一种相变储能的保温实木及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种相变储能的保温实木，包括实木构件，实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe

Thermal insulation solid wood with phase change energy storage and manufacturing method thereof

The invention provides a heat preservation solid wood with phase change energy storage, which comprises a solid wood component, a conduit of the solid wood component and a magnetic cavity Fe which is adhered in situ in the cell cavity

【技术实现步骤摘要】
一种相变储能的保温实木及其制造方法
本专利技术属于木材材性改良和功能化木材制造
，具体涉及一种相变储能的保温实木及其制造方法。
技术介绍
我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95％以上仍是高能耗建筑。随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13％，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45％。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此，建筑行业全面节能势在必行。全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远地保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量。建筑物使用中的耗能形式主要体现在制冷能耗和加热能耗，要达到建筑节能的目的，最直接的途径就是在减少两者开启次数的基础上，同时延长室内舒适度的持续时间。基于这一要求，可利用相变储能材料的储能特性来抵消环境温度的波动，提高建筑热惰性，延长室内舒适温度持续时间，降低建筑用电负荷，通过这种方法可满足建筑节能的要求。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。相变储能技术能够解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，是提高能源利用率的有效手段。相变储能材料应用于建筑墙板中可以减少环境温度对室内引起的温度波动，提高室内的舒适度，同时可以减少建筑能耗而起到节能的作用。聚乙二醇(PEG)是一种最理想的相变储能高分子相变材料，它的结晶速率很高，且具有较大的相变焓，无腐蚀性，性能较稳定，不易出现过冷现象和相分离，且价格便宜。聚乙二醇的相变焓和相变温度随着聚合度的变化而变化，如PEG-400的熔点是5±2℃，PEG-600的熔点是20±2℃，PEG-800的熔点是28±2℃，PEG-1000的熔点是37±2℃，PEG-2000的熔点是51±2℃，PEG-10000的熔点是61±2℃。不同聚合度的PEG按比例混合，可以获得所需要的熔融温度与结晶温度。为了克服相变材料单独使用时液体泄漏的缺点，有必要采用多孔介质进行吸附或采用微胶囊技术进行包覆。中国专利技术专利201310548439.3公开了一种有机-无机物复合的相变储能用微胶囊及其制备方法，将含无机纳米颗粒的水相与含相变储能用材料、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂和引发剂的油相混合，充分搅拌以得到水包油的乳液；然后加热使该乳液进行乳液聚合以形成核壳结构的相变储能用微胶囊。中国专利技术专利201110399977.1公开了一种复合聚乙二醇相变储能材料，使用聚乙二醇作为相变储能材料；用膨胀珍珠岩粉、沸石粉、硅藻土等做多孔性吸附载体；采用的交联剂是二羟甲基二羟基乙烯基脲。中国专利技术专利201410016578.6公开一种海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维及其制备方法，海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维由海藻酸钠和相变材料在交联剂和引发剂存在的条件下共聚后，凝固而成，其中海藻酸钠与相变材料的质量比为100:15-100:30；交联剂与相变材料的质量比为0.5:100-2:100；引发剂与相变材料的质量比为0.1:100-0.8:100。中国专利技术专利201510748000.4公开了一种相变储能材料载体及其封装相变储能材料的方法，采用中空的金属材料装置作为相变储能材料的载体，其外围密封，只在顶部设置了一个圆孔进料口，仅需对其进行密封即可，封装工艺简便，而且所述金属材料装置为中空，相变材料复合量高，并且金属材料的导热性好，可以较好地进行热交换，因此有利于充分发挥相变储能材料的节能作用，取得较好的储能调温效果。中国专利技术专利201510045505.4公开了一种相变储能墙体及其制造方法，通过在墙体两侧的外表面设置相变温度不同的相变储能材料层，其中墙体外侧相变储能材料层的相变温度比墙体内侧相变储能材料层的相变温度高；在作为建筑物外围护结构的墙体的外侧复合相变温度相对较高的相变储能材料层，通过隔离或吸收热量，阻止外界热量通过墙体向建筑物室内环境输送热量；在作为建筑物外围护结构的墙体的内侧复合相变温度相对较低的相变储能材料层，通过隔离或吸收和释放热量，维持室内环境温度的稳定；实现对室内环境温度的有效调节和控制，长期维持室内环境温度在合适范围。中国专利技术专利201510029074.2公开了一种相变储能调温泡沫混凝土及其制备方法，该相变储能调温泡沫混凝土包括：70-100重量份的水泥；0-30重量份的粉煤灰；10-50重量份的相变轻骨料；0-0.6重量份的纤维；0.2-0.4重量份的减水剂；0.1-0.3重量份的泡孔调节剂；0.1-0.3重量份的早强剂；0-1.5重量份的增强剂；0-3重量份的防水剂；2-9重量份的化学发泡剂；以及25-40重量份的水。该相变储能调温泡沫混凝土具有较强蓄热能力和调温功能。虽然以上研究工作取得了一些喜人的成果，但是，现有木质材料隔热保温效果并不理想，不能营造维持20-30℃温度范围的人体舒适空间环境。因此，创制一种利用相变储能调控温度，节能环保，白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围，并且储能材料不易泄漏的保温实木是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种具有保暖作用，白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围的相变储能的保温实木及其制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种相变储能的保温实木，包括实木构件，所述实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，所述保温实木的表面涂刷有保护涂层。本专利技术通过在实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子，并在导管及细胞腔体中填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，磁性Fe3O4纳米粒子可以高效吸附聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，可以大幅度提高复合相变储能材料的相变潜热。木材中的导管和细胞腔体可作为作为聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的存储空间，解决了相变储能材料发生相变时液体泄漏的问题。此外，本专利技术采用聚乙二醇600和聚乙二醇800的复合体系作为相变储能材料，可以保证在18℃-30℃较宽的温度范围内保持室内温度的恒定舒适；同时，聚乙二醇600和聚乙二醇800复合体系具有较低的粘度，有利于在木材中的扩散迁移和浸注填充。再者，本专利技术采用保护涂层对相变储能保温实木构件进行表面保护处理，封闭木材对外的导管等孔隙，隔绝聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料与水汽的接触，避免环境中的水汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变储能的保温实木，包括实木构件，其特征在于，所述实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe

【技术特征摘要】
1.一种相变储能的保温实木，包括实木构件，其特征在于，所述实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，所述保温实木的表面涂刷有保护涂层。2.根据权利要求1所述的相变储能的保温实木，其特征在于，所述实木构件为阔叶树材，选自白橡木、橡胶木、樱桃木、杨木和桦木中的任意一种；所述保温实木中磁性Fe3O4纳米粒子所占质量百分比为0.1-1.0％，所述聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的载药率为30-150％；聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的相变焓为40-110MJ/m3，其相变温度为20℃-28℃，其低于18℃或高于30℃的相对滞后率为100-500％；所述保护涂层为聚氨酯保护涂层。3.一种如权利要求1或2所述的相变储能的保温实木的制造方法，包括以下步骤：(1)将木材按所需尺寸规格进行加工制作，得到实木构件；(2)将步骤(1)所得实木构件进行脱脂和干燥预处理，得到脱脂干燥的实木构件；(3)将步骤(2)所得脱脂干燥的实木构件在铁盐溶液中浸泡，然后干燥，得到原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件；(4)在步骤(3)所得原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件中浸注填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，然后进行干燥，得到浸注填充了相变储能材料的实木构件；(5)将步骤(4)所得浸注填充了相变储能材料的实木构件进行砂光整形，然后在实木构件的表面涂刷保护涂层，即得相变储能的保温实木。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述浸注填充操作的具体过程为：将原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件装入真空压力浸注罐中，开启真空泵抽真空，控制罐内压力在0.01-0.02MPa维持10-30min；开启进液阀门将聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液抽入真空压力浸注罐内，使相变储能材料浸注液的液面完全覆盖实木构件；加0.8-1.8MPa压力浸渍2.0-8.0h；开启排液阀门将相变储能材料浸注液压力输送回储液槽；开启通气阀门完全泄压；将经过相变储能材料浸注处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云楚，王文磊，黄自知，袁利萍，冯斯宇，邓明向，李慧，吴袁泊，胡进波，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43