[發(fā)明專利]一種集熱-輻射裝置及其制冷系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811130130.1
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109237677B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 申利梅;陸青青;胡雍炎;劉澤宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發(fā)明屬于可再生能源與空調(diào)技術領域，并公開了一種集熱?輻射裝置及其制冷系統(tǒng)。其包括支架和集熱?輻射單元，集熱?輻射單元包括集熱部分和輻射熱部分，集熱部分包括反光鏡和集熱管，反光鏡反射太陽光熱量并聚集在集熱管上加熱；輻射熱部分包括冷卻管和選擇性輻射薄膜，選擇性輻射薄膜發(fā)射電磁波穿透大氣窗口向外太空輻射熱量，從而降低冷卻管中的溫度。本發(fā)明還公開了制冷系統(tǒng)，其包括集熱?輻射裝置和分別與其兩端連接的吸收式制冷裝置和冷水箱，白天通過集熱?輻射裝置制熱后驅(qū)動制冷裝置制冷，夜晚利用集熱?輻射裝置向外太空輻射熱量制冷。通過本發(fā)明，彌補了夜間無法利用太陽光和白天太空輻射制冷效果差的缺陷，實現(xiàn)近零能耗的制冷過程。

技術領域

本發(fā)明屬于可再生能源與空調(diào)技術領域，更具體地，涉及一種集熱-輻射裝置及其制冷系統(tǒng)。

背景技術

目前，大力發(fā)展新能源和可再生能源是我國當今和未來發(fā)展的主要目標，在我國的社會總能耗中，建筑能耗約占1/3，而建筑能耗中的空調(diào)能耗高達42％，那么，空調(diào)能耗占我國總能耗的14％。因此，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究就有著十分重要的經(jīng)濟效益和社會意義。

廣袤的太空中蘊含著無限的能量，太陽是一個溫度高達5800k的熱源，而宇宙空間則是一個溫度只有3K的完美冷源，地球的均溫為300K，處于兩者之間。太陽每時每刻都在加熱著地球，而地球也在向外太空散熱；如果能夠?qū)煞N能源合理利用，可大幅度降低空調(diào)能耗。如今太陽能制冷技術發(fā)展已經(jīng)相對成熟，其最大的優(yōu)點在于季節(jié)適應性好：一方面，夏季天氣炎熱，人們對制冷量要求更高；另一方面，夏季太陽輻射強度大，利用太陽能驅(qū)動制冷機可以產(chǎn)生更多的冷量。這正好與夏季人們對空調(diào)的需求相匹配。一般太陽能制冷技術是利用太陽能集熱器產(chǎn)生熱水，產(chǎn)生的熱水用來驅(qū)動吸收式制冷機工作，它具有對大氣無污染、無運動部件、運轉(zhuǎn)安靜等優(yōu)點。但是卻存在太陽能夜間無法使用的問題。

雖然宇宙空間的溫度接近絕對零度，大氣層的存在卻阻礙了地面物體向它直接散熱，但在8～13μm波段內(nèi)，大氣層中水蒸汽、二氧化碳和臭氧對輻射的吸收能力很弱，因此，大氣在這個波段的透明度很高，通常這個波段稱為“大氣窗口”，地球上物體在常溫下發(fā)出的紅外輻射，恰好能透過“大氣窗口”輻射到外太空，因此可以尋找一種材料作為輻射體，其在8～13μm波段的發(fā)射率接近1，而在其余波段的反射率接近1，則物體在常溫下發(fā)出的輻射將透過大氣層輻射到外太空，而來自外界的輻射將被反射掉，從而把物體表面降到比環(huán)境更低的溫度。雖然太空輻射制冷可以在不消耗能源或者消耗少量能源的條件下，將熱量輻射到外太空，從而達到制冷的目的，但是由于選擇性輻射材料不夠理想，在白天會吸收較多的太陽輻射能量，導致太空輻射制冷白天效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種集熱-輻射裝置及其制冷系統(tǒng)，其中通過對集熱-輻射裝置的關鍵組件集熱部分和輻射熱部分的結構設計和布局，以及通過與輔助組件制冷裝置的配合連接，一方面充分利用集熱輻射裝置在太陽光充足的時候吸收太陽光的能量，從而驅(qū)動吸收式制冷裝置制冷，另一方面，考慮到夜間太陽光不充足的情況，巧妙地利用選擇性輻射薄膜向外太空發(fā)射電磁波輻射熱量的原理降低集熱-輻射裝置中冷卻管中液態(tài)介質(zhì)的溫度，從而相互彌補了夜間無法利用太陽光和白天太空輻射制冷效果差的缺陷，實現(xiàn)近零能耗的制冷過程，由此解決制冷系統(tǒng)能耗高和效果差的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種集熱-輻射裝置，該裝置包括支架和集熱-輻射單元，其特征在于，

所述支架與集熱-輻射單元連接，用于支撐該集熱-輻射單元；所述集熱-輻射單元呈瓦片狀，包括集熱部分和輻射熱部分，其繞支架與所述集熱輻射單元的連接點旋轉(zhuǎn)，當所述集熱部分面向太陽光時，所述集熱部分工作，當所述集熱部分背向太陽光使得所述輻射熱部分向上時，所述輻射熱部分工作；