CN213657169U - 一种室内辐射制冷协助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内辐射制冷协助装置，包括辐射制冷薄膜(2)，所述辐射制冷薄膜(2)贴附在需要降温的物体表面，所述辐射制冷薄膜(2)位于需要降温的物体的另一侧设置有红外辐射收集装置(3)，所述红外辐射收集装置(3)的辐射收集端正对所述辐射制冷薄膜(2)，所述红外辐射收集装置(3)的辐射输出端连有光纤传输装置(4)的一端，所述光纤传输装置(4)的另一端连有红外辐射发射装置(5)。本实用新型提供的一种室内辐射制冷协助装置，结构简单，系统范围可调，热交换次数少，热损失小，并且不需要任何能源驱动的可以对室内物体进行辐射制冷。

Description

一种室内辐射制冷协助装置

技术领域

本实用新型涉及一种室内辐射制冷协助装置，属于制冷装置技术领域。

背景技术

21世纪是能源的世纪，伴随着人类社会的经济发展，对能源的需求也越来越多。在此背景下，按照消耗分类进行精准节能，显得格外重要。在各项能源消耗分类中，制冷都占据了相当大的比例。传统的制冷方式如空调，冰箱等都采用物理压缩的途径进行制冷需要消耗大量的电能。据统计，美国近年来用于制冷所消耗的能源占据了消耗总能源的15％。如此巨大的能源消耗对于全球性的温室效应等问题是极为不利的。为了降低制冷所需要的能源消耗，近年来科研工作者们提出了一种无需消耗任何能量而利用物体本征热辐射进行降温的制冷方式，即辐射制冷。

辐射制冷虽然无需消耗任何能量，但是却存在天然的限制。那就是任何想要通过辐射制冷达到低于环境温度的目的的物体表面，必须暴露于大气窗口之下。这就使得目前所有的辐射制冷器件都需要安装设置在楼顶或者广阔无遮拦的位置。由于辐射制冷的效果极大的依赖于大气窗口的大小，故而只有这样的位置才能将辐射制冷效果最大化。

现有技术中，以辐射制冷薄膜在能够看的见天空的开阔空间，如楼顶，开阔地等位置实现制冷后，将温降通过导热介质如水，导热硅油等储存，并耦合至其他需要温降的系统中进行利用。总的来说，以上一类技术方案存在以下缺点：1、需要经过多次热交换过程，效率低下。以上系统至少需要经过(1)辐射制冷薄膜和导热介质之间的热交换(2)导热介质和系统冷端的热交换(3)系统冷端和需要降温的物体的热交换这三次热交换才能实现物体降温的目的。辐射制冷的功率密度本就有限，目前大都在100W/m²左右，加之要通过导热介质的三次热交换以及传输和储存，就更加使得效率降低。2、只能够较大规模的集成使用。由于系统的效率低下，系统在运行过程中会有一定量的热传导，就导致了以上系统只有在较大规模的集成使用中才能显示出降温效果。对于微小物体的降温需求则不适用。3、系统复杂，需要多个良好的热交换部件。4、需要热交换介质的循环系统。热交换介质的循环系统是需要电力驱动的，进一步增加了系统的运行成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种结构结构简单，系统范围可调，热交换次数少，热损失小，并且不需要任何能源驱动的可以对室内物体进行辐射制冷的室内辐射制冷协助装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种室内辐射制冷协助装置，包括房屋，所述房屋内设置有辐射制冷薄膜和红外辐射收集装置，所述辐射制冷薄膜贴附在需要降温的物体表面，所述红外辐射收集装置位于所述辐射制冷薄膜的正上方，所述红外辐射收集装置的上端连有光纤传输装置的下端，所述光纤传输装置穿过所述房屋的顶部，所述光纤传输装置的上端连有红外辐射发射装置。

所述红外辐射收集装置包括光学聚焦系统，所述光学聚焦系统上连有保护罩，所述保护罩上部连有光纤连接装置，所述光纤连接装置用于将所述红外热辐射收集装置与所述光纤传输装置连接耦合起来。

所述保护罩为圆台形结构。

所述光纤传输装置包括主体光纤部分，所述主体光纤部分的上下两端分别设置有上连接端口和下连接接口，所述下连接接口与所述光纤连接装置连接。

所述红外辐射发射装置包括光纤连接端口，所述光纤连接端口与所述上连接端口连接，所述光纤连接端口上设置有抛物反射镜。

所述抛物反射镜的朝向竖直向上设置。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种室内辐射制冷协助装置，采用红外辐射收集装置、光纤传输装置和红外辐射发射装置，完全通过光热调控实现了室内辐射制冷薄膜的高效率，低成本的降温目的；本方案无需热交换介质循环系统，从而降低了热损耗，并且在运行过程中无需消耗任何能量；本方案的应用规模动态可调，主要根据制冷需求进行调控。

附图说明

图1为本实用新型的一种室内辐射制冷协助装置的总体结构示意图；

图2为本实用新型中红外辐射收集装置的结构示意图；

图3为本实用新型中光纤传输装置的结构示意图；

图4为本实用新型中红外辐射发射装置的结构示意图。

图中附图标记如下：1-房屋；2-辐射制冷薄膜；3-红外辐射收集装置；4-光纤传输装置；5-红外辐射发射装置；6-光学聚焦系统；7-保护罩；8-光纤连接装置；9-上连接端口；10-主体光纤部分；11-下连接接口；12-光纤连接端口；13-抛物反射镜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供一种室内辐射制冷协助装置，包括房屋1，房屋1的内部空间认为是室内。房屋1内设置有辐射制冷薄膜2和红外辐射收集装置3，辐射制冷薄膜2贴附在需要降温的物体表面，由于降温需求各不相同，辐射制冷薄膜可以根据物体的表面形貌确定。辐射制冷薄膜1对物体的降温过程叙述如下：辐射制冷薄膜1降温后，由于物体和辐射制冷薄膜1贴附在一起，由于热量的传导，物体也随之降温。红外辐射收集装置3位于辐射制冷薄膜2的正上方，用于收集辐射制冷薄膜2的本征热辐射。红外辐射收集装置3的上端连有光纤传输装置4的下端，光纤传输装置4用于传输红外波长。光纤传输装置4穿过房屋1的顶部，光纤传输装置4的上端连有红外辐射发射装置5，红外辐射发射装置5用于发射红外热辐射。

如图2所示，红外辐射收集装置3的主要作用是，将辐射制冷薄膜2发射的红外热辐射进行收束处理，并使其耦合进入到光纤传输装置4中。红外辐射收集装置3包括光学聚焦系统6，保护罩7和光纤连接装置8。光学聚焦系统6主要由一系列红外透镜组成，其目的是将下方的辐射制冷薄膜2的热辐射，收束至光纤连接装置8，其能够收束5°到175°立体角范围内的所有热辐射。光学聚焦系统6上连有保护罩7，保护罩7优选为圆台形结构。保护罩7的主要作用是防止杂光进入到红外热辐射收集装置8中，并为光学聚焦系统提供支撑。保护罩7上部连有光纤连接装置8，光纤连接装置8用于将红外热辐射收集装置3与光纤传输装置4连接耦合起来。

如图3所示，光纤传输装置4包括主体光纤部分10，主体光纤部分10的上下两端分别设置有上连接端口9和下连接接口11，下连接接口11与光纤连接装置8连接。热辐射进入到光纤传输装置4中后，将沿着光纤进行传导，最终到达红外辐射发射装置5。

如图4所示，红外辐射发射装置5包括光纤连接端口12，光纤连接端口12与上连接端口9连接，光纤连接端口12上设置有抛物反射镜13，抛物反射镜13的朝向竖直向上设置。光纤连接端口12负责将光纤传输装置4中的红外辐射耦合引导出来，而抛物反射镜13则负责将杂散的红外光收束成为平行光，以最小的立体角向外太空辐射热量，从而达到最大的辐射制冷效果。红外热辐射到达发射装置5后，经由发射装置向外发射通过大气窗口进入外太空。最终达到对室内物体的降温效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：包括辐射制冷薄膜(2)，所述辐射制冷薄膜(2)贴附在需要降温的物体表面，所述辐射制冷薄膜(2)位于需要降温的物体的另一侧设置有红外辐射收集装置(3)，所述红外辐射收集装置(3)的辐射收集端正对所述辐射制冷薄膜(2)，所述红外辐射收集装置(3)的辐射输出端连有光纤传输装置(4)的一端，所述光纤传输装置(4)的另一端连有红外辐射发射装置(5)。

2.根据权利要求1所述的一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：所述红外辐射收集装置(3)包括光学聚焦系统(6)，所述光学聚焦系统(6)上连有保护罩(7)，所述保护罩(7)上部连有光纤连接装置(8)，所述光纤连接装置(8)用于将所述红外辐射收集装置(3)与所述光纤传输装置(4)连接耦合起来。

3.根据权利要求2所述的一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：所述保护罩(7)为圆台形结构。

4.根据权利要求2所述的一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：所述光纤传输装置(4)包括主体光纤部分(10)，所述主体光纤部分(10)的上下两端分别设置有上连接端口(9)和下连接接口(11)，所述下连接接口(11)与所述光纤连接装置(8)连接。

5.根据权利要求4所述的一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：所述红外辐射发射装置(5)包括光纤连接端口(12)，所述光纤连接端口(12)与所述上连接端口(9)连接，所述光纤连接端口(12)上设置有抛物反射镜(13)。

6.根据权利要求5所述的一种室内辐射制冷协助装置，其特征在于：所述抛物反射镜(13)的朝向竖直向上设置。

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