一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置

技术领域

本发明涉及辐射供冷系统的末端装置，特别是一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置。

背景技术

辐射空调系统由于具有改善室内环境舒适性以及实现建筑节能的潜力，越发受到重视。可是传统的辐射空调系统在供冷时受限于防结露问题，需要严格控制辐射冷表面温度高于室内空气露点温度，制约了系统供冷量的提高。同时，传统的辐射空调系统对室内进行无差别的辐射供冷，除了室内人员外，室内其他无关物体如墙体、家具也会被冷却，这在一定程度上增加了系统承担的总冷负荷，造成了能量的浪费。因此，发明一种可定向辐射供冷的抗结露辐射空调系统，解决辐射空调系统结露问题，并能实现辐射冷量的有效利用，对促进建筑节能具有重要意义。

中国专利申请公布号CN 104764346 A，发明专利名称为：辐射板结构及辐射板换热器，该发明公开了一种辐射板结构，包括反射组件、中心管组件和调节组件，所述反射组件安装在所述中心管组件上，且所述中心管组件位于所述反射组件的焦点位置，所述调节组件安装在所述反射组件上，所述调节组件能调节所述反射组件的朝向。该发明可通过调节反射组件朝向实现对不同方向进行定向辐射供冷的功能。

现有的辐射供冷装置往往只具备全局辐射供冷或定向辐射供冷功能，供冷模式单一，更无法实现对辐射供冷的集中或分散程度进行连续调节，并且防结露的要求制约了辐射供冷装置单位面积供冷量的提高。虽然有技术提出采用空气层或真空层将辐射冷表面与室内潮湿空气分隔开以避免结露，但并未进一步考虑辐射冷表面的低温冷辐射可能会使非冷却表面温度降低到室内露点以下的可能，仍存在一定的结露风险。

发明内容

技术问题：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置。

技术方案：

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置，其特征在于，包括反射板，第一转动连接件，转轴，连接结构，第二转动连接件，固定结构，金属管，长波辐射透过管，密封件和密闭空气层；所述长波辐射透过管套装在金属管外侧而不与金属管直接接触，并与金属管同轴；所述密封件设置在长波辐射透过管的两侧；所述金属管，长波辐射透过管和密封件共同包围着密闭空气层。

所述反射板，包括反射面板，吊环和转动套筒；所述吊环，包括吊环支座和吊环孔；所述转动套筒，包括圆柱套筒和套筒孔。所述吊环安装在反射面板一侧的上表面，所述转动套筒则安装在反射面板的另一侧；所述吊环孔为圆孔和套筒孔均为圆孔；所述套筒孔的半径与第一转动连接件外径相匹配。

作为优选，所述反射板由对长波辐射反射率高的材料制成，并且反射板下表面涂有提高长波辐射反射率的涂料，反射板上表面涂有提高长波辐射发射率的涂料。

作为优选，所述反射面板的横截面可以是直线、抛物线或波浪线。

作为优选，所述反射板通过反射板吊环吊装；所述反射面板可通过调节反射板吊环的空间位置实现绕转轴转动。

所述连接结构，包括连接框架，转轴连接孔，金属管连接孔和U型槽；所述转轴连接孔为圆孔，半径与转轴外径相匹配，并与转轴连接；所述金属管连接孔为圆孔或长圆孔，圆弧半径略小于第二转动连接件的外径；所述金属管连接孔中沿连接结构厚度方向设置有U型槽；所述U型槽槽宽与第二转动连接件厚度相匹配；U型槽槽深与金属管连接孔圆弧半径之和与第二转动连接件的外径相匹配。

作为优选，所述连接结构由导热系数小于2.0W/(m·K)的材料制成。

所述支座结构，包括支座，支座孔和支座轴；所述支座结构可通过但不限于支吊架方式固定；所述支座孔为圆孔，半径大小由金属管的管径以及覆盖在金属管外表面上的保温层的厚度共同决定；所述支座轴在支座结构的一侧沿着支座结构的厚度方向向外突出形成；支座轴为空心圆柱，内径与支座孔半径相同。

所述第一转动连接件安装在转轴外侧、圆柱套筒的内侧；所述第二转动连接件安装支座轴外侧、U型槽内侧。

所述长波辐射透过管由对长波辐射透过率大于50％并且导热系数低的硬质材料制成，包括但不限于透红外玻璃和透红外陶瓷。

所述密闭空气层中充入干燥的空气、氮气或氩气等惰性气体，或者抽真空；

所述金属管与密闭空气层直接接触部分的外表面涂有提高长波辐射发射率的涂料，其他外表面由保温材料覆盖。

作为优选，所述金属管由铜材制成，内部通有温度较低的水、制冷剂或纳米流体等。

技术思路：

首先，本发明通过长波辐射透过管将低温金属管与室内潮湿空气分隔开，并把低温金属管内置于干燥的密闭空气层或真空层中，避免了辐射供冷装置结露，因而本发明可采用较低温度的冷冻水以提高系统的单位面积辐射供冷量。其次，长波辐射透过管对4-12μm波长范围内的热辐射的透过率高，保证了辐射供冷装置与室内人员有效的辐射换热。再次，硬质的长波辐射透过管提高了辐射供冷系统的整体强度和可靠性，降低了系统维护成本，并为密闭空气层抽真空提供了条件。此外，本发明可通过调节左、右两块反射面板的朝向和两块反射面板间夹角的大小，对来自金属管的冷辐射的反射方向和反射区域大小进行控制，从而实现全局辐射供冷和定向辐射供冷模式的切换。同时在金属管保持不动的条件下，辐射供冷装置整体不仅可以通过调整与金属管的距离进一步调节反射辐射作用区域的大小，以更好地实现定向辐射供冷；还可实现对反射板表面结露风险的控制，避免结露。

技术优势：

与现有技术相比，本发明一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置的有益效果为：

1.本发明有效避免了辐射制冷装置的结露，改善了室内环境的卫生条件。一方面长波辐射透过管将低温金属管主体部分与室内潮湿空气分隔开，并把低温金属管主体部分内置于干燥的密闭空气层或真空层中；另一方面低温金属管上并未与任何活动构件直接相连，确保低温金属管外露部分均可覆盖保温材料；这两方面共同保证了低温金属管不发生结露。同时反射板接收到来自金属管的冷辐射后，温度有降低到室内露点以下的可能，本发明可通过调节反射板与金属管的距离降低反射板结露的风险，进一步保证辐射制冷装置整体均不发生结露。

2.由于本发明中密闭空气层是一个有限体积的闭口系统，维持密闭空气层的干燥相对于维持室内整体环境的干燥更容易实现，在防止辐射供冷系统结露的前提下，可大量节省空调系统的除湿能耗。

3.本发明采用的硬质长波辐射透过管提高了辐射供冷系统的整体强度和可靠性，降低了系统维护成本，并为密闭空气层抽真空提供了条件，有利于在不发生结露的条件下进一步降低系统的冷冻水供水温度，提高系统的单位面积辐射供冷量。

4.本发明通过调节反射面板的旋转角度可以实现对来自金属管的冷辐射的反射方向和反射区域大小的有效控制，进而实现对定向辐射供冷的位置和区域大小的调节，减少了无效辐射供冷，实现了辐射冷量的精准利用，提高了能量利用率，进一步实现节能。

5.本发明可根据不同应用场景甚至是室内人员的空间分布，对反射辐射的集中或分散程度进行连续调节，从而实现全局辐射供冷和定向辐射供冷两种模式之间的相互切换，增加了空调系统的灵活性。

附图说明

图1为本发明一个可选实施例的立体图。

图2为本发明一个可选实施例的结构分解图。

上述附图中：

100——反射板；

110——反射面板；

120——吊环；

121——吊环支座；122——吊环孔；

130——转动套筒；

131——圆柱套筒；132——套筒孔；

200——第一转动连接件；

300——转轴；

400——连接结构；

410——连接框架；420——转轴连接孔；430——金属管连接孔；440——U型槽；

500——第二转动连接件；

600——支座结构；

610——支座；620——支座孔；630——支座轴；

700——金属管；

800——长波辐射透过管；

900——密封件；

1000——密闭空气层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2，本发明的一个可选实施例中，一种多工作模式的抗结露辐射供冷装置，其特征在于，包括反射板(100)，第一转动连接件(200)，转轴(300)，连接结构(400)，第二转动连接件(500)，固定结构(600)，金属管(700)，长波辐射透过管(800)，密封件(900)和密闭空气层(1000)；所述长波辐射透过管(800)套装在金属管(700)外侧而不与金属管(700)直接接触，并与金属管(700)同轴；所述密封件(900)设置在长波辐射透过管(800)的两侧；所述金属管(700)，长波辐射透过管(800)和密封件(900)共同包围着密闭空气层(1000)。

所述反射板(100)，包括反射面板(110)，吊环(120)和转动套筒(130)；所述吊环(120)，包括吊环支座(121)和吊环孔(122)；所述转动套筒(130)，包括圆柱套筒(131)和套筒孔(132)；所述吊环(120)安装在反射面板(110)一侧的上表面，所述转动套筒则安装在反射面板(110)的另一侧；所述吊环孔(122)和套筒孔(132)均为圆孔；所述套筒孔(132)的半径与第一转动连接件(200)外径相匹配。

在一个可选的实施例中，所述反射面板(110)的横截面是直线。在其他可选的实施例中，所述反射面板(110)的横截面可以是抛物线、波浪线或其他任意形状。

在一个可选的实施例中，所述反射板(100)通过吊环(120)吊装；所述反射面板(110)可通过调节吊环(120)的空间位置实现绕转轴(300)转动。在其他可选的实施例中，所述反射板(100)可采用其他机械或人工的方式进行调节。

进一步的，反射板(100)整体可以基于转动套筒(130)并通过第一转动连接件(200)实现绕转轴(300)旋转；通过调节吊环(120)的空间位置可以实现对反射板(100)旋转角度的调节，从而实现对左、右两块反射面板(110)间夹角的调整。

作为优选，所述反射板(100)由对长波辐射反射率高的材料制成，并且反射板(100)下表面涂有提高长波辐射反射率的涂料，一方面使辐射冷量更多地被反射到人员活动区，使冷量得到更有效的利用；另一方面减少反射板(100)对冷辐射的吸收，避免反射板(100)温度过低而出现结露；同时反射板(100)上表面涂有提高长波辐射发射率的涂料，增强反射板(100)与环境的辐射换热，使反射板(100)温度升高并进一步降低结露的风险。

所述连接结构(400)，包括连接框架(410)，转轴连接孔(420)，金属管连接孔(430)和U型槽(440)；所述转轴连接孔(420)为圆孔，半径与转轴(300)外径相匹配，并与转轴(300)连接；所述金属管连接孔(430)为圆孔或长圆孔，圆弧半径略小于第二转动连接件(500)的外径；所述金属管连接孔(430)中沿连接结构(400)厚度方向设置有U型槽(440)；所述U型槽(440)槽宽与第二转动连接件(500)厚度相匹配；U型槽(440)槽深与金属管连接孔(430)圆弧半径之和与第二转动连接件(500)的外径相匹配。

进一步的，连接结构(400)基于转轴连接孔(420)与转轴(300)进行连接，并且连接结构(400)可以基于U型槽(440)并通过第二转动连接件(500)实现绕金属管(700)旋转，从而实现对辐射面板朝向的调整；同时在金属管(700)保持不动的条件下，连接结构(400)可以基于U型槽(440)调节与金属管(700)的距离，并配合反射面板(110)间的夹角进一步调节反射辐射在空间的分布。

作为优选，所述连接结构由导热系数小于2.0W/(m·K)的材料制成。

所述长波辐射透过管(800)由对波长在4-12μm范围的辐射透过率大于50％并且导热系数低的硬质材料制成，包括但不限于透红外玻璃和透红外陶瓷。

作为优选，所述长波辐射透过管(800)由SCHOTT公司生产的红外硫系玻璃制成，对波长在4-12μm范围的辐射内部透过率达到98％以上。

在一个可选的实施例中，所述密闭空气层(1000)为真空层。在其他可选的实施例中，所述密闭空气层(1000)中可以充入干燥的空气、氮气或氩气等惰性气体。

所述金属管(700)与密闭空气层(1000)直接接触部分的外表面涂有提高长波辐射发射率的涂料，其他外表面由保温材料覆盖。

作为优选，所述金属管(700)由铜材制成，内部通有温度较低的水、制冷剂或纳米流体等。

所述支座结构(600)，包括支座(610)，支座孔(620)和支座轴(630)；所述支座结构(600)可通过但不限于支吊架方式固定；所述支座孔(620)为圆孔，半径大小由金属管(700)的管径以及覆盖在金属管(700)外表面上的保温层的厚度共同决定；所述支座轴(630)在支座结构(600)的一侧沿着支座结构(600)的厚度方向向外突出形成；支座轴(630)为空心圆柱，内径与支座孔(620)半径相同。

所述第一转动连接件(200)安装在转轴(300)外侧、圆柱套筒(131)的内侧；所述第二转动连接件(500)安装支座轴(630)外侧、U型槽(440)内侧。

在全局辐射供冷模式下，连接结构(400)调节至垂直状态，而反射板(100)调节至水平状态，自金属管(700)向外发出的冷辐射通过反射板(100)反射到更远处，增加了辐射所覆盖的区域，从而实现全局辐射供冷。此外，在金属管(700)保持不动的条件下，辐射供冷装置整体还可以根据应用场景的不同，沿着U型槽(440)滑动，调节反射板(100)与金属管(700)的距离，以进一步调节反射辐射的反射区域大小，从而更好地实现全局辐射供冷。

在定向辐射供冷模式下，连接结构(400)可根据人员的具体位置绕支座轴(630)旋转以调节反射板(100)的朝向，使反射辐射的方向主要朝向室内人员；同时通过调节吊环(120)的空间位置，可对左、右两块反射板(100)的夹角进行调整，从而实现对反射辐射的反射区域大小的调整，使反射辐射更集中于人员活动区，从而实现定向辐射供冷，减少了无效辐射供冷，实现了辐射冷量的精准利用。此外，在金属管(700)保持不动的条件下，辐射供冷装置整体还可以根据应用场景的不同，沿着U型槽(440)滑动，调节反射板(100)与金属管(700)的距离，以进一步调节反射辐射作用区域的大小，以更好地实现定向辐射供冷。