[發(fā)明專利]一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410063786.1
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103776196A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裴剛;胡名科;鄭仁春;季杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 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(wù)所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)的領(lǐng)域，具體涉及太陽能集熱和輻射制冷的綜合應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外學(xué)者對太陽能利用研究得較多的是太陽能集熱技術(shù)，而平板型太陽集熱器是太陽集熱器中一種最基本的類型，其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本適宜，還具有承壓能力強、集熱面積大等特點，是太陽能與建筑結(jié)合最佳選擇的集熱器類型之一。另一方面，國內(nèi)外學(xué)者對輻射制冷技術(shù)的研究起步較晚，進展也相對緩慢。所謂輻射制冷是指地面上的物體通過“大氣窗口”之一的8~13μm波段與溫度很低的外太空進行輻射換熱從而達到一定的制冷效果。輻射制冷具有零耗能、零污染、無運動部件等優(yōu)點，對建筑物空調(diào)降溫節(jié)能和環(huán)境保護具有積極意義。

雖然太陽能集熱技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是由于受到晝夜更迭的影響，太陽能集熱器在夜間常處于閑置狀態(tài)，這大大降低了其使用效率；另一方面，輻射制冷也有功能單一、制冷功率不夠大，有一定的上限，導(dǎo)致裝置成本較高，且輻射制冷裝置在白天很難實現(xiàn)制冷效果等缺陷，由于太陽能平板集熱器或輻射制冷裝置常布置于面積有限的建筑物屋頂，這也大大降低了屋頂單位面積的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補太陽能平板集熱器和輻射制冷裝置各自的局限性，本發(fā)明結(jié)合兩者的特點，提出了一種能夠同時滿足白天集熱和晚上制冷的太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用裝置。

一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用裝置包括頂面敞口的箱體，箱體內(nèi)底部均布排列設(shè)有金屬管，每根金屬管的兩端分別連通著集管，兩根集管的一端分別伸至箱體的外部，一根集管的外伸端為進水口，另一根集管的外伸端為出水口；均布排列的金屬管上設(shè)有集熱板，集熱板上方的箱體內(nèi)中部設(shè)有輻射制冷薄膜，輻射制冷薄膜上方的箱體的敞口處設(shè)有全波段高透過率材料膜；所述集熱板和輻射制冷薄膜之間的空腔形成空氣流道，空氣流道的一端為進風(fēng)口，另一端為出風(fēng)口，所述進風(fēng)口和出風(fēng)口分別貫通位于箱體的側(cè)壁上。

所述箱體材料為保溫材料，所述保溫材料為玻璃棉或礦渣棉。

所述金屬管為銅管。

與輻射制冷薄膜對應(yīng)的集熱板一側(cè)面上設(shè)有太陽能選擇性吸收涂層，其在0.2～3μm的太陽輻射波段的吸收率為90～95%。

所述太陽能選擇性吸收涂層材料為金屬陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。

所述輻射制冷薄膜材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜或聚氟乙烯薄膜，在8～13μm的大氣窗口波段內(nèi)的發(fā)射率為80～90%，在其他波段的透過率為70~90%。

所述全波段高透過率材料膜為聚乙烯薄膜，在0～25μm波段的透過率大于80%，其中在0.2~3μm的太陽輻射波段和8~13μm的大氣窗口波段的透過率為85～90%。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.?通過增設(shè)全波段高透過率材料膜，在0.2~3μm的太陽輻射波段和8~13μm的大氣窗口波段的透過率達到85～90%，這樣既能在白天使大部分太陽輻射透過全波段高透過率材料膜投射到集熱板上，又能在夜間使輻射制冷薄膜輻射的熱量有效地透過全波段高透過率材料膜散發(fā)到外太空中，此外，全波段高透過率材料膜的存在還能有效地減少輻射制冷薄膜和集熱板與外界環(huán)境間的對流換熱；

2.?通過增設(shè)輻射制冷薄膜，在8~13μm的大氣窗口波段內(nèi)具有較高的發(fā)射率，而在其他波段內(nèi)，特別是0.2~3μm的太陽輻射波段內(nèi)具有較高的透過率，這種特性使得在白天絕大部分太陽輻射可以透過輻射制冷薄膜后投射到集熱板上，而在夜間利用其在8~13μm波段內(nèi)較高的發(fā)射率向外太空輻射熱量進行制冷；

3.?集熱板正面涂有太陽能選擇性吸收涂層，其在0.2～3μm的太陽輻射波段的吸收率為90～95%，而在其他波段具有很低的發(fā)射率，利用太陽能選擇性吸收涂層的這種特點，可以使得絕大部分投射到集熱板上的太陽輻射能被吸收，同時大大降低集熱板通過紅外波段向外輻射散失熱量，集熱板背面焊接有銅管，循環(huán)水通過其中帶走集熱板吸收的熱量后，進入保溫水箱；

4.?在集熱板和輻射制冷薄膜之間的空腔形成空氣流道，白天制取熱空氣時，冷空氣通過空氣流道吸收集熱板的熱量后被加熱，成為熱空氣，用于房間供暖或物品干燥等；夜間制取冷空氣時，熱空氣通過空氣流道向輻射制冷薄膜傳遞熱量后被冷卻，成為冷空氣，用于房間供冷或蔬果保鮮等。