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基于光谱选择性的太阳能集热和辐射制冷综合利用研究取得进展
( 2016-05-04 )

  太阳能集热器在夜间处于闲置状态,而辐射制冷装置在白天无法工作,若能在同一套模块上实现白天太阳能集热和夜间辐射制冷双重功能,则能实现装置的复合功能和全天候工作特性。平板太阳能集热模块和平板辐射制冷模块在结构上具有相似性,同时二者的功能和工作时段具有互补性,这为二者结合于同一套模块提供了可能性。但是太阳能集热和辐射制冷这两种功能在对辐射表面涂层和盖板的光谱特征要求上的差异是二者有机结合的主要矛盾。

  我系中科院太阳能光热中心裴刚教授课题组提出了可同时满足太阳能集热和辐射制冷要求的光谱选择性辐射表面涂层和盖板的光谱选择性原则,基于该光谱选择性辐射表面涂层和盖板的太阳能集热-辐射制冷复合系统(简称集热-制冷复合系统)能在白天进行太阳能集热获得热能,而在夜间进行辐射制冷获得冷能,使综合利用效率大幅提高。项目组初步试制了可满足双重功能的集热-制冷复合表面,并选用全波段高透过率的聚乙烯薄膜作为盖板材料,搭建了集热-制冷复合系统。通过理论和实验研究表明,该复合系统具有良好的白天集热性能和夜间制冷性能,其白天集热效率可达传统太阳能集热系统的80%左右,而夜间辐射制冷的滞止温度可低于环境温度13℃左右,制冷功率约为50W/m2。相关研究成果以“Theoretical and Experimental Study of Spectral Selectivity Surface for Both Solar Heating and Radiative Cooling”发表在SCI期刊《International Journal of Photoenergy》上(DOI: 10.1155/2015/807875),论文第一作者为博士生胡名科。

图2 集热-制冷复合装置实物图

图3 集热-制冷复合表面白天的平衡温度变化曲线(实验与模拟值)

图4 集热-制冷复合表面夜间的平衡温度变化曲线(实验与模拟值)


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