本發(fā)明涉及夜空冷量采集系統(tǒng)換熱器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠提高換熱效率的新型夜空輻射制冷器。主要適用于利用低溫夜空天然冷源“免費”供冷的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

宇宙空間具有天然、持續(xù)、低溫等特性，其溫度約4K，為理想的冷源，具有極大的開發(fā)潛力。同時研究表明，大氣層對8~13μm波段的紅外輻射具有透過效應(yīng)，溫度為-50~90℃的物體表面將發(fā)出上述紅外波段，此特點為夜空輻射降溫技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)。夜空輻射器通過向天空發(fā)射紅外長波輻射而降低溫度，達到制冷效果，是一種利用低溫夜空天然冷源的制冷設(shè)備，具有可再生、“免費”供冷的特點。該項技術(shù)應(yīng)用于建筑空調(diào)系統(tǒng)中，可減少能源消耗，對建筑節(jié)能、減少碳排放具有重大意義。國外對夜間天空輻射供冷的研究起步較早，做了大量的理論和實驗研究工作，國內(nèi)少數(shù)學(xué)者等對夜空輻射供冷也進行了一定的研究，但研究工作遠不及國外。目前大部分研究著力于夜空輻射器的換熱特性及強化換熱措施，且對輻射板外表面的強化換熱研究較多。Meir等研究了采用聚合樹脂作為輻射板的夜空輻射器的供冷性能，Auttapol等研究了夜空輻射換熱器外表面設(shè)置矩形單元格擋風(fēng)板對其換熱性能的影響，Bagiorgas等研究了表面噴涂白漆的鋁制夜空輻射器的供冷性能，針對夜空輻射器的研究多集中于“通過改良輻射板材質(zhì)以提高輻射換熱強度”和“通過增設(shè)風(fēng)屏以削弱對流換熱強度”方面的理論實驗研究，均能在一定程度上增強夜空輻射器的換熱性能。同時相關(guān)研究已經(jīng)表明，輻射器內(nèi)部換熱介質(zhì)的流態(tài)也是影響其換熱效率的重要因素，由于管道內(nèi)壁層流邊界層的存在，導(dǎo)致傳熱熱阻較大，制約了夜空輻射器換熱效率的提高，故如何破壞管道內(nèi)近壁面的層流邊界層，增強對流換熱效果，對提高夜空輻射器換熱效率具有重要作用。

經(jīng)檢索，國內(nèi)尚未公開有關(guān)夜空輻射器的發(fā)明專利，均是停留在理論研究方面，并沒有一項公開的發(fā)明專利是在全面考慮“增強輻射板輻射換熱強度”、“削弱外部空氣對流換熱強度”以及“增強管道內(nèi)部對流換熱強度”的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)研究的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于：在既有夜空輻射制冷器相關(guān)理論研究基礎(chǔ)上，進一步提高流體與輻射板的傳熱效率，增大輻射板的輻射換熱面積，保證長波輻射透射率的同時削弱輻射板與外界空氣的對流換熱損失，從而保證夜空輻射器的制冷量。 本發(fā)明提供一種提高換熱效率的夜空輻射制冷器

本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種提高換熱效率的夜空輻射制冷器，包括本體，其特征在于：本體的底部和四周設(shè)置保溫材料層，保溫材料層形成一個具有內(nèi)腔的保溫結(jié)構(gòu)；在本體上設(shè)置有流體進口和流體出口，在保溫材料層的內(nèi)腔，在流體進口和流體出口之間，設(shè)置有若干輻射板，每塊輻射板內(nèi)腔的兩端分別與流體進口和流體出口連通，形成流體流動通道，相鄰輻射板之間封閉；每塊輻射板的上表面，設(shè)置有若干個向外突出的凸起溝槽；在本體上部，設(shè)置有蓋板，蓋在保溫材料層上，高度高于凸起溝槽的高度。

進一步的特征是：所述輻射板為矩形管道結(jié)構(gòu)，或梯形結(jié)構(gòu)，下底面材料為鋼板，其余各面均為涂有能發(fā)射紅外線的涂料的鋁制薄板。

在流體進口一側(cè)，設(shè)置有分流腔，從流體進口流入的流體經(jīng)過分流腔的分流，分別流入每塊輻射板內(nèi)腔；在流體出口一側(cè)，設(shè)置有集流腔，從每塊輻射板內(nèi)腔流出的流體匯集在集流腔，再經(jīng)流體出口流出本體。

分流腔和集流腔，都為矩形管道結(jié)構(gòu)，頂面材料為涂有能發(fā)射紅外線的涂料的鋁制薄板，其余各面均為薄鋼板，頂面與輻射板頂面平齊。

輻射板內(nèi)腔還設(shè)置有至少一層耐酸、耐堿、耐高溫的阻氧保護層。

流體進口和流體出口設(shè)置在本體的相對兩側(cè)。

本發(fā)明提高換熱效率的夜空輻射制冷器，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下特征：

本發(fā)明專利的輻射板采用涂有高紅外發(fā)射率涂料的鋁制薄板，因為金屬雖然導(dǎo)熱系數(shù)高，但隨著波長的降低發(fā)射率降低，不是良好的夜空輻射板材料，相反，涂有高紅外發(fā)射率涂料的金屬表面具有較高的長波發(fā)射率，同時具有較好的導(dǎo)熱性，增大了輻射板的輻射換熱性能；與傳統(tǒng)夜空輻射制冷器相比，本發(fā)明專利設(shè)置了數(shù)個流體通道，各個流體通道頂部均設(shè)置數(shù)個間隔凸起溝槽，可大大提高輻射換熱面積，同時溝槽的設(shè)置還破壞了近壁面的層流邊界層，強化了對流換熱，提高換熱效率；“風(fēng)屏”技術(shù)的應(yīng)用既能保證長波輻射透射率，又可以很好地削弱對流換熱，從而有效提高夜空輻射制冷器的換熱能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明夜空輻射制冷器平面示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面圖；

圖3是圖1的B-B剖面圖；

圖4是本發(fā)明新型夜空輻射制冷器三維示意圖。

圖中：1—流體進口；2—分流腔；3—輻射板；4—凸起溝槽；5—集流腔；6—流體出口；7—蓋板；8—保溫材料層；9—空氣區(qū)。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明提高換熱效率的夜空輻射制冷器，包括本體10，本體10的底部和四周設(shè)置保溫材料層8，保溫材料層8形成一個具有內(nèi)腔的基本封閉的保溫結(jié)構(gòu)；在本體10上設(shè)置有流體進口1和流體出口6，在保溫材料層8的內(nèi)腔，在流體進口1和流體出口6之間，設(shè)置有若干輻射板3，每塊輻射板3內(nèi)腔的兩端分別與流體進口1和流體出口6連通，形成流體流動通道；相鄰輻射板3之間封閉，可以采用擋板分隔開，使流體不能通過，只能從每塊輻射板3內(nèi)腔通過；每塊輻射板3的上表面，設(shè)置有若干個向外突出的凸起溝槽4；為了方便設(shè)置，在流體進口1一側(cè)，設(shè)置有分流腔2，從流體進口1流入的流體經(jīng)過分流腔2的分流，分別流入每塊輻射板3內(nèi)腔；在流體出口6一側(cè)，設(shè)置有集流腔5，從每塊輻射板3內(nèi)腔流出的流體匯集在集流腔5，再經(jīng)流體出口6流出本體10。流體進口1和流體出口6設(shè)置在本體10的相對兩側(cè)，或者兩對邊上。

在本體10上部，設(shè)置有蓋板7，蓋在保溫材料層8上，高度高于凸起溝槽4的高度，在凸起溝槽4與蓋板7內(nèi)表面之間有間隔，形成空氣區(qū)9，或者抽真空形成真空腔體。

流體介質(zhì)由輻射制冷器流體進口1流入，依次經(jīng)過分流腔2、輻射板3內(nèi)腔形成的流體通道、集流腔5，而后由輻射制冷器流體出口6流出。其中輻射板3是主要的輻射換熱部分，為矩形管道結(jié)構(gòu)，或者梯形結(jié)構(gòu)，上小下大或上大下小的梯形結(jié)構(gòu)，其下底面材料為薄鋼板，其余各面均為涂有能發(fā)射紅外線的涂料的鋁制薄板，最好為高紅外發(fā)射率的涂料，頂面與分流腔頂面平齊。各個通道間距適中，與通道寬度值相當(dāng)，輻射板3均勻布置在保溫材料層8的內(nèi)腔。輻射板3頂面均設(shè)置數(shù)個間隔設(shè)置的凸起溝槽4，且分布均勻，間隔適中。分流腔2和集流腔5主要實現(xiàn)流體介質(zhì)的分散與收集，為矩形管道結(jié)構(gòu)，頂面材料為涂有能發(fā)射紅外線的涂料的鋁制薄板，最好為高紅外發(fā)射率的涂料，其余各面均為薄鋼板，頂面與輻射板3（流體通道）頂面平齊。

作為“風(fēng)屏”的蓋板7完全罩于分流腔2、輻射板3和集流腔5上部，高度略高于流體通道頂部的凸起溝槽4。同時“風(fēng)屏”蓋板7與流體通道間的區(qū)域可為空氣區(qū)或抽真空形式?？刹捎酶唛L波透射率的材料，如紅外透射玻璃等。對輻射制冷器進行保溫時，除“風(fēng)屏”蓋板外，其余各面均進行保溫，保溫材料具體可采用聚苯乙烯，保溫層厚度為20~30mm。

輻射板3（流體管道）內(nèi)腔還設(shè)置有至少一層均勻、致密耐酸、耐堿、耐高溫阻氧保護層，并提供內(nèi)腔阻氧保護層施工工藝、做法及檢測報告。該阻氧保護層采用現(xiàn)有的材料，如深海輪船用的有機防腐涂料、以鋅基鉻鹽類為代表的無機涂料等，都能滿足本發(fā)明的需要。

本發(fā)明專利可以直接適用于利用低溫夜空天然冷源“免費”供冷的技術(shù)領(lǐng)域，具有可再生、“免費”供冷的特點。應(yīng)用于建筑空調(diào)系統(tǒng)中，可減少能源消耗，對建筑節(jié)能、減少碳排放具有重大意義，應(yīng)用前景廣泛。

最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。