[发明专利]一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置及方法

权利要求书

1.一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置，其特征在于，该装置包括热能循环回路和冷能循环回路，其中：

所述热能循环回路包括：

储热单元(1)，所述储热单元(1)具有左侧端口和右侧端口；

第一换向阀(2)，所述第一换向阀(2)的右侧端口与所述储热单元(1)的左侧端口连接；

第一流量调节阀(3)，所述第一流量调节阀(3)的上部输入端与所述第一换向阀(2)的下部输出端连接；

太阳能收集器(4)，所述太阳能收集器(4)的左侧输入端与所述第一流量调节阀(3)的下部输出端连接；

第一循环泵(5)，所述第一循环泵(5)的下部输入端与所述太阳能收集器(4)的右侧输出端连接；

第二换向阀(6)，所述第二换向阀(6)的下部输入端与所述第一循环泵(5)的上部输出端连接；

第二流量调节阀(7)，所述第二流量调节阀(7)的下部输入端与所述第二换向阀(6)的上部输出端连接；

用户(8)，所述用户(8)的右下侧输入端与所述第二流量调节阀(7)的上部输出端连接；

第二循环泵(9)，所述第二循环泵(9)的上部输入端与所述用户(8)的左下侧输出端连接；所述第二循环泵(9)的下部输出端与所述第一换向阀(2)的上部输入端连接；

所述冷能循环回路与热能循环回路共用太阳能收集器(4)和用户(8)，所述冷能循环回路还包括：

第三循环泵(10)，所述第三循环泵(10)的右侧输入端与所述用户(8)的右上侧输出端连接；

辐射制冷储冷一体化单元(11)，所述辐射制冷储冷一体化单元(11)的右侧输入端与所述第三循环泵(10)的左侧输出端连接；

第三流量调节阀(12)，所述第三流量调节阀(12)的下部输入端与辐射制冷储冷一体化单元(11)的左侧输出端连接；所述第三流量调节阀(12)的上部输出端与用户(8)的左上侧输入端连接；

支架(13)，所述支架(13)连接所述辐射制冷储冷一体化单元(11)的上部与所述太阳能收集器(4)的下部；

固定架(14)，所述固定架(14)用于将所述辐射制冷储冷一体化单元(11)或所述太阳能收集器(4)固定于地面。

2.根据权利要求1所述的一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置，其特征在于，所述辐射制冷储冷一体化单元(11)包括超材料薄膜层(1101)、封装层(1102)、储冷换热通道(1103)和保温层(1104)；所述封装层的一侧表面设置有所述超材料薄膜层，其他表面包裹所述保温层，所述储冷换热通道位于所述封装层的内部；所述辐射制冷储冷一体化单元(11)的剖面结构从上到下依次为超材料薄膜层(1101)、封装层(1102)、储冷换热通道(1103)、封装层(1102)和保温层(1104)；所述封装层(1102)用于支撑超材料薄膜层(1101)和封装储冷换热通道(1103)。

3.如权利要求2所述的一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置，其特征在于，所述超材料薄膜层在8-13μm波段，即物体在环境温度下的峰值热辐射波段的大气透明窗口，具有高发射率，并对全光谱太阳光具有高反射率；所述超材料可以为金属电介质光子结构超材料或掺杂二氧化硅微球的聚合物基杂化超材料；所述超材料薄膜层厚度为微米级。

4.根据权利要求3所述的一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置，其特征在于，所述储冷换热通道(1103)包括储冷材料腔(1103.1)和换热通道(1103.2)，二者交替排列；所述储冷材料腔(1103.1)是封闭结构，内部填充相变材料，不与外界发生物质交换；所述换热通道(1103.2)供换热流体通过。

5.根据权利要求4所述的一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置，其特征在于，所述储冷材料腔(1103.1)中填充的相变材料可以为有机相变材料或无机相变材料，所述有机相变材料包括石蜡，所述无机相变材料包括水合盐；所述储热单元(1)中的储热材料可以是相变材料或显热储能材料，所述显热储能材料包括水。