CN114322132A - 一种智能加热散热一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料科学、光子学和等离子体学以及热传导技术领域，尤其涉及一种智能加热散热一体化装置，步骤一、首先设置好加热冷却材料的结构组成。步骤二、为了提高装置的工作工作效率，我们需要降低薄膜材料和底层物体之间的热接触电阻。步骤三、为了整个装置能够实现加热、散热一体化功能我们需要装置做到随着当地环境的变化，智能执行加热/冷却功能。本发明的方法可以应用于室内的加热散热一体化，该器件具有理想的双模光学特性，可实现高达70W/m2的冷却功率，为600W/m2的加热功率密度(超过90％的太阳能可以利用)。优于仅使用太阳能加热和仅使用辐射冷却的设备，平均可以节省17％的建筑供暖和制冷能源。为全球节能事业的发展提供了前进的方向。
Description
技术领域
本发明涉及材料科学、光子学和等离子体学以及热传导技术领域，尤其涉及一种智能加热散热一体化装置。
背景技术
随着社会的发展，多功能城市建筑群越来越多、规模越来越大，且逐步向智能化、便捷化发展。同时，由于人民生活水平的提高，人们对照明、空调及其他电器的需求也越来越大。目前，建筑能耗占全球总能耗的30％以上，全球排放的10％的温室气体来自于建筑能耗，这对环境和经济都造成了严重的问题。此外，由于气候变化和人口增长，建筑采暖和制冷能耗逐年上升，我们需要寻找一种绿色、低碳的方法去解决建筑能耗日益增长的问题。
出于这种需求，针对太阳能制暖和辐射冷却方面的研究越来越多，但这些研究只适用于在静态的气温环境下实现制冷或制暖功能。目前大多数的建筑坐落在气温动态变化大的环境中，无法根据环境的变化去智能切换制冷和制热功能会导致能源的极大浪费。因此，为了解决上述问题，我们提供了一种智能加热散热一体化装置。
发明内容
(一)要解决的技术问题
解决目前大多数的建筑坐落在气温动态变化大的环境中，无法根据环境的变化去智能切换制冷和制热功能会导致能源的极大浪费的问题，提供了一种智能加热散热一体化装置。
(二)技术方案
一种智能加热散热一体化装置，包括有智能加热散热一体化装置、智能线，智能加热散热一体化装置由多个相同的模块组成，智能线从左到右依次贯穿多个模块并将多个模块依次串接起来，每个模块的一侧设置有加热材料，另一侧设置有制冷材料，中间设置有导热材料，模块感应温度变化后，可智能向左/向右拉动智能线，分别导致制冷材料或者加热材料朝上，执行冷却或加热功能，模块具有优异的灵活性，可随着绳子的拉动切换翻转方向，用于实现加热和冷却功能的智能切换。
本发明进一步设置为：可根据天气或能量平衡的变化而需要切换模式时，智能线将向左或向右拉动，使模块的冷却/加热材料朝上，实现制冷或加热功能。
本发明进一步设置为：加热部分，大部分太阳能被吸收，辐射损失被选择性吸收器强烈抑制，使建筑围护结构或换热器的热流很高，冷却部分，阳光大部分被反射，通过大气长波红外透射窗向外太空的热辐射最大，从而实现室内被动式冷却。
本发明进一步设置为：选择导热材料作为加热材料和冷却材料的中间层，当执行加热功能时，热量从室外经过吸热材料后，再从导热材料进入室内，当执行冷却功能时，热量从室内经过导热材料后，再从冷却材料散发出去。
本发明进一步设置为：加热部分用于吸收阳光，加热材料具有优异的选择性吸收性能，冷却部分为镜面状，用于反射阳光，在冷却部分的顶部，沉积反射材料和中红外热发射材料。
本发明进一步设置为：冷却部分的反射材料可以反射大部分的太阳光，热发射材料在可见光波段具有极好的透明度，在中红外波段具有很高的热发射率。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：
本发明的方法可以应用于室内的加热散热一体化，该器件具有理想的双模光学特性，可实现高达70W/m2的冷却功率，600W/m2的加热功率密度(超过90％的太阳能可以利用)。优于仅使用太阳能加热和仅使用辐射冷却的设备，平均可以节省17％的建筑供暖和制冷能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为加热材料和冷却材料的结构图；
图2为每个功能模块的组成图；
图3为智能加热散热一体化装置结构示意图；
具体实施方式
结合附图对本发明一种智能加热散热一体化装置，做进一步说明，下面结合实施例对本发明作进一步详述：
进一步的，一种智能加热散热一体化装置，包括有智能加热散热一体化装置、智能线，智能加热散热一体化装置由多个相同的模块组成，智能线从左到右依次贯穿多个模块并将多个模块依次串接起来，每个模块的一侧设置有加热材料，另一侧设置有制冷材料，中间设置有导热材料，模块感应温度变化后，可智能向左/向右拉动智能线，分别导致制冷材料或者加热材料朝上，执行冷却或加热功能，模块具有优异的灵活性，可随着绳子的拉动切换翻转方向，用于实现加热和冷却功能的智能切换。
进一步的，可根据天气或能量平衡的变化而需要切换模式时，智能线将向左或向右拉动，使模块的冷却/加热材料朝上，实现制冷或加热功能。
进一步的，加热部分，大部分太阳能被吸收，辐射损失被选择性吸收器强烈抑制，使建筑围护结构或换热器的热流很高，冷却部分，阳光大部分被反射，通过大气长波红外透射窗向外太空的热辐射最大，从而实现室内被动式冷却。
进一步的，选择导热材料作为加热材料和冷却材料的中间层，当执行加热功能时，热量从室外经过吸热材料后，再从导热材料进入室内，当执行冷却功能时，热量从室内经过导热材料后，再从冷却材料散发出去。
进一步的，加热部分用于吸收阳光，为了具有优异的选择性吸收性能，沉积了含铜颗粒的锌膜作为加热材料，铜既作为电极用于锌电沉积产生均匀薄膜,也作为电极施加静电荷，冷却部分为镜面状，用于反射阳光，在冷却部分的顶部，沉积300nm厚的银膜，然后是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，银可以反射大部分太阳辐射，PDMS在可见光区具有极好的透明度，在中红外区具有很高的热发射率。
进一步的，模块为聚酰亚胺薄材料，聚酰亚胺薄材料具有优异的灵活性(用于模式切换和滚动)，光滑的表面(用于在冷却模式下光滑的金属背反射器和降低热接触电阻)，良好的机械性能(降低基材本身的厚度和热阻)。
进一步的，随着PDMS厚度的增加，可见区域的透射几乎没有变化，而中红外的吸收增加到110μm。选择110μm厚的PDMS进行试验。冷却部分在300-2000nm波长范围内反射率为97.3％，8-13μm的发射率为94.1％。加热部分在300-2000nm处的吸收率为93.4％，发射率为14.2％。
工作原理：
步骤一、首先设置好加热冷却材料的结构组成，加热部分用于吸收阳光，为了具有优异的选择性吸收性能，沉积了含铜颗粒的锌膜作为加热材料，铜既作为电极用于锌电沉积产生均匀薄膜，也作为电极施加静电荷，冷却部分为镜面状，用于反射阳光，在冷却部分的顶部，沉积300nm厚的银膜，然后是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，银可以反射大部分太阳辐射，PDMS在可见光区具有极好的透明度，在中红外区具有很高的热发射率。
步骤二、为了提高装置的工作工作效率，我们需要使得整个装置能够智能执行加热或冷却功能，并具有良好的工作效果。我们将加热和冷却材料分别贴合在导热材料的俩端，导热材料是室内和室外能量进行热交换的纽带，对提高制冷和制热功能至关重要。
步骤三、为了整个装置能够实现加热、散热一体化功能我们需要装置做到随着当地环境的变化，智能执行加热/冷却功能，如图2所示，该双模热管理装置由多个相同的模块组成。每个模块俩边为加热和制冷材料，中间是导热材料。感应温度变化后，智能拉动左右俩根线，分别导致制冷材料和加热材料朝上，执行冷却或加热功能。
上面的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：包括有智能加热散热一体化装置、智能线，所述智能加热散热一体化装置由多个相同的模块组成，所述智能线从左到右依次贯穿多个模块并将多个模块依次串接起来，每个所述模块的一侧设置有加热材料，另一侧设置有制冷材料，中间设置有导热材料，所述模块感应温度变化后，可智能向左/向右拉动智能线，分别导致制冷材料或者加热材料朝上，执行冷却或加热功能，所述模块具有优异的灵活性，可随着绳子的拉动切换翻转方向，用于实现加热和冷却功能的智能切换。
2.如权利要求1所述的一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：可根据天气或能量平衡的变化而需要切换模式时，智能线将向左或向右拉动，使模块的冷却/加热材料朝上，实现制冷或加热功能。
3.如权利要求2所述的一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：加热部分，大部分太阳能被吸收，辐射损失被选择性吸收器强烈抑制，使建筑围护结构或换热器的热流很高，冷却部分，阳光大部分被反射，通过大气长波红外透射窗向外太空的热辐射最大，从而实现室内被动式冷却。
4.如权利要求3所述的一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：选择导热材料作为加热材料和冷却材料的中间层，当执行加热功能时，热量从室外经过吸热材料后，再从导热材料进入室内，当执行冷却功能时，热量从室内经过导热材料后，再从冷却材料散发出去。
5.如权利要求3所述的一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：所述加热部分用于吸收阳光，加热材料具有优异的选择性吸收性能，冷却部分为镜面状，用于反射阳光，在冷却部分的顶部，沉积反射材料和中红外热发射材料。
6.如权利要求4所述的一种智能加热散热一体化装置，其特征在于：冷却部分的反射材料可以反射大部分的太阳光，热发射材料在可见光波段具有极好的透明度，在中红外波段具有很高的热发射率。
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