本發(fā)明涉及夜空冷量采集系統(tǒng)換熱器的技術領域，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”供冷的技術領域。

背景技術：

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，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的發(fā)展應用提供了關鍵基礎。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備，具有可再生、“免費”供冷的特點。該項技術應用于建筑空調系統(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，國內少數(shù)學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置矩形單元格擋風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以提高輻射換熱強度”和“通過增設風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。同時相關研究已經(jīng)表明，輻射器內部換熱介質的流態(tài)也是影響其換熱效率的重要因素，由于管道內壁層流邊界層的存在，導致傳熱熱阻較大，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，國內尚未公開有關夜空輻射器的發(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“增強管道內部對流換熱強度”的基礎上進行系統(tǒng)研究的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于：在既有夜空輻射制冷器相關理論研究基礎上，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置保溫材料層，保溫材料層形成一個具有內腔的保溫結構；在本體上設置有流體進口和流體出口，在保溫材料層的內腔，在流體進口和流體出口之間，設置有若干輻射板，每塊輻射板內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，設置有若干個向外突出的凸起溝槽；在本體上部，設置有蓋板，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構，或梯形結構，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，設置有分流腔，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腔；在流體出口一側，設置有集流腔，從每塊輻射板內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，都為矩形管道結構，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。

輻射板內腔還設置有至少一層耐酸、耐堿、耐高溫的阻氧保護層。

流體進口和流體出口設置在本體的相對兩側。

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，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)明專利設置了數(shù)個流體通道，各個流體通道頂部均設置數(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；“風屏”技術的應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的底部和四周設置保溫材料層8，保溫材料層8形成一個具有內腔的基本封閉的保溫結構；在本體10上設置有流體進口1和流體出口6，在保溫材料層8的內腔，在流體進口1和流體出口6之間，設置有若干輻射板3，每塊輻射板3內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內腔通過；每塊輻射板3的上表面，設置有若干個向外突出的凸起溝槽4；為了方便設置，在流體進口1一側，設置有分流腔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內腔；在流體出口6一側，設置有集流腔5，從每塊輻射板3內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設置在本體10的相對兩側，或者兩對邊上。

在本體10上部，設置有蓋板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，為矩形管道結構，或者梯形結構，上小下大或上大下小的梯形結構，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，輻射板3均勻布置在保溫材料層8的內腔。輻射板3頂面均設置數(shù)個間隔設置的凸起溝槽4，且分布均勻，間隔適中。分流腔2和集流腔5主要實現(xiàn)流體介質的分散與收集，為矩形管道結構，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）內腔還設置有至少一層均勻、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”供冷的技術領域，具有可再生、“免費”供冷的特點。應用于建筑空調系統(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)明的技術方案而非限制技術方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。