[發(fā)明專利]一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷系統(tǒng)及調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910216460.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109945363B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇偉光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F24F5/00
• 分類號(hào): F24F5/00;F24F11/64;F25B23/00;F24F110/10
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷系統(tǒng)及調(diào)控方法，輻射制冷系統(tǒng)，包括透射蓋板、輻射制冷板和制冷空間；透射蓋板，為高透射性高分子材料層?相變材料層?高分子膜層的三層結(jié)構(gòu)；或，為均一板體，板體的材質(zhì)為相變材料與高分子材料的混合物；輻射制冷板位于透射蓋板與制冷空間之間，且與透射蓋板之間預(yù)留空氣層。該制冷結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)響應(yīng)環(huán)境溫度的變化，并完成輻射制冷系統(tǒng)的自動(dòng)“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輻射制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷系統(tǒng)及調(diào)控方法。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

目前開(kāi)發(fā)出的高效日間輻射制冷裝置，可以將熱輻射直接透過(guò)8-13微米波段的“大氣窗口”發(fā)射到宇宙空間，實(shí)現(xiàn)輻射制冷；這使得輻射制冷技術(shù)已經(jīng)具有了明顯的實(shí)用價(jià)值。其中，其中有技術(shù)(Nature.2014；515:540-4.)公開(kāi)了利用7層二氧化鉿(HfO₂)和二氧化硅(SiO₂)輻射體和銀涂層反射體，成功的反射了97％的入射光，在光照強(qiáng)度850W/m²的情況下制冷功率達(dá)到40.1W/m²，并降溫4.9℃。利用100微米聚二甲基硅氧烷(PDMS)、500微米二氧化硅和120納米銀涂層組成的三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輻射制冷(ACS Photonics.2017；4:626-30)，其制冷降溫在日間和夜晚分別達(dá)到8.2℃和8.4℃，制冷功率達(dá)127W/m²。或是采用真空封裝的輻射制冷裝置(Nat Co毫米u(yù)n.2016；7:13729.)，24小時(shí)連續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明其平均降溫溫差和峰值分別達(dá)到37℃和42℃。或是采用輥壓方法制備出含有隨機(jī)分布的二氧化硅微球的高分子超材料薄膜，而后在薄膜的底部涂上一層納米銀即可實(shí)現(xiàn)輻射制冷(Science.2017；355:1062-6.)，該輻射制冷裝置在直射陽(yáng)光下的制冷功率達(dá)到93W/m²，且方便大規(guī)模制造與使用。

但以上輻射制冷系統(tǒng)的熱輻射率是固定不變的，而當(dāng)環(huán)境溫度低到不再需要冷卻時(shí)，如寒冷的冬天，用于建筑上的輻射制冷系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)工作，造成室內(nèi)的溫度過(guò)低，反而會(huì)增加供暖的能耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有輻射系統(tǒng)制冷無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷系統(tǒng)及調(diào)控方法。該輻射制冷系統(tǒng)可以自動(dòng)響應(yīng)環(huán)境溫度的變化，并完成輻射制冷過(guò)程的自動(dòng)“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”，且全程無(wú)需任何能量輸入和反饋控制系統(tǒng)，可以極大地降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷系統(tǒng)，包括透射蓋板、輻射制冷板和制冷空間；

透射蓋板，為高透射性高分子材料層-相變材料層-高透射性高分子材料層的三層結(jié)構(gòu)；

或，為均一板體，板體的材質(zhì)為相變材料與高分子材料的復(fù)合材料；

輻射制冷板位于透射蓋板與制冷空間之間，且與透射蓋板之間預(yù)留空氣層。

一種具有溫度自適應(yīng)性的輻射制冷調(diào)控方法，包括如下步驟：

當(dāng)環(huán)境溫度低于臨界溫度時(shí)，相變材料凝固，透射蓋板的近紅外和可見(jiàn)光光譜透射率降低，使得輻射制冷板發(fā)射的紅外光無(wú)法通過(guò)透射蓋板發(fā)射到太空中，關(guān)閉輻射制冷功能；

當(dāng)環(huán)境溫度升高至臨界溫度時(shí)，相變材料熔化，透射蓋板的近紅外波段和可見(jiàn)光光譜透射率升高，制冷板發(fā)射的紅外光可以發(fā)射到太空中，實(shí)現(xiàn)輻射制冷。

本發(fā)明的有益效果為：