[发明专利]昼夜辐射换热高效热存积装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种能昼夜对自然辐射能进行辐射换热并可以获得高效热存积的装置。

(二)背景技术

目前的太阳能热水器如果不附加其它能源，只能在白天有太阳的时候吸收太阳的热量才能供应热水，而在阴天、夜间就不能吸收外界的热量供应热水，在冬季甚至还需采取防冻措施。

一切温度高于绝对零度的物体都是辐射源。因其浩瀚如海，无所不在，是自然资源中不可低估的能源。自然辐射能所指的是自然界中，一切非人为的、无意提供的、物质自身潜在的辐射能。以往，自然辐射能中除了太阳能外，人们只定性地承认其存在，而无定量的概念，将其作为热源加以利用的研究，尚涉足甚浅。迄今，人们只关注太阳能的利用，为实现太阳辐射换热热存积，采取了加大接收面、高通选择性吸收特性的表面膜。正因对夜间自然辐射能的实用价位不甚了解，当然不会刻意探求对其吸收。倘以高通表面吸收膜兼顾昼夜、寒暑的全天候的集热装置，则强其所难了。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种昼夜辐射换热高效热存积装置，可以在昼夜对自然辐射能进行辐射换热且获得高效热存积，在阴天、夜间都能吸收外界的自然辐射能并供应热量。

本发明的技术方案是提供一种昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：包括内部装有工质的吸收器，该吸收器之外部罩有透明罩，透明罩与吸收器之间形成真空层，透明罩后下方装有抛物面反射器，该吸收器具有粗糙表面，该吸收器、透明罩和反射器表面分别设有不同的具有带阻滤波特性的附膜。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该吸收器、透明罩都是薄壳结构。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该吸收器可采用高导热率的材质。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该吸收器外表面为布满规则形状盲孔之粗糙表面。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该吸收器表面设的附膜为均匀、严密钝化的金属发黑膜，该透明罩和反射器表面设的附膜分别为透明的锗化合物膜及金属氧化膜。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该透明罩采用有机透明材料，其透过率特性为带阻滤波特性。

所述的昼夜辐射换热高效热存积装置，其特征是：该反射器相对透明罩的表面为镜面抛光，其表面附膜反射率特性为带阻滤波特性，背面附设低通吸收特性表面膜。

本发明的昼夜辐射换热高效热存积装置的理论依据如下所述：

实现全天候集热，即在无任何附加能源的条件下，仅从空间通过辐射换热吸热。第一点质疑就是热源何在。白昼，太阳是高温辐射源，毋庸置疑。黑夜，传统观念认为夜间没有阳光，也就没有能源，使之运行无疑是第一类永动机的遐想。退一步讲，既使集热器剩余有白天热能，也不足以维持夜间作功，由其它装置储存太阳能另当别论，否则依然难避第二类永动机之嫌。在夜间采取辅助电热实乃当前太阳能热水器的无奈。

假设黑夜存在辐射源，也只能是低温(普遍低于吸热面的温度)的周围空间的漫射源。若基于传导或对流使热力系达到热平衡只能是吸热面散热，其结果与目的相悖，既使借助真空也封锁不住辐射。似乎本目的的实现仍陷入了第二类永动机的歧途，即不可能把热从低温物体转到高温物体，而不引起其它变化(热力学第二定律)。这就是第二点质疑一何以集热。

I.自然辐射能

众所周知，红外辐射只是电磁辐射的一部分，如[表1]。

空间环境包括远到宇宙天体，近到地球—大气系统，甚至被讨论物体的临近局域，整个范围内的辐射能都以物体之间相互的投射辐射和散射辐射(折射、反射)形式输运。

1.宇宙空间：

宇宙空间的一切天体成员都具有不同密度的辐射。月亮的辐射能量主要是反射的太阳能，自身辐射很微弱。恒星和行星之照度更微弱，所有星对地球的照度只有无月夜空的1/4，说明太空也有辐射，这是星际空间的各种分子、原子及尘埃自身辐射和对太阳光的反射而致。太阳是对地球投射辐射的主体。79年国际将太阳常数确定为1.367kw/m²。其光谱辐射特性见图2，于图2中，横坐标为波长，纵坐标为光谱辐照度，其中的曲线1、2、3分别为大气层外的太阳辐照度曲线、标准海平面太阳辐照度曲线、5900K黑体的辐射曲线。

与大气质量相关，在中纬地区正午，地面接受的太阳能约为1kw/m²。

大气层以外的宇宙空间的所有辐射源的辐射能级归纳如[表2]。

2.地球—大气系统