CN211822931U - 一种辐射制冷-制热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型一种辐射制冷‑制热装置，包括太阳能发电组件、驱动电机、齿轮一、齿轮二、导流电扇和多个透明换热管；多个透明换热管并列排布在待安装建筑的房顶外，透明换热管具有辐射制冷面和辐射制热面，每个透明换热管的两端分别通过进气管道和回气管道与待安装建筑的室内连通；每个透明换热管的进气管道内均固定有导流风扇；每个透明换热管靠近进气管道的外壁上均过盈安装有齿轮一，相邻两个透明换热管上的齿轮一相互啮合；驱动电机也固定在待安装建筑的房顶上，驱动电机的输出轴上固定有与邻近透明换热管上的齿轮一啮合的齿轮二。该装置通过齿轮啮合实现辐射制热和辐射制冷功能的切换，调节室内的温度，有效减少空调以及煤的使用量。

Description

一种辐射制冷-制热装置
技术领域
本实用新型属于建筑节能技术领域，尤其涉及一种辐射制冷-制热装置。
背景技术
现代建筑的制冷技术主要为压缩蒸汽制冷技术，在制冷过程中需要消耗大量电能；虽然现有的节能技术能够通过提高制冷设备的制冷效率和提高能量的利用率，节省一定的电能，但是消耗的电能仍然数量可观。
辐射制冷主要是地表上物体的热能通过辐射换热，将自身热量以8-13um电磁波的形式通过“大气窗口”向外太空辐射热量，既节约能源又没有污染，符合当今可持续发展的趋势，是一种绿色环保的被动式制冷方式。辐射制冷作为一种无能耗的建筑物制冷手段，得到了蓬勃的发展，表现出了明显的实际意义。
公布号为CN110715460A的文献公开了一种能夜间辐射制冷的光伏光热一体化装置，包括箱体、能量转换组件以及热交换组件；该装置与外部用热或用冷装置连接时需要连接的管路较多，而且每个管路都需要单独的驱动元件实现介质的流动，结构较复杂；该装置体积较大，占用的安装空间较大。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种辐射制冷-制热装置；该装置主要由并排铺设的多个透明换热管构成，每个透明换热管上分别设有辐射制热面、辐射制冷面以及齿轮，通过齿轮带动透明换热管转动，实现装置辐射制热和辐射制冷功能的切换，调节待安装建筑室内的温度，有效减少空调以及煤的使用量，而且结构简单。
本实用新型的技术方案是，提供一种辐射制冷-制热装置，包括太阳能发电组件；其特征在于，该装置还包括驱动电机、齿轮一、齿轮二、导流电扇和多个透明换热管；
多个透明换热管并列排布在待安装建筑的房顶外，透明换热管具有辐射制冷面和辐射制热面，每个透明换热管的两端分别通过进气管道和回气管道与待安装建筑的室内连通；每个透明换热管的进气管道内均固定有导流风扇；每个透明换热管靠近进气管道的外壁上均过盈安装有齿轮一，相邻两个透明换热管上的齿轮一相互啮合；驱动电机也固定在待安装建筑的房顶上，驱动电机的输出轴上固定有与邻近透明换热管上的齿轮一啮合的齿轮二；通过齿轮啮合实现透明换热管的辐射制冷面或辐射制热面朝向天空。
所述透明换热管为双层薄壁的中空圆柱管，包括内管和外管；内管和外管之间存在间隙，使内管和外管之间形成保温层；内管的外表面以二分之一圆为界限，一半涂有能发射频率为8～13um波段的电磁波的辐射制冷涂料，构成辐射制冷涂料层；另一半涂有辐射制热涂料，构成辐射制热涂料层。
所述内管的内径为45mm，壁厚为1mm；外管的内径为50mm，壁厚为1mm。
所述内管采用透明塑料制成，外管采用透明聚乙烯材料制成。
在透明换热管与待安装建筑7的房顶之间的间隙内填充有保温棉。
所述太阳能发电组件包括太阳能发电板、二号电机支座、一号电机支座、一号步进电机、二号步进电机、太阳追踪器以及蓄电池；
一号步进电机固定在一号电机支座上，二号电机支座的下部固定在一号步进电机的输出轴上；二号步进电机固定在二号电机支座的上部，二号步进电机的输出轴与一号步进电机的输出轴垂直，太阳能发电板的下部固定在二号步进电机的输出轴上；太阳追踪器固定在太阳能发电板上，蓄电池固定在待安装建筑的房顶上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型中每个透明换热管上设有齿轮，通过齿轮实现透明换热管的转动，进而实现制冷以及制热功能的切换，多个透明换热管通过齿轮啮合方式实现整体同步转动，结构简单，成本低，根据不同需求调节待安装建筑室内的温度，有效减少空调以及煤的使用量。
本实用新型的透明换热管分为内管和外管，内管外表面的一半涂覆有辐射制冷涂料，另一半涂覆有辐射制热涂料，作为辐射制冷以及制热的主体；内管与外管之间形成保温层，可有效减少导热和对流传热，使制冷以及制热效果更佳。太阳能发电板将太阳能转换为电能，为各用电部件供电，实现了该装置的零能耗。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的透明换热管的内部结构示意图；
图3为本实用新型的太阳能发电组件的结构示意图；
图中：1、太阳能发电板；2、回气管道；3、透明换热管；4、保温棉；5、导流电扇；6、进气管道；7、待安装建筑；8、齿轮一；9、驱动电机；10、齿轮二；11、内管；12、辐射制热涂料层；13、外管；14、辐射制冷涂料层；15、二号电机支座；16、一号电机支座；17、一号步进电机；18、二号步进电机。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请的保护范围。
本实用新型一种辐射制冷-制热装置，包括太阳能发电组件、驱动电机9、齿轮一8、齿轮二10、导流电扇5和多个透明换热管3；
多个透明换热管3并列排布在待安装建筑7的房顶，透明换热管3上具有辐射制冷面和辐射制热面；每个透明换热管3的两端分别密封连接有进气管道6和回气管道2，进气管道6和回气管道2分别与待安装建筑7固连，使透明换热管3与待安装建筑7的室内连通；每个进气管道6内均固定有导流风扇5，导流风扇5的安装盘与进气管道6过盈配合；每个透明换热管3的外壁靠近透明换热管3进气管道端部的位置上均过盈配合有齿轮一8，相邻两个透明换热管3上的齿轮一8相互啮合；驱动电机9也固定在待安装建筑7的房顶靠近位于最外侧的透明换热管3所在位置，驱动电机9的输出轴平行于透明换热管3的轴线，驱动电机9的输出轴上过盈配合有与邻近的齿轮一8啮合的齿轮二10；驱动电机9以及导流风扇5的电机均与外部控制器通信；太阳能发电组件安装在待安装建筑7的房顶，用于将太阳能转化为电能，并为各用电部件供电；通过控制驱动电机使齿轮转动半圈，实现制冷面与制热面的切换。
所述透明换热管3为双层薄壁的中空圆柱管，包括内管11和外管13；内管11和外管13之间存在间隙，内外管两端端面的间隙密封，使内管11和外管13之间形成封闭的保温层，可有效减少导热和对流传热效果，待安装建筑7的室内空气只从内管11中通过；内管11的外表面以二分之一圆为界限，一半涂有能发射频率为8～13um波段的电磁波的辐射制冷涂料，构成辐射制冷涂料层14，即辐射制冷面；辐射制冷涂料层14吸收透明换热管3内流动的空气的热量，该波段的电磁波能穿透大气窗口向外太空辐射热量，进而降低透明换热管3内空气的温度，以减低待安装建筑7室内的温度；另一半涂有辐射制热涂料，构成辐射制热涂料层12，即辐射制热面；辐射制热涂料层12吸收太阳辐射的热量，使透明换热管3内空气的温度升高，以升高待安装建筑7室内的温度；辐射制冷涂料采用现有的辐射隔热涂料，如深圳鹏万新型材料有限公司生产的耐久禹隔热防水漆；辐射制热涂料采用现有的太阳能吸热涂料；
所述内管11的内径为45mm，壁厚为1mm；内管11采用透明塑料制成，优选亚克力；外管13的内径为50mm，壁厚为1mm，外管13采用透明聚乙烯材料制成。
在透明换热管3与待安装建筑7的房顶之间的间隙内填充有保温棉4，进一步有效减少导热和对流传热效果；透明换热管3的数量为5～12个，根据实际供热供冷需求及安装面积进行设置。
所述太阳能发电组件包括太阳能发电板1、二号电机支座15、一号电机支座16、一号步进电机17、二号步进电机18、太阳追踪器以及蓄电池；一号电机支座16的中心处设有U型槽，一号步进电机17固定在一号电机支座16的U型槽内，一号步进电机17的输出轴朝上；二号电机支座15的下部过盈配合在一号步进电机17的输出轴上，二号步进电机18固定在二号电机支座15的上部，二号步进电机18的输出轴与一号步进电机17的输出轴垂直；太阳能发电板1的下部设有吊耳，吊耳过盈配合在二号步进电机18的输出轴上；通过一号步进电机17实现太阳能发电板1在水平方向上的旋转，通过二号步进电机18实现太阳能发电板1的竖直方向上的转动；太阳追踪器固定在太阳能发电板1上；一号步进电机17、二号步进电机18以及太阳追踪器均与外部控制器通信，太阳追踪器用于检测太阳的角度，通过外部控制器控制一号步进电机17以及二号步进电机18的转向和转动角度，进而保证太阳能发电板1始终正对太阳；蓄电池固定在待安装建筑7的房顶上，蓄电池分别与太阳能发电板1以及各用电部件电连接。关于太阳能发电组件实现太阳追踪及电能转化并在蓄电池中进行存储电能的过程均为现有成熟技术，在此不再赘述。
本实用新型各元器件的型号参考如下，也可以根据具体的使用情况选择：
驱动电机9为BS57HB115-03；一号步进电机17以及二号步进电机18均为BS57HB84-03；蓄电池为12v24ah；外部控制器采用STM32系列单片机。
本实用新型的工作原理和工作流程是：
夏天时，为降低待安装建筑7室内的温度，使所有的透明换热管3的辐射制冷涂料层14朝向天空；辐射制冷涂料层14吸收透明换热管3内流动的空气的热量，并发射频率为8～13um波段的电磁波，该波段的电磁波能穿透大气窗口向外太空辐射热量，进而降低透明换热管3内空气的温度，实现制冷；待安装建筑7室内的空气在导流电扇5的作用下通过回气管道2流入透明换热管3，在透明换热管3内经过辐射制冷后，通过进气管道6流回待安装建筑7的内部空间，从而实现待安装建筑7室内的降温，减少空调的使用；
冬天时，为增加待安装建筑7室内的温度，驱动电机9转动半圈，使齿轮二10带动所有的齿轮一8转动半圈，使所有的透明换热管3转动半圈，进而使辐射制热涂料层12朝向天空，实现该装置辐射制冷与辐射制热功能的转换；辐射制热涂料层12吸收太阳辐射的热量，使透明换热管3内空气的温度升高；待安装建筑7室内的空气同样在导流电扇5的作用下通过回气管道2流入透明换热管3，在透明换热管3内经过制热后，通过进气管道6流回进待安装建筑7的内部空间，从而升高实现待安装建筑7室内的温度，以减少煤的使用量；在冬天的夜间，待安装建筑7依靠燃煤进行供暖。
该装置适合于安装在农村居民房、露天门卫岗亭或露天停车场收费亭等场合，通过辐射制冷或制热可以适当调节室内温度，减少空调以及煤的用量，节约能源。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种辐射制冷-制热装置，包括太阳能发电组件；其特征在于，该装置还包括驱动电机、齿轮一、齿轮二、导流电扇和多个透明换热管；
多个透明换热管并列排布在待安装建筑的房顶外，透明换热管具有辐射制冷面和辐射制热面，每个透明换热管的两端分别通过进气管道和回气管道与待安装建筑的室内连通；每个透明换热管的进气管道内均固定有导流风扇；每个透明换热管靠近进气管道的外壁上均过盈安装有齿轮一，相邻两个透明换热管上的齿轮一相互啮合；驱动电机也固定在待安装建筑的房顶上，驱动电机的输出轴上固定有与邻近透明换热管上的齿轮一啮合的齿轮二；通过齿轮啮合实现透明换热管的辐射制冷面或辐射制热面朝向天空。
2.根据权利要求1所述的辐射制冷-制热装置，其特征在于，所述透明换热管为双层薄壁的中空圆柱管，包括内管和外管；内管和外管之间存在间隙，使内管和外管之间形成保温层；内管的外表面以二分之一圆为界限，一半涂有能发射频率为8～13um波段的电磁波的辐射制冷涂料，构成辐射制冷涂料层；另一半涂有辐射制热涂料，构成辐射制热涂料层。
3.根据权利要求2所述的辐射制冷-制热装置，其特征在于，所述内管的内径为45mm，壁厚为1mm；外管的内径为50mm，壁厚为1mm。
4.根据权利要求2或3所述的辐射制冷-制热装置，其特征在于，所述内管采用透明塑料制成，外管采用透明聚乙烯材料制成。
5.根据权利要求1-3任一所述的辐射制冷-制热装置，其特征在于，在透明换热管与待安装建筑的房顶之间的间隙内填充有保温棉。
6.根据权利要求1所述的辐射制冷-制热装置，其特征在于，所述太阳能发电组件包括太阳能发电板、二号电机支座、一号电机支座、一号步进电机、二号步进电机、太阳追踪器以及蓄电池；
一号步进电机固定在一号电机支座上，二号电机支座的下部固定在一号步进电机的输出轴上；二号步进电机固定在二号电机支座的上部，二号步进电机的输出轴与一号步进电机的输出轴垂直，太阳能发电板的下部固定在二号步进电机的输出轴上；太阳追踪器固定在太阳能发电板上，蓄电池固定在待安装建筑的房顶上。
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WO2022160780A1 (zh) * 2021-09-06 2022-08-04 中国科学院广州能源研究所 一种可再生深空能源高效转化供冷供热供电装置

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