【摘 要】
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辐射制冷材料作为新能源材料一经提出就受到广泛的关注,从传统的夜间辐射制冷逐步发展到可以在白天太阳照射下使用的水平。但是,辐射制冷材料在工程应用中需要解决的传热问题,尤其是白天太阳照射下的传热模型需要进一步的探索和完善。本文主要研究了深空辐射制冷换热器在白天太阳照射下,有一定朝北倾斜角度的工程应用情况。针对这种工程应用,提出了涂敷辐射制冷材料的辐射换热器朝北倾斜时的传热模型;搭建了具有不同朝北倾斜角
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辐射制冷材料作为新能源材料一经提出就受到广泛的关注,从传统的夜间辐射制冷逐步发展到可以在白天太阳照射下使用的水平。但是,辐射制冷材料在工程应用中需要解决的传热问题,尤其是白天太阳照射下的传热模型需要进一步的探索和完善。本文主要研究了深空辐射制冷换热器在白天太阳照射下,有一定朝北倾斜角度的工程应用情况。针对这种工程应用,提出了涂敷辐射制冷材料的辐射换热器朝北倾斜时的传热模型;搭建了具有不同朝北倾斜角度的实验装置,并在室外环境下进行了昼夜连续运行的实验研究。通过对室外环境下辐射制冷换热器的在7种工况下的换热性能进行实验分析。比较了朝北倾斜0°、30°、45°、60°、90°的辐射制冷换热器的太阳辐射得热、地表辐射换热、室外空气对流换热、宇宙深空辐射换热、天空辐射换热的变化,以及典型时刻的辐射制冷换热器的得失热量数值及所占比值的变化。其次,比较了涂敷辐射制冷材料辐射制冷换热器、未涂敷辐射制冷材料换热器、改变内部结构的辐射制冷换热器在太阳辐射得热、地表辐射换热、室外空气对流换热、宇宙深空辐射换热、天空辐射换热等参数变化时的工作性能。本文还研究了将辐射制冷换热器与光伏电池结合组成光伏辐射系统,并与普通光伏系统进行对比实验。通过上述实验数据的分析,本文主要结论如下:（1）提出了室外朝北倾斜的辐射制冷换热器的能量平衡传热模型。在本实验中,辐射制冷换热器朝北倾斜不同角度的实验测试结果与模型预测结果的误差均低于8%,传热模型可以用于朝北倾斜的辐射制冷换热器的传热研究。（2）在本实验工况下,（1）随着太阳辐射强度逐渐降低,辐射制冷换热器吸收的太阳辐射热量整体呈现逐步降低的趋势,并且随着辐射制冷换热器朝北倾斜的角度逐渐增大,换热器吸收的热量也呈现逐步降低的趋势;（2）地表对辐射制冷换热器表面的辐射换热量随着倾斜角度的增大逐渐增大,由于地表温度始终高于板面温度,所以一直在给换热器表面传递热量。这与辐射制冷换热器与地面的夹角具有相同的规律性;（3）由于不同工况下室外空气流动的不确定性,辐射制冷换热器朝北倾斜不同角度对于对流换热量大小没有明显的影响;（4）随着辐射制冷换热器朝北倾斜角度的增加,辐射制冷换热器与宇宙深空和天空的辐射换热量逐渐减小,并且都在向外散失热量。此外,辐射制冷换热器与宇宙深空在白天的换热量相较于夜晚时间段波动幅度更大。天空有效温度对辐射制冷换热器表面与天空的辐射换热量有着显著的影响。（5）对于本次实验采用的涂敷辐射制冷材料的辐射换热器,朝北倾斜30°的辐射制冷换热器为本实验工况下的最优角度。（3）相比于改变辐射制冷换热器内部结构,辐射制冷换热器表面材料是影响换热器接受太阳辐射热量、地表辐射换热、室外空气对流换热、宇宙深空辐射换热、天空辐射换热的更重要因素。（4）设计并搭建了由辐射换热器与光伏电池板组成的光伏辐射系统。在本实验所处的工况下,光伏辐射系统光伏板板面温度呈现总体下降趋势,并逐渐增大与普通光伏系统板面温度的温差,最大温差达到2.06℃。在一小时内光伏辐射系统平均光电转化效率为14.52%,比普通辐射系统平均光电转化效率13.87%提高0.65%。
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