[发明专利]一种被动式天空辐射能量转换器

说明书

本发明公开了一种被动式天空辐射能量转换器，包括框架和辐射能量转换模块，所述辐射能量转换模块固定于所述框架，所述辐射能量转换模块包括若干个并排连接的不锈钢扁管状件，若干个不锈钢扁管状件之间内形成供循环水流动的小厚度通道；所述若干个不锈钢扁管状件的长度方向两端分别连通循环水分水器和循环水集水器，不锈钢扁管状件的宽度方向并排连接。本发明通过夜间天空辐射散热的方式，可以有效降低辐射能量转换器内部流动循环水的温度，所产生的低温水可应用于夜间辐射供冷系统，在最佳气象条件下直接应用于建筑供冷或者作为其它主动式空调系统的辅助冷源使用。同时，本发明兼具白天太阳短波集热供能，可用于建筑供应生活热水的加热。

技术领域

本发明属于建筑环境与设备工程、建筑热环境及制冷工程技术领域，具体涉及一种被动式天空辐射能量转换器。

背景技术

在空调领域内，低能耗的制冷技术成为重要课题，从自然环境中直接得到冷量、不消耗或少消耗一次能源的被动式制冷技术在国内外科技界得到广泛研究。被动式制冷就是科学地利用自然条件(但并不排除风机或泵的应用)实现空间温湿度控制的一种制冷方式。大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，透射率较高的波段称为“大气窗口”，例如，0.3～0.25μm,3.2～4.8μm，8～13μm等，其中8～13μm波段是人们最感兴趣的，因为常温下的黑体辐射主要集中在这一段。地表上物体的能量就是通过辐射换热，将自身热量以8～13μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，形成辐射热损失。夜间天空辐射制冷技术属于被动式制冷技术的一种，基于长波辐射的热损失原理，使物体的热量以红外辐射传热形式，穿过波长为8～13μm的“大气窗口”散发至接近绝对零度的天空，从而实现免费制冷。

由于夜间天空辐射制冷技术的制冷性能受到云层、风速和周围空气温度等因素的影响，且辐射制冷器的制冷量与建筑物的冷负荷不匹配，目前关于夜间天空辐射制冷器研究为数不多。一种利用形式是采用普通的平板式太阳能集热器夜间运行兼作辐射制冷器，其制冷效率很低；另一种利用形式是专门设计结构复杂的制冷器进行夜间长波辐射，其制冷效率有所提高但加工制作和维护费用较高，不适合工程实际应用。

现有公开文献中，如中国实用新型CN203757934U公开了一种作为辅助冷源的太空辐射制冷器，其采用无铆钉压铆加胶粘剂连接两张分布点状凹陷的镀锌钢板的方式形成辐射制冷器模块，在镀锌钢板外涂白色二氧化钛以增强太阳辐射反射率，仅具有夜间辐射制冷功能。而且在实践中发现，由于其辐射制冷器模块采用镀锌钢板制作，需要在屋面现场压铆加胶粘剂连接，当制作质量不佳时，其板面平整度难以保证，使用中容易造成循环水流道不规则、积气、鼓包等现象，进而引起因局部承压过大或日晒温度过高而产生的开胶、漏水等问题，严重影响辐射制冷器的制冷效率和可靠性。

针对现有技术中的缺点，本发明提出了一种被动式天空辐射能量转换器。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有技术存在的局限性，推广应用夜间天空辐射制冷这种被动式制冷技术，本发明设计了在空调系统冷却水温度范围内辐射制冷效率较高、加工简单、且制造维修费用低廉的一种被动式天空辐射能量转换器，该种被动式夜间天空辐射能量转换器通过夜间天空辐射散热的方式，可以有效降低辐射能量转换器内部流动循环水的温度，所产生的低温水可应用于夜间辐射供冷系统，在最佳气象条件下直接应用于建筑供冷或者作为其它主动式空调系统的辅助冷源使用。同时，该辐射能量转换器兼具白天太阳短波集热供能，可向建筑供应生活热水。本发明采用以下方案：

一种被动式天空辐射能量转换器，包括框架和辐射能量转换模块，所述辐射能量转换模块固定于所述框架，所述辐射能量转换模块包括若干个并排连接的不锈钢扁管状件，若干个不锈钢扁管状件内部形成供循环水流动的小厚度通道；所述若干个不锈钢扁管状件的长度方向两端分别连通循环水分水器和循环水集水器，不锈钢扁管状件的宽度方向并排连接。

为了进一步增强本发明于夜间的红外长波发射率和白天的太阳辐射短波吸收率，在朝向天空的不锈钢扁管状件外表面涂覆具有短波高吸收率和长波高发射率的有机黑漆涂层。