具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)太陽能利用研究的較多的是太陽能集熱技術(shù)。近年來，復(fù)合拋物面聚光式真空管集熱器受到越來越多的關(guān)注和研究，其相比于平板型集熱器不但提高了集熱溫度和集熱效率，而且隨著輻照強(qiáng)度的增加，集熱溫度的提升程度更大。
[0003]復(fù)合拋物面聚光器(CPC)是一種非成像低聚焦度的聚光器，其在實(shí)際應(yīng)用中與常見的拋物面反射鏡不同，它根據(jù)邊緣光線原理設(shè)計(jì)，可將給定接受角范圍內(nèi)的入射光線按照理想的聚光比收集到接受器上。由于它有較大的接受角，故在運(yùn)行時(shí)不需要連續(xù)跟蹤太陽，只需根據(jù)接受角的大小和收集陽光的小時(shí)數(shù)，每年定期調(diào)整傾角若干次就可以有效地工作，這樣避免了由于跟蹤系統(tǒng)的精度誤差導(dǎo)致的性能下降，同時(shí)也使得裝置結(jié)構(gòu)更為簡單，節(jié)約了成本和維護(hù)費(fèi)用，因而具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。
[0004]另一方面，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)輻射制冷技術(shù)的研究進(jìn)展相對(duì)較為緩慢。所謂輻射制冷是指地面上的物體通過“大氣窗口”之一的8 μ m~13 μ m波段與溫度很低的外太空進(jìn)行輻射換熱從而達(dá)到一定的制冷效果的被動(dòng)制冷方式。輻射制冷具有零耗能、零污染、無運(yùn)動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)節(jié)能和環(huán)保具有較為積極的意義。
[0005]雖然復(fù)合拋物面聚光式真空管集熱技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是由于受到晝夜更迭的影響，集熱器在夜間處于閑置狀態(tài)，降低了其使用效率；另一方面，輻射制冷技術(shù)也有功能單一、制冷功率不夠大導(dǎo)致裝置成本較高，且輻射制冷裝置在白天難以實(shí)現(xiàn)制冷效果等缺陷。
[0006]有鑒于此，確有必要提供一種具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器，其可以結(jié)合復(fù)合拋物面聚光式真空管集熱器和輻射制冷裝置的優(yōu)點(diǎn)，而彌補(bǔ)二者各自的局限性，其既能在白天進(jìn)行太陽能集熱，又能在夜間進(jìn)行輻射制冷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器，其可以結(jié)合復(fù)合拋物面聚光式真空管集熱器和輻射制冷裝置的優(yōu)點(diǎn)，而彌補(bǔ)二者各自的局限性，其既能在白天進(jìn)行太陽能集熱，又能在夜間進(jìn)行輻射制冷。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案:
具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器，包括頂面敞口的箱體、復(fù)合拋物面聚光器、玻璃管和支架，所述箱體的內(nèi)部形狀為復(fù)合拋物面，所述支架設(shè)置于所述箱體的四周，所述復(fù)合拋物面聚光器設(shè)置于所述箱體內(nèi)，所述玻璃管沿所述復(fù)合拋物面聚光器的底部中心設(shè)置，所述玻璃管的兩頭分別設(shè)置為進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口和所述出水口均與所述箱體的外表面貫通，所述玻璃管的外表面鍍有太陽能集熱和輻射制冷復(fù)合涂層。
[0009]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述太陽能集熱和輻射制冷復(fù)合涂層包括太陽能選擇性吸收涂層和輻射制冷涂層，所述太陽能選擇性吸收涂層設(shè)置于所述玻璃管的外表面和所述輻射制冷涂層之間。
[0010]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述太陽能選擇性吸收涂層設(shè)置為藍(lán)鈦涂層或黑鉻涂層，其在0.2 μ m?3 μ m的太陽輻射波段的吸收率大于90%，在太陽輻射波段以外的其他波段的發(fā)射率小于5%。
[0011]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述輻射制冷涂層設(shè)置為聚氟乙烯涂層，其在8 μ m?13 μ m的大氣窗口波段內(nèi)的發(fā)射率為80%?90%，在其他波段的透過率為70%~90%。
[0012]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述箱體的頂面敞口處覆蓋有全波段高透過率材料膜。
[0013]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述全波段高透過率材料膜設(shè)置為聚乙烯薄膜，其在0?25 μ m波段內(nèi)的透過率大于80%，其在0.2 μ m~3 μ m的太陽輻射波段和8 μ m~13 μ m的大氣窗口波段內(nèi)的透過率均為
85% ?90%ο
[0014]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述箱體的形狀為長方體形，所述玻璃管沿所述箱體的長度方向設(shè)置。
[0015]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述復(fù)合拋物面聚光器的橫截面截交線為一軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，其對(duì)稱軸的左右兩邊均由圓的一段漸開線與一段拋物線經(jīng)平滑過渡連接而成，左右兩邊的橫截面截交線的交點(diǎn)與玻璃管的底部相交。
[0016]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，在高度方向上，左右兩邊的橫截面截交線的交點(diǎn)高于左右兩邊的橫截面截交線的最低點(diǎn)。
[0017]作為本發(fā)明具有白天集熱和夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器的一種改進(jìn)，所述復(fù)合拋物面聚光器由高反射鏡面鋁板制成，其在0?25 μ m波段內(nèi)的反射率大于95% ;所述玻璃管為單層玻璃管，并且所述玻璃管的材質(zhì)為高硼硅玻璃，所述進(jìn)水口和所述出水口與所述箱體的寬度方向上的側(cè)壁貫通。
[0018]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
第一，玻璃管的外表面由內(nèi)至外依次設(shè)有太陽能選擇性吸收涂層和輻射制冷涂層，這兩種涂層復(fù)合形成太陽能集熱和輻射制冷復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層在0.2 μπι~3 μπι的太陽輻射波段內(nèi)具有很高的吸收率，使得其在白天集熱時(shí)能吸收絕大部分太陽輻射；該復(fù)合涂層在8 μm~13 μπι的大氣窗口波段內(nèi)具有很高的發(fā)射率，使得其在夜間輻射制冷時(shí)能通過此大氣窗口波段向外太空輻射熱量；而在除太陽輻射波段和大氣窗口波段以外的其他波段具有較低的發(fā)射率和吸收率，使得其在白天集熱時(shí)能有效減少向天空和周圍環(huán)境的輻射熱損失，在夜間輻射制冷時(shí)能有效減少向周圍環(huán)境的輻射冷損失。
[0019]第二，CPC不僅可以在白天集熱模式時(shí)使得更多的太陽輻射能聚集到玻璃管上，從而提高玻璃管單位面積接收的太陽輻照強(qiáng)度和集熱效率，而且在夜間輻射制冷模式時(shí)，除了玻璃管圓周方向正對(duì)天空部分可以直接和外太空進(jìn)行輻射換熱獲得冷量外，利用CPC的高反射特性，玻璃管圓周方向背對(duì)天空部分同樣能將發(fā)射的紅外波段輻射熱量投射至CPC后再反射至外太空從而進(jìn)行輻射制冷。與此同時(shí)，在夜間輻射制冷模式時(shí)，CPC的存在有效的阻斷了其最大接收半角以外的來自天空和周圍環(huán)境的輻射熱能，從而提高了玻璃管的輻射制冷功率。
[0020]第三，進(jìn)水口和出水口的設(shè)置，使得在白天集熱模式時(shí)，循環(huán)水從進(jìn)水口進(jìn)入玻璃管，帶走玻璃管吸收的太陽輻射熱能后被加熱，從出水口流出后進(jìn)入保溫水箱；在夜間輻射制冷模式時(shí)，循環(huán)水從進(jìn)水口進(jìn)入玻璃管，向玻璃管傳遞熱量后被冷卻，從出水口流出后進(jìn)入保溫水箱；
第四，通過增設(shè)全波段高透過率材料膜，其在0.2 μπι~3 μπι的太陽輻射波段和
8μ m~13 μ m的大氣窗口波段內(nèi)的透過率達(dá)到85?90%，這樣既能在白天使大部分太陽輻射透過全波段高透過率材料膜投射到復(fù)合拋物面聚光器(CPC)和玻璃管上，又能在夜間使玻璃管輻射的熱量有效地透過全波段高透過率材料膜散發(fā)到大氣層和外太空中，此外，全波段高透過率材料膜的存在還能有效地減少玻璃管與外界環(huán)境間的對(duì)流換熱。
[0021]綜上所述，本發(fā)明所述的具有夜間輻射制冷功能的復(fù)合拋物面聚光集散熱器既能在白天進(jìn)行太陽能集熱獲得熱水，又能在夜間進(jìn)行輻射制冷獲得冷水，有效地解決了復(fù)合拋物面聚光式真空管集熱器只能在白天集熱而在夜間閑置、輻射制冷裝置只能在夜間進(jìn)行制冷而在白天閑置的功