缓冲效果。
[0005]此外，由于全球变暖效应、人口增长、工业发展以及新兴经济体和发展中经济体生活水平的提高， 全球对制冷和空气调节的能源需求急剧增加。目前主要的蒸汽压缩制冷技术面临着大量能源消耗和由于 使用制冷剂造成的全球变暖效应等问题，如氢氟烃(HFCs)，这又反过来引起了环境问题。且由于不可再 生的化石资源绝大多数是通过热力循环产生的，冷却过程实际上使地球变得更热。
[0006]地球外层空间的温度接近绝对零度，高层大气大约为200K，地球表面接近300K。对于地面上的物 体来说，空间和高层大气都是富含冷能的巨大冷源。地球表面的物体将自身热量以热辐射的形式，通过 大气层在“大气窗口”波段(8～13μm)的高透射性发射到低温外太空，以较大功率与宇宙空间进行辐射 换热，从而降低自身温度并实现被动制冷，即天空辐射制冷。天空辐射制冷是一种可以在不消耗任何外 部能量情况下进行被动、高效、可持续地降低冷量需求的制冷方式，其与传统的冷却技术不同的地方在 于：传统的冷却技术将废热排放到周围环境中，包括地球上的本地大气和水体，而天空辐射冷却技术将 过多的热量排放到外层空间而不消耗任何能量。研究表明，有机玻璃(PMMA)具有在可见光波段高透 过率、在“大气窗口”波段高发射率的光学特性，可获得较好的天空辐射制冷效果。但现有的天空辐射 制冷装置并不可控，即无法有效控制其开启和关闭，无法实现全年有效控温。
[0007]因此，有必要提出一种结合可控天空辐射制冷与温控变色相变储能技术的墙体，充分利用清洁能 源，可以在不同环境条件下均保持优异的温度控制效果及良好的室温分布均匀性实现全年有效控温，减 少建筑能耗，响应国家号召，实现更高效的能源利用。
[0008]现有中国专利CN105275112 A、CN108915116 A中提出的利用百叶窗改变相变墙体光吸收的方法， 其局限在于墙体机械结构与控制装置复杂，墙体安装与维护成本高，因此难以广泛推广。《太阳能学 报》第41卷第4期“基于辐射制冷和微槽道热管的相变墙体实验
研究”一文中提出利用辐射制冷与微槽 道热管强化相变墙体散热解决其夏季因热饱和失效的问题，但其辐射制冷持续存在，不利于冬季储热。 中国专利CN106836522 A中提出的高密度聚乙烯、膨胀石墨、石蜡熔融共混处理得到的复合墙体，其局 限在于只能强化传热与光吸收而不具有可控的特点，相变墙体无自调节光吸收特性存在易过热失效的问 题。中国专利CN110295831 A中通过液
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液相变材料调节透过窗口的太阳光透光率的变色层，但其相变材 料仅随温度在白色与透明之间转化，低温时光热转化效率低。中国专利CN110424530中提出的节能建筑 围护结构仅适用于二层复式或大型结构建筑，在民用场合因实际建筑高度远小于其提出的墙体适用高度 范围，将无法发挥良好的效果。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的以上局限或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种结合可控辐射制冷和温控变色相变 储能技术的墙体。专利中提出的技术施工尺寸范围灵活，适用范围广；其中通过设置采用可控辐射制冷技 术的外墙，取消了现有装置中百叶窗的设置，减少了机械驱动装置的使用、简化了墙体结构，降低了安装 与维护成本；通过在内墙填充混合温控变色粉末的相变材料，使得本专利技术的相变墙体具有温控变色的特点， 从而具有不同温度下不同光吸收效率的特征，解决了原有相变墙体无自调节光吸收特性、易过热失效的问 题；通过使用随温度在黑色和白色之间转化的变色材料，提高了低温时的光热转化效率。
[0010]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是：
[0011]提供一种墙体，至少包括可控辐射层、温控变色相变墙体，其特征在于：所述可控辐射层为双层天空 辐射冷却材料，所述双层天空辐射材料中间填充有外墙内相变材料，通过相变材料控制天空辐射制冷开启 与关闭，构成辐射“热开关”；所述温控变色相变墙体为在承重墙体外侧固定有内墙内相变材料的墙体， 所述可控辐射层和温控变色相变墙体之间为空气隙；墙体设有对流“热开关”，即可控辐射层的上端开有 外墙上通风口，下端开有外墙下通风口；温控变色相变墙体上端开有内墙上通风口，下端开有内墙下通风 口，每个风口均设有风口开合装置，包括阀门和驱动机构。
[0012]优选方案进一步包括如下任一技术特征：
[0013]所述双层天空辐射冷却材料为有机玻璃，实现天空辐射制冷。
[0014]所述双层天空辐射冷却材料间填有的相变材料为正十六烷，相变温度为18.17℃。
[0015]所述温控变色相变墙体内的相变材料为正十八烷与温控变色粉末的混合物，正十八烷的相变温度为 28.18℃，温控变色粉末于26℃开始变色，低温时呈现黑色，高温时呈现白色。
[0016]所述墙体设置有温度传感器，温度传感器位于室外，用于检测室外的温度。
[0017]所述对流“热开关”，即外墙上通风口、内墙上通风口、外墙下通风口和内墙下通风口共有五种工作 模式，以实现不同温度下的有效控温。
[0018][0019]一种墙体结构，包括如下情况：
[0020]夏季清晨，室外气温尚未很高时，对流“热开关”外墙上风口和外墙下风口开启，利用外循环将一 部分热量带走，减少相变墙体的热量吸收；当达到可控辐射层内相变材料相变点时，相变材料为液态， 辐射“热开关”开启，薄有机玻璃实现天空辐射制冷，实现夏季降温。
[0021]夏季中午，室外气温很高时，可控辐射层内相变材料为液态，辐射“热开关”开启，薄有机玻璃实 现天空辐射制冷；温控变色相变墙体呈白色，增强光反射，减少光吸收，防止相变墙体过热，阻碍热饱 和现象的出现；对流“热开关”外墙上风口、外墙下风口、内墙上风口、内墙下风口全部关闭，利用空 气夹层与仍有很大储热容量的相变墙体去阻挡外部高温的侵入，从而有效发挥相变墙体的恒温作用，使 室内气温始终维持在人体舒适的温度。
[0022]夏季夜晚，室外气温降低，可控辐射层内相变材料为液态，辐射“热开关”开启，薄有机玻璃实现 天空辐射制冷；对流“热开关”外墙上风口和外墙下风口开启，通过自然对流与辐射制冷加速相变墙体 的冷却，从而使室温与相变墙体温度降低。
[0023]冬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种墙体，至少包括可控辐射层、温控变色相变墙体，其特征在于：所述可控辐射层为双层天空辐射冷却材料，所述双层天空辐射材料中间填充有外墙内相变材料，通过相变材料控制天空辐射制冷开启与关闭，构成辐射“热开关”；所述温控变色相变墙体为在承重墙体外侧固定有内墙内相变材料的墙体，所述可控辐射层和温控变色相变墙体之间为空气隙；墙体设有对流“热开关”，即可控辐射层的上端开有外墙上通风口，下端开有外墙下通风口；温控变色相变墙体上端开有内墙上通风口，下端开有内墙下通风口，每个风口均设有风口开合装置，包括阀门和驱动机构。2.如权利要求1所述的墙体，其特征在于：双层天空辐射冷却材料为有机玻璃，实现天空辐射制冷。3.如权利要求1所述的墙体，其特征在于：双层天空辐射冷却材料间填有的相变材料为正十六烷，相变温度为18.17℃。4.如权利要求1所述的墙体，其特征在于：温控变色相变墙体的内墙内相变材料为正十八烷与温控变色粉末的混合物，正十八烷的相变温度为28.18℃，温控变色粉末于26℃开始变色，低温时呈现黑色，高温时呈现白色。5.如权利要求1所述的墙体，其特征在于：设置有温度传感器，温度传感器位于室外，用于检测室外的温度。6.如权利要求1所述的墙体，其特征在于：对流“热开关”，即外墙上侧通风口、内墙上侧通风口、外墙下侧通风口和内墙下侧通风口共有五种工作模式，以实现不同温度下的有效控温。7.如权利要求1所述的墙体，其特征在于，包含以下五种工作模式：夏季清晨，室外气温尚未很高时，对流“热开关”外墙上侧风口和外墙下侧风口开启，利用外循环将一部分热量带走，减少相变墙体的热量吸收；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋旺，丁艺，杨睿煊，孙望淳，吴家豪，蔡海扬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：