一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36392615发布日期:2023-12-15 11:40阅读:12来源:国知局
一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置

1.本发明涉及木材改性领域,尤其涉及一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置



背景技术:

2.木材已使用数千年,在四大建筑材料
(
木材

塑料

钢铁

水泥
)
中唯一的生物质天然绿色材料,由于木材的经济和环境优势,使木材成为了一种重要的可持续建筑材料

目前,基于木材单一化学改性的脱木素辐射制冷木材是一种被动式节能方式,无法利用能源主动式产生能量;对于气候条件要求严格,须在晴天条件下才能实现较好的辐射冷却效果,能源使用方式单一

3.而辐射制冷是一种有效的被动冷却技术,将辐射制冷与木材结合,可有效实现被动式建筑节能

通过设计针对木材化学结构

后处理及表面改性的综合改性技术,在辐射制冷木材基础上,开发了水滴发电木材,使得在晴天不使用空调等制备设备下达到木材降温的目的,在雨天通过液滴撞击木材使得木材产生电能,开发了一种用于全气候的新型节能木材,在“低能耗”木材建筑基础上通过水滴可再生能源实现“零能耗”木材建筑目标



技术实现要素:

4.为了克服目前基于木材单一化学改性的脱木素辐射制冷木材是一种被动式节能方式,无法利用能源主动式产生能量;对于气候条件要求严格,须在晴天条件下才能实现较好的辐射冷却效果,能源使用方式单一的缺点,本发明提供一种木材化学结构与表面改性的新工艺,可同时实现高性能协调辐射制冷与水滴发电全气候节能木材的构筑,以期达到该新型木质绿色建筑材料在全气候下的节能减排的可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置

5.一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法,对木材进行脱除木质素处理,再对其进行疏水处理,得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

6.进一步地,还包括有以下步骤:
7.步骤1:全气候节能木材预处理:将锯切好的巴沙木
[
规格
(l
×
t
×
r)

50mm
×
50mm
×
1mm](
包括但不限于巴沙木,适用种类为椴木

杨木

泡桐等常见树种
)
进行超声清洗预处理,将木材浸泡于无水乙醇中超声清洗
10min
,去除木材表面的杂质和污染物,将清洗后的木材放置于真空干燥箱中进行干燥,干燥后的木材放于室内环境下平衡;
[0008]
步骤2:全气候节能木材脱除木质素处理:亚氯酸钠溶液质量范围为1%~
2.5
%,加热处理时间根据木材树种

木材厚度进行变化,直至木材颜色变为白色;
[0009]
进一步地,将质量分数为
2.5
%的亚氯酸钠逐滴滴加冰醋酸至溶液
ph

4.6
,配置成混合均匀的反应液;将步骤1木材浸于该溶液中,在
80℃
下加热处理
6h
,直至木材颜色变为白色;
[0010]
步骤3:全气候节能木材脱水处理:将步骤3的木材捞出,先在无水乙醇中浸泡,然
后转入体积比为
1:1
的乙醇丙酮的混合溶液中浸泡,最后使用丙酮浸泡,每步重复3遍,最后置于烘箱干燥;
[0011]
步骤4:全气候节能木材疏水处理:所选用的疏水试剂为氟硅烷
fas
试剂,如全氟癸基三乙氧基硅烷

全氟十癸基三甲氧基硅烷

全氟辛基三甲氧基硅烷

全氟辛基三乙氧基硅烷等或者疏水试剂为
pdms、ecoflex、pet、pvf、ptfe、p(vdf-hfp)、poss
聚倍半硅氧烷等,通过木材羟基作用与木材之间产生化学键合的化学处理,或低表面能聚合物的涂层处理

[0012]
进一步地,配置聚二甲基硅氧烷
(pdms)
,主剂和固化剂以重量
10
:1的这里想说的是比例均匀混合,将混匀后的
pdms
放入真空干燥箱中,抽取箱内空气抽至极限真空度,对
pdms
进行抽取真空处理,直至
pdms
气泡完全消除,将消除气泡的
pdms
刮涂于步骤
4)
木材表面,在
75℃
下干燥
3h

[0013]
步骤5:将导电的铝胶带
(
规格为
50mm
×
1mm
×
0.1mm)
贴于木材上表面,规格为
40mm
×
40mm
×
0.1mm
的铝胶带贴附于步骤
4)
木材下表面,得到辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

[0014]
一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置,包括有蓄水框

支架

立柱

连接一号和蓄水桶,蓄水框的后部上侧连接有支架,支架用于固定本功能型木材,蓄水框的后部上侧连接有立柱,立柱的上部连接有连接一号,连接一号上连接有蓄水桶,蓄水桶位于支架的上侧,蓄水桶内水滴落下,使得水滴撞击木材产生电能

[0015]
进一步,还包括有调速轮

储存球和连接二号,立柱的下部连接有连接二号,连接二号上连接有储存球,储存球的上部安装有调速轮,控制调速轮从而调节储存球滴水速度

[0016]
进一步,还包括有水泵和水管,蓄水框的右侧连接有水泵,水泵与蓄水桶之前连接有水管

[0017]
进一步,还包括有控制器

浮球和感应块,蓄水桶的上侧安装有控制器,控制器与水泵通过电性连接,蓄水桶的内侧滑动式连接有浮球,蓄水桶的上部内侧安装有感应块,感应块与控制器通过电性连接

[0018]
进一步,连接一号和连接二号与立柱之间均通过螺栓固定

[0019]
进一步,支架从后往前倾斜向下设置

[0020]
有益效果为:
1、
本全气候绿色节能木材,比未处理木温度降低
3.1℃
,有明显的辐射制冷效果;此全气候绿色节能木材,由亲水状态变为疏水状态,静态接触角为
162℃
,一滴水与该全气候绿色节能木材摩擦接触,产生
300v
开路电压,
10
μa短路电流,综上所述,本全气候绿色节能木材在全气候情况下总的节能功率显著高于单一辐射制冷建筑材料与雨水发电材料,对城市的整体节能效率提升巨大

[0021]
2、
本可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置
附图说明
[0022]
图1为本发明全气候节能木材技术路线图

[0023]
图2为本发明全气候节能木材与处理木在直射太阳光下的红外热成像图

[0024]
图3为本发明全气候节能木材水滴发电结构图

[0025]
图4为本发明原巴沙木
(

)
与全气候节能木材
(

)
接触角

[0026]
图5为本发明全气候节能木材水滴发电开路电压

[0027]
图6为本发明全气候节能木材水滴发电短路电流

[0028]
图7为本发明原木与处理木在直射太阳光下的温度

[0029]
图8为本发明的立体结构示意图

[0030]
图9为本发明的结构示意图

[0031]

10
为本发明的部分立体结构剖视图

[0032]
图中零部件名称及序号:
1_
外壳,
2_
底座,
3_
排水管,
4_
锯切机构,
41_
扭簧,
42_
电机一号,
43_
锯刀,
44_
丝杆,
5_
清洗机构,
51_
超音波发生器,
52_
超音波换能器,
6_
干燥机构,
61_
电机二号,
62_
盛放架,
63_
加热器,
64_
铜管,
65_
盖子,
7_
真空机构,
71_
抽气泵,
72_
气压表,
8_
推送机构,
81_
推杆,
82_
旋转门,
9_
贴胶机构,
91_
支架,
92_
穿胶杆

具体实施方式
[0033]
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案

[0034]
实施例1[0035]
一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法,如图
1-7
所示,对木材进行脱除木质素处理,再对其进行疏水处理,得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

[0036]
还包括有以下步骤:
[0037]
步骤1:全气候节能木材预处理:将锯切好的巴沙木
[
规格
(l
×
t
×
r)

50mm
×
50mm
×
1mm](
包括但不限于巴沙木,适用种类为椴木

杨木

泡桐等常见树种
)
进行超声清洗预处理,将木材浸泡于无水乙醇中超声清洗
10min
,去除木材表面的杂质和污染物,将清洗后的木材放置于真空干燥箱中进行干燥,干燥后的木材放于室内环境下平衡;使用实验室超声机进行了木材清洁预处理,使后续改性效果更佳

[0038]
步骤2:全气候节能木材脱除木质素处理:亚氯酸钠溶液质量范围为1%~
2.5
%,加热处理时间根据木材树种

木材厚度进行变化,直至木材颜色变为白色
[0039]
将质量分数为
2.5
%的亚氯酸钠逐滴滴加冰醋酸至溶液
ph

4.6
,配置成混合均匀的反应液;将步骤1木材浸于该溶液中,在
80℃
下加热处理
6h
,直至木材颜色变为白色;从而实现对木材进行化学改性

[0040]
步骤3:全气候节能木材脱水处理:将步骤3的木材捞出,先在无水乙醇中浸泡,然后转入体积比为
1:1
的乙醇丙酮的混合溶液中浸泡,最后使用丙酮浸泡,每步重复3遍,最后置于烘箱干燥;从而对木材化学改性之后的洗涤,洗去残留的化学药品

[0041]
步骤4:全气候节能木材疏水处理:配置聚二甲基硅氧烷
(pdms)
,主剂和固化剂以重量
10
:1的比例均匀混合,将混匀后的
pdms
放入真空干燥箱中,抽取箱内空气抽至极限真空度,对
pdms
进行抽取真空处理,直至
pdms
气泡完全消除,将消除气泡的
pdms
刮涂于步骤
4)
木材表面,在
75℃
下干燥
3h
;从而对木材表面处理,使木材可以水滴发电

[0042]
步骤5:将导电的铝胶带
(
规格为
50mm
×
1mm
×
0.1mm)
贴于木材上表面,规格为
40mm
×
40mm
×
0.1mm
的铝胶带贴附于步骤
4)
木材下表面,从而将木材做成了器件装置实现辐射制冷与水滴发电功能,得到辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

[0043]
实施例2[0044]
在实施例1的基础之上,本全气候节能木材,较好的降温效果,比未处理木温度降

3.1℃
;此全气候节能木材,由亲水状态变为疏水状态,静态接触角为
162℃
,一滴水与该全气候节能木材摩擦接触,产生
300v
开路电压,
10
μa短路电流

[0045]
本发明的全气候节能木材,对木材进行脱除木质素处理,再对其进行疏水处理,得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

[0046]
还包括有以下步骤:
[0047]
1)
全气候节能木材预处理:将锯切好的巴沙木
[
规格
(l
×
t
×
r)

50mm
×
50mm
×
1mm]
进行超声清洗预处理,将木材浸泡于无水乙醇中超声清洗
10min
,去除木材表面的杂质和污染物,将清洗后的木材放置于真空干燥箱中进行干燥,干燥后的木材放于室内环境下平衡,所选木材,包括但不限于巴沙木,适用种类为椴木

杨木

泡桐等常见树种

[0048]
2)
全气候节能木材脱出木质素处理:沸腾的
h2o2(30

)
对木材进行脱木素处理,直至木材颜色变为白色

[0049]
3)
全气候节能木材脱水处理:将步骤
3)
的木材捞出,先在无水乙醇中浸泡,然后转入体积比为
1:1
的乙醇丙酮的混合溶液中浸泡,最后使用丙酮浸泡,每步重复3遍,最后置于烘箱干燥

[0050]
4)
全气候节能木材疏水处理:配置聚二甲基硅氧烷
(pdms)
,主剂和固化剂以重量
10
:1的比例均匀混合,将混匀后的
pdms
放入真空干燥箱中,抽取箱内空气抽至极限真空度,对
pdms
进行抽取真空处理,直至
pdms
气泡完全消除

将消除气泡的
pdms
刮涂于步骤
4)
木材表面,在
75℃
下干燥
3h
,所选用的疏水试剂为
pdms、ecoflex、pet、pvf、ptfe、p(vdf-hfp)、poss
聚倍半硅氧烷等低表面能聚合物的涂层处理

[0051]
5)
将导电的铝胶带
(
规格为
50mm
×
1mm
×
0.1mm)
贴于,规格为
40mm
×
40mm
×
0.1mm
的铝胶带贴附于步骤
4)
木材下表面,得到辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材

[0052]
如图
7-图
10
示意性地示出了根据全气候节能木材的装置的用于水滴发电的设备

[0053]
蓄水框
1、
支架
2、
立柱
3、
连接一号4和蓄水桶5,蓄水框1的后部上侧连接有支架2,支架2从后往前倾斜向下设置,支架2用于固定本功能型木材,蓄水框1的后部上侧连接有立柱3,立柱3的上部通过螺栓固定连接有连接一号4,连接一号4上连接有蓄水桶5,蓄水桶5位于支架2的上侧,蓄水桶5内水滴落下,使得水滴撞击木材产生电能

[0054]
还包括有调速轮
6、
储存球7和连接二号8,立柱3的下部通过螺栓固定连接有连接二号8,连接二号8上连接有储存球7,储存球7的上部安装有调速轮6,控制调速轮6从而调节储存球7滴水速度

[0055]
还包括有水泵9和水管
10
,蓄水框1的右侧连接有水泵9,水泵9与蓄水桶5之前连接有水管
10。
[0056]
还包括有控制器
11、
浮球
12
和感应块
13
,蓄水桶5的上侧安装有控制器
11
,控制器
11
与水泵9通过电性连接,蓄水桶5的内侧滑动式连接有浮球
12
,蓄水桶5的上部内侧安装有感应块
13
,感应块
13
与控制器
11
通过电性连接

[0057]
在进行水滴发电时,将本全气候节能木材放置在支架2上,随后可根据需求通过螺栓控制连接一号4固定在立柱3上的不同位置上,然后将水注入蓄水桶5内,蓄水桶5内的水便会流落至储存球7内随后滴落至支架2上的木材上,从而使得水滴撞击木材产生电能,同时还可控制调速轮6调节水滴落下的速率,从而调节发电频率,滴落的水会顺着支架2倾斜流落至蓄水框1内;随着水逐渐滴落,会使得蓄水桶5内水平面逐渐下降,进而使得浮球
12

渐向下移动,在感应块
13
感应到浮球
12
向下移动至一定距离时,便会发出信号驱动控制器
11
控制水泵9进行运作,从而抽取蓄水框1内的水通过水管
10
回流进入蓄水桶5内,从而使得蓄水桶5内水平面逐渐上升,从而使得浮球
12
向上移动,在感应块
13
感应到浮球
12
向上移动至一定距离时,便会发出信号驱动控制器
11
控制水泵9停止运作

[0058]
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改

等同替换

改进等,均应包含在本发明的保护范围之内

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