[发明专利]一种被动式朝向无关的冷热双效材料

说明书

本发明公开了一种被动式朝向无关的冷热双效材料，在水平方向和垂直方向上均可应用，且可实现致冷与集热的双重目的。本发明提供的一种被动式朝向无关的冷热双效材料，包括依次连接的选择性发射层、反射层和导热材料层；所述选择性发射层通过颜色的可逆改变，实现致冷与集热的双重目的；所述反射层用于反射入射太阳辐射；所述导热材料层用于将选择性发射层获取的冷量或热量传至导热材料层依附的物体中；使用时，所述的冷热双效材料呈任意角度放置时，朝向外界的一面在水平方向上能够接受光照。

技术领域

本发明属于辐射致冷技术和材料领域，具体来说，涉及一种被动式朝向无关的冷热双效材料。

背景技术

空调的广泛应用导致了能源消耗的大幅度增长。建筑物每年消耗大约40％的世界能源，其中，空调系统消耗了大部分。降低空调系统的能耗已成为研究的热点，特别是被动式冷却技术引起了广泛关注。

地球大气层外宇宙空间的温度接近绝对零度，可作为大容量冷源加以利用。地球周围的大气层对可见光是透明的，对绝大部分波段的红外辐射是不透明的，但在8～13μm波段内，大气层的吸收能力很弱，因而这个波段有很高的透明度，被称为“大气窗口”。地球表面的物体就可以通过红外辐射的方式，经过此“大气窗口”将热量散发到接近零度的外层空间，达到冷却的目的。这种被动式冷却技术不需要额外的电能输入，又可以实现冷却，因此可以有效地降低建筑能耗。

现有文献中，中国专利申请号为201711361964.9的专利文献提出了一种可见光透明的辐射致冷多层膜，包括交替排布的厚度不同的N层多层膜。该可见光透明的辐射致冷多层膜采用了一种新的膜层排布方式，使得该多层膜在实现辐射致冷的同时具有极高的可见光透过率。但是该专利提供的辐射致冷多层膜只能在面向天空的表面上起作用。以建筑物为例，特别是多层建筑，辐射致冷薄膜只能应用于面积较小的屋顶表面，而垂直方向上较大的面积无法利用，辐射致冷的效果受到限制。另外，该专利只考虑到了制冷季节，提供的膜结构只能用于冷却，无法在供热季节起作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种被动式朝向无关的冷热双效材料，在水平方向和垂直方向上均可应用，且可实现致冷与集热的双重目的。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案为：

本实施例提供一种被动式朝向无关的冷热双效材料，包括依次连接的选择性发射层、反射层和导热材料层；所述选择性发射层通过颜色的可逆改变，实现致冷与集热的双重目的；所述反射层用于反射入射太阳辐射；所述导热材料层用于将选择性发射层获取的冷量或热量传至导热材料层依附的物体中；使用时，所述的冷热双效材料呈任意角度放置时，朝向外界的一面在水平方向上能够接受光照。

结合上述实施例，作为第一种可实现的方案，所述的冷热双效材料朝向外界的一面呈台阶状或者斜坡状。

结合上述实施例，作为第二种可实现的方案，所述导热材料层中与反射层连接的一面呈台阶状或者斜坡状，反射层连接在导热材料层的表面。

结合上述实施例，作为第三种可实现的方案，所述导热材料层的热导率大于30W/(m·K)。

结合上述实施例，作为第四种可实现的方案，所述选择性发射层通过热致变色、光致变色或者电致变色转换致冷与集热的功能，使得冷热双效材料在不同条件下有不同特性，在制冷季节对红外光具有高透过性，在供热季节对红外光具有高反射性。

结合上述实施例，作为第五种可实现的方案，所述选择性发射层在8～13μm波段内的发射率，在制冷季节为0.4～1.0，在供热季节为0～0.3。

结合上述实施例，作为第六种可实现的方案，所述选择性发射层通过光致变色或热致变色。