本發(fā)明涉及建筑能源管理與熱能利用領(lǐng)域，特別涉及一種換熱器、空天輻射角模型及換熱效率評估方法。
背景技術(shù)：
1、隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備和電子器件功率密度的不斷提升，高效散熱已成為保障設(shè)備穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素之一。目前，廣泛使用的散熱裝置主要依賴自然或強制對流的方式將熱量直接排放至周圍環(huán)境中，例如風冷換熱器、翅片式換熱器以及風扇輔助冷卻系統(tǒng)等。然而，此類傳統(tǒng)散熱方式存在諸多局限性。
2、傳統(tǒng)換熱器在工作過程中主要依賴于對流散熱，大量廢熱直接釋放到大氣中，在局部區(qū)域形成顯著的熱污染，進而加劇城市熱島效應(yīng)，影響生態(tài)環(huán)境與居民生活質(zhì)量。其次，受限于空氣導(dǎo)熱系數(shù)低、傳熱效率有限等因素，常規(guī)對流散熱方式在高熱流密度應(yīng)用場景下難以滿足日益增長的散熱需求，導(dǎo)致設(shè)備溫度升高，穩(wěn)定性下降，甚至引發(fā)安全隱患。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的是提出一種換熱器、空天輻射角模型及換熱效率評估方法，能夠耦合自然對流與空天輻射制冷，提高散熱效率、緩解城市熱島效應(yīng)。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一些實施例提出一種換熱器，包括：
3、主體部，具有中空腔室，中空腔室內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流通道，主體部設(shè)有進口和出口，進口和出口均連通導(dǎo)流通道；
4、翅片，連接于主體部的相對兩側(cè)，且分別朝相反的方向凸出于主體部；
5、其中，沿翅片的凸出方向，翅片遠離主體部的一側(cè)的厚度小于靠近主體部的一側(cè)的厚度。
6、在一些實施例中，沿豎直方向，翅片間隔分布。
7、在一些實施例中，翅片沿水平方向凸出于主體部。
8、在一些實施例中，沿豎直方向，由翅片遠離主體部的一側(cè)到靠近主體部的一側(cè)，翅片的厚度逐漸增大。
9、在一些實施例中，翅片被豎直平面所截的區(qū)域為等腰三角形；和/或，
10、翅片為錐形，其斜率范圍為2.7~3.7。
11、在一些實施例中，翅片沿凸出方向的長度為y，該翅片到其下方相鄰的翅片的距離為d，y和d的關(guān)系滿足：
12、y=pd，其中，p的范圍為0.8≤p≤1.2。
13、在一些實施例中，沿豎直方向，出口位于進口的下方。
14、在一些實施例中，中空腔室內(nèi)設(shè)有多個間隔分布的隔離模塊，多個隔離模塊將導(dǎo)流通道分為多個導(dǎo)流支路，多個導(dǎo)流支路相互連通。
15、在一些實施例中，主體部被豎直平面所截的截面為矩形，翅片的沿主體部的厚度方向凸出，主體部的長度a、寬度b、厚度c的關(guān)系滿足：
16、70c≤b≤a。
17、本發(fā)明第二方面的實施例提出一種散熱系統(tǒng)，包括上述任一項的換熱器，散熱系統(tǒng)至少包括兩個相對分布的換熱器，其中，沿其中一個換熱器到另一個換熱器的方向，兩個換熱器的主體部之間的距離為 2l，主體部在豎直方向上的高度為 h，翅片沿凸出方向的長度為 y滿足：
18、 y=q[h/(l-m)x-hm/(1-m)]， q的范圍為 0.8≤q≤1.2。
19、本發(fā)明第三方面的實施例提出一種換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型，用于太陽部分照射于換熱器系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求10的散熱系統(tǒng)，換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型具有對應(yīng)分別對應(yīng)相鄰兩個換熱器的s3面和s5面，以及夾設(shè)于s3面和s5面之間相互平行且間隔的s1面和s2面，s6面與s2面共面，s6面位于s3面和s2面之間，s6面和s3面適于被太陽照射，s3面、s1面、s5面、s2面與s6面依次首尾相接，且其被豎直平面所截的輪廓圍合成平行四邊形，換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型包括至少一種以下關(guān)系：
20、x1,2為由s1面輻射出去的熱量落到s2面上的百分比，
21、；
22、和/或，x1,3為由s1面輻射出去的熱量落到s3面上的百分比，
23、；
24、和/或，x1,5為由s1面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
25、；
26、和/或，x1,6為由s1面輻射出去的熱量落到s6面上的百分比，
27、；
28、和/或，x2,3為由s2面輻射出去的熱量落到s3面上的百分比，
29、；
30、和/或，x2,5為由s2面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
31、；
32、和/或，x3,5為由s3面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
33、；
34、和/或，x3,6為由s3面輻射出去的熱量落到s6面上的百分比，
35、；
36、和/或，x5,6為由s5面輻射出去的熱量落到s6面上的百分比，
37、；
38、其中，是換熱器的間距 2l和高度 h的比值；
39、。
40、本發(fā)明第四方面的實施例提出一種換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型，用于太陽全部照射于換熱器系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求10的散熱系統(tǒng)，換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型具有對應(yīng)的相鄰兩個換熱器，其中一個換熱器對應(yīng)s5面，另一個換熱器對應(yīng)s3面和s4面，s3面與s4面共面，其中s3面能夠被太陽照射，s4面不受太陽照射，s1面夾設(shè)于s3面和s5面之間，s2面夾設(shè)于s4面和s5面之間，s4面、s3面、s1面、s5面與s2面依次首尾相接，且其被豎直平面所截的輪廓圍合成平行四邊形，換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型包括至少一種以下關(guān)系：
41、x1,2為由s1面輻射出去的熱量落到s2面上的百分比，
42、；
43、和/或，x1,3為由s1面輻射出去的熱量落到s3面上的百分比，
44、；
45、和/或，x1,4為由s1面輻射出去的熱量落到s4面上的百分比，
46、；
47、和/或，x1,5為由s1面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
48、；
49、和/或，x2,3為由s2面輻射出去的熱量落到s3面上的百分比，
50、；
51、和/或，x2,4為由s2面輻射出去的熱量落到s4面上的百分比，
52、；
53、和/或，x2,5為由s2面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
54、；
55、和/或，x3,5為由s3面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
56、；
57、和/或，x4,5為由s4面輻射出去的熱量落到s5面上的百分比，
58、；
59、其中，是換熱器的間距 2l和高度 h的比值；
60、；
61、；
62、；
63、。
64、本發(fā)明第五方面的實施例提出一種散熱系統(tǒng)效率評估方法，包括上述任一項的換熱器系統(tǒng)與空天輻射角的計算模型。
65、根據(jù)上述實施例，本發(fā)明的有益效果是：
66、本發(fā)明的換熱器包括主體部和翅片。主體部作為換熱器的基底，用于設(shè)置導(dǎo)流通道、連接翅片。主體部可以采用鋁合金材料制造，具有良好的導(dǎo)熱性能和輕質(zhì)特性。在一些實施例中，主體部為較薄的板件，例如長為1m、寬為1m、厚度為1cm的板件。主體部具有中空腔室，中空腔室內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流通道，以促進流體在內(nèi)部的流動并提高換熱效率。主體部設(shè)有進口和出口，進口和出口均連通導(dǎo)流通道。具體的，進口和出口連通導(dǎo)流通道和外界環(huán)境，確保流體可以順暢地進出，以利于換熱器的換熱。
67、翅片連接于主體部的相對兩側(cè)，且分別朝相反的方向凸出于主體部。其中，沿翅片的凸出方向，翅片遠離主體部的一側(cè)的厚度小于靠近主體部的一側(cè)的厚度。翅片遠離主體部的一側(cè)更薄，有助于熱量更快地傳遞到外表面，提升表面溫度均勻性，從而增強輻射能力。此外，這種設(shè)計不僅增加了換熱器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還優(yōu)化了熱量傳遞路徑，使得熱量能夠更加均勻地分布到翅片表面，進而通過自然對流和輻射冷卻實現(xiàn)高效散熱。
68、綜上，本發(fā)明的換熱器通過主體部與翅片的協(xié)同結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了自然對流與空天輻射制冷的高效耦合。主體部內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流通道，促進空氣在中空腔室內(nèi)的自然流動，增強對流換熱效率。同時，翅片沿豎直方向呈梯度變薄設(shè)計，不僅增加了散熱表面積，還優(yōu)化了熱量向表面的傳遞路徑，使熱量更均勻地分布于翅片外表面，從而提升其向天空發(fā)射紅外輻射的能力，強化空天輻射冷卻效果。兩者的結(jié)合使得換熱器在無需額外能耗的情況下，顯著提高整體散熱效率。此外，當該裝置應(yīng)用于建筑物時，可有效降低建筑表面溫度，減少向環(huán)境中的熱量排放，從而在城市尺度上緩解因建筑密集導(dǎo)致的熱島效應(yīng)，具有良好的生態(tài)效益。故本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)簡單可靠，單位占地面積小，能有效利用空天輻射制冷過程，無需額外能耗，顯著降低建筑能耗和環(huán)境熱危害，具有良好的經(jīng)濟性和實用性。
69、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。