耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究

程归; 陈晓明; 李兴友

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2178

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究

更新时间：2026-07-22

- 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究
- 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究
- 太阳能学报 2026年47卷第4期页码：782-790
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  福建省自然科学基金（2023J01934）;福建理工大学科研启动基金（GY-Z18005）;南平市科技计划（N2023Y006）
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2178
  中图分类号： TK172
- 网络首发：2026-05-08，
  
  纸质出版：2026
- 稿件说明：
移动端阅览
程归, 陈晓明, 李兴友. 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(4):782-790.

程归, 陈晓明, 李兴友. 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究[J]. 2026, 47(4): 782-790.
程归, 陈晓明, 李兴友. 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(4):782-790. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2178.

程归, 陈晓明, 李兴友. 耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统性能研究[J]. 2026, 47(4): 782-790. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2178.

摘要

为提高微通道分离式热管的能效

提出一种耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统。基于流体体积方法

建立系统的数值计算传热模型

数值研究系统在不同天空有效温度下的换热特性。结果表明

与传统微通道分离式热管系统相比

耦合系统具有更高的工质流速和换热系数

显著提高了系统的制冷功率和能效比（EER）。由于受太阳辐射的影响

耦合系统在夜间的节能收益优于在白天的

相比于传统系统的性能提高率分别为11%~22.7%和6.6%~13.8%。天空有效温度越低

耦合系统的节能效果越显著。此外

探讨辐射制冷换热器面积、风量以及室内空气温度对系统性能的影响。研究发现

辐射制冷换热器面积越大

系统的制冷功率和EER越高。当辐射制冷换热器面积从0.15 m2增加到1.79 m2时

制冷功率由719 W增大到861 W

EER从9.22增大到11.04

两者均提高了19.7%。

Abstract

To enhance the energy efficiency of microchannel separated heat pipes

a microchannel separated heat pipe system coupled with sky radiative cooling has been proposed. A numerical heat transfer model of the proposed system is established based on the volume-of-fluid method. The is characteristics of the system under various effective sky temperatures are numerically studied. The results indicate that compared to traditional microchannel separated heat pipe systems

the coupled system has higher working fluid flow rates and heat transfer coefficients

and therefore higher cooling capacity and energy efficiency ratio （EER）. Due to the influence of solar radiation

energy saving potential by the coupled system is higher at night than in the daytime

with an improvement rate over the traditional system of 11%-22.7% and 6.6%-13.8%

respectively. The lower the effective sky temperature

the higher the energy saving potential can be obtained by the coupled system. Additionally

the influences of radiative cooling heat exchanger area

airflow rate

and indoor air temperature on the performance of the coupled system are discussed. It is found that the larger the radiative cooling heat exchanger area

the higher the cooling capacity and EER can be obtained. As the radiative cooling heat exchanger area increases from 0.15 m² to 1.79 m²

the cooling capacity rises from 719 W to 861 W

and the EER ranges from 9.22 to 11.04

which are increased by 19.7%.

关键词

Keywords

references

张泉. 数据中心节能技术与应用[M]. 2版. 北京: 机械工业出版社, 2023: 6-15.

WANG N B, GUO Y H, YU H X, et al.Investigation on performance enhancement of micro-channel separated heat pipe in data center: a coupled heat-mass-flow characterization approach[J]. Applied thermal engineering, 2024, 248: 123327.

ZHOU F, CHEN J, MA G Y, et al.Energy-saving analysis of telecommunication base station with thermosyphon heat exchanger[J]. Energy and buildings, 2013, 66: 537-544.

张泉, 吴亚凝, 凌丽, 等. 基站用微通道分离式热管换热性能实验研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2016, 43(7): 139-145.

胡张保, 张志伟, 李改莲, 等. 采用微通道蒸发器的分离式热管空调传热性能的试验研究[J]. 流体机械, 2015, 43(11): 68-71.

LING L, ZHANG Q, YU Y B, et al.Experimental study on the thermal characteristics of micro channel separate heat pipe respect to different filling ratio[J]. Applied thermal engineering, 2016, 102: 375-382.

郭晨玥, 潘浩丹, 徐琪皓, 等. 天空辐射制冷技术发展现状与展望[J]. 制冷学报, 2022, 43(3): 1-14.

ZHAI H T, FAN D S, LI Q.Scalable and paint-format colored coatings for passive radiative cooling[J]. Solar energy materials and solar cells, 2022, 245: 111853.

ZHAI Y, MA Y G, DAVID S N, et al.Scalable-manufactured randomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiative cooling[J]. Science, 355(6329): 1062-1066.

WANG X, LIU X H, LI Z Y, et al.Scalable flexible hybrid membranes with photonic structures for daytime radiative cooling[J]. Advanced functional materials, 2020, 30(5): 1907562.

余才锐, 沈冬梅, 何伟, 等. 基于微通道热管和天空辐射制冷技术新型散热方式的试验研究[J]. 太阳能学报, 2020, 41(7): 251-258.

余才锐, 沈冬梅, 何伟, 等. 基于辐射制冷和微槽道热管的相变墙体实验研究[J]. 太阳能学报, 2020, 41(4): 123-128.

严天, 黄志波, 高佳佳, 等. 自力式套管封装相变墙体排热系统及相变简化模型研究[J]. 建筑科学, 2019, 35(4): 22-27.

XU D W, YAN T, XU X H, et al.Study of the characteristics of the separated gravity heat pipe of a self-activated PCM wall system[J]. Energy, 2024, 298: 131237.

YANG L L, WANG G, DUAN S X, et al.Structurally colored photonic crystal biomimetic microstructures for daytime radiative cooling[J]. ACS applied materials & interfaces, 2024, 16(45): 62827-62837.

BRACKBILL J U, KOTHE D B, ZEMACH C.A continuum method for modeling surface tension[J]. Journal of computational physics, 1992, 100(2): 335-354.

KIM M H, BULLARD C W.Air-side thermal hydraulic performance of multi-louvered fin aluminum heat exchangers[J]. International journal of refrigeration, 2002, 25(3): 390-400.

YUE C, ZHANG Q, ZHAI Z Q, et al.CFD simulation on the heat transfer and flow characteristics of a microchannel separate heat pipe under different filling ratios[J]. Applied thermal engineering, 2018, 139: 25-34.

中国气象局气象信息中心气象资料室, 清华大学建筑技术科学系. 中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2005: 1-165.

YD/T2770—2014, 通信基站用热管换热设备技术要求和试验方法[S].

于传波, 张泉, 邹思凯. 数据中心热管背板送风对芯片温度影响的模拟研究[J]. 科学技术与工程, 2023, 23(28): 12091-12100.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

金字塔型内表面太阳能集热管的传热性能的数值研究

微热管工质对MHP-PV/T系统性能影响研究

太阳能-地热道路融雪系统路面传热特性的数值研究

太阳平板集热/储能相变传热的数值模拟

热管置入式墙体在实际建筑中的传热特性研究