[發明專利]一種太陽能集熱-輻射制冷的綜合裝置

有效

• 申請號: 201310494356.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103486760A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 裴剛;張龍燦;鄭仁春;季杰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F25B27/00
• 分類號: F25B27/00;F25B29/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于能源利用技術的領域，具體涉及太陽能集熱和空間輻射制冷的能量綜合利用裝置。

背景技術

目前在白天對太陽能的集熱利用已經得到廣泛的研究，其熱利用方式主要包括熱空氣的利用和熱水利用：如一種平板型太陽能空氣集熱器（CN202419968U），該裝置可以利用太陽能加熱空氣，同時降低集熱器的熱損，提高集熱效率；又如平板整體式太陽能熱水器(CN102278827A)，該裝置則可以通過平板型集熱器加熱熱水。此外，還有既可以加熱空氣又可以加熱熱水同時能滿足輔助用電需求的平板型太陽能光伏熱水熱空氣復合集熱器(CN20130021296.0)。同時，依據空間輻射制冷原理，晚上地面上的物體可以在8～13微米波段范圍內透過大氣層與外部空間進行輻射換熱，使物體溫度降低達到輻射制冷的效果。如一種輻射制冷裝置（CN200920209144.2）就是利用輻射制冷的原理設計的輻射制冷的裝置。

但是將白天太陽能熱利用和晚上輻射制冷兩者綜合利用的裝置并沒有得到廣泛的研究，同時太陽能集熱循環和輻射制冷的循環裝置多采用主動式循環結構，這不僅增加了功耗，同時也不便于操作。如果設計一種既可以在白天吸收太陽輻射獲得熱量，又可以在晚上輻射制冷獲得冷量，同時不需要動力輸入和控制設備的集熱綜合裝置，就可以滿足人們對于供熱和供冷的雙重需求，具有良好的應用價值和推廣價值。

發明內容

為了解決上述提到太陽能集熱和輻射制冷結合利用的問題，本發明提供一種基于重力環形熱管和熱壓通風原理的太陽能集熱-輻射制冷的綜合裝置。

本發明綜合裝置包含的集熱制冷機構在白天吸收太陽輻射獲得熱量，與儲熱裝置形成集熱模式循環；在晚上集熱制冷機構通過輻射制冷獲得冷量，與用冷空間形成制冷模式循環。根據重力環形熱管和熱壓通風原理，集熱模式和制冷模式在運行時都無需額外的動力輸入和控制設備，而且兩種運行模式可以實現自適應切換。

具體的結構設計方案如下：

一種太陽能集熱-輻射制冷的綜合裝置包括集熱制冷機構2，所述集熱制冷機構2包括基板12，所述基板12的一側面均布著熱管7；均布的熱管7的兩端分別連接第一集管4和第二集管8，均布的熱管7、第一集管4和第二集管8內充入熱管工質，均布的熱管7構成熱管回路的蒸發端；相鄰的熱管7之間設有一片以上的換熱肋片9；與熱管7對應的基板12的一側面上罩設有扁盒狀的保溫體10，與熱管7長度方向對應的保溫體10兩端分別開設有空氣流道接口，使基板12和保溫體10之間形成空氣流道6；基板12的另一側面上方設有透明蓋板11，透明蓋板11和基板12之間設有間隙形成空腔，與透明蓋板11對應的基板12的表面上設有復合材料層13；所述第一集管4連接著儲熱裝置1的一側上部，第二集管8連通著和儲熱裝置1的一側下部；所述儲熱裝置1為熱管回路的冷凝端，位于集熱制冷機構2的上方，與均布的熱管7、第一集管4和第二集管8構成集熱模式循環回路；所述空氣流道6的一端連通進風管5，另一端連通出風管14，進風管5和出風管14分別連通用冷空間3；所述用冷空間3位于集熱制冷機構2的下方，并于空氣流道6、進風管5和出風管14構成制冷模式循環回路。

相鄰的熱管7之間設有空氣換熱肋片9。

保溫體10的材料為聚氨酯泡沫或巖棉。

透明蓋板11的材料為在太陽輻射的光譜波段和紅外波段都具良好透過率的材料。

所述的在太陽輻射的光譜波段和紅外波段都具良好透過率的材料為聚乙烯薄膜。

復合材料層13的材料為選擇性吸收發射復合材料，所述選擇性吸收發射復合材料是黑鎘或藍鈦涂層上面噴涂聚四氟乙烯薄膜或聚酯薄膜；其可以在白天高效吸收太陽輻射獲得熱量，在晚上通過輻射制冷獲得冷量。

?保溫體10的周邊向基板12的另一側面延伸，透明蓋板11的周邊分別和保溫體10的周邊密封連接。

透明蓋板11和基板12之間間距為10～15mm。

?所述儲熱裝置1為儲熱水箱，儲熱水箱內設有散熱盤管，散熱盤管的兩端分別連通著第一集管4和第二集管8。

本發明的有益技術效果體現在以下方面：

（1）本發明裝置在白天太陽能集熱模式運行時，基板12和保溫體10之間形成空氣流道6內的空氣溫度高于用冷空間3的空氣溫度，根據熱壓通風原理，空氣流道6內的空氣與用冷空間3的空氣處于穩定狀態，空氣環流換熱受到抑制，不發生熱交換；