基于相變材料的新型太陽能地暖的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出基于相變材料的新型太陽能地暖，包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，蓄電池組經(jīng)逆變器向貯熱單元供電；貯熱單元包括介質(zhì)箱和為介質(zhì)箱加熱的電加熱器，介質(zhì)箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，貯熱體以液態(tài)相變材料成型，容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)泵，所述地暖管道與循環(huán)泵、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，容置腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，當(dāng)容置腔內(nèi)液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時(shí)，循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動(dòng)；本實(shí)用新型采用液態(tài)相變材料作為熱交換介質(zhì)，同時(shí)在地暖結(jié)構(gòu)中針對(duì)相變材料作出優(yōu)化，使液態(tài)相變材料能更好地用于太陽能供暖。
【專利說明】
基于相變材料的新型太陽能地暖
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及供暖設(shè)施領(lǐng)域，尤其是基于相變材料的新型太陽能地暖。
【背景技術(shù)】
[0002]目前太陽能在供暖設(shè)施領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，采用太陽能發(fā)電并通過電加熱器直熱供暖是較直接的供暖方式，但這種方式需要大功率電加熱器，必須要有足夠大的面積放置太陽能發(fā)電板，才可以提供足夠的電能。但是現(xiàn)實(shí)生活中，對(duì)于越來越多的多層及高層建筑，并沒有如此大的面積來放置太陽能發(fā)電板，使太陽能采集量受到限制，提供的熱量受到限制。
[0003]太陽能供暖常見的另一方案是通過水介質(zhì)蓄熱傳熱，此類系統(tǒng)中提供熱水的裝置有太陽能集熱器、蓄水箱，水管等，目前的水地暖，以溫度不高于60°C的熱水為熱媒，在埋置于地面以下填充層中的加熱管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱整個(gè)地板，通過地面以輻射和對(duì)流的熱傳遞方式向室內(nèi)供熱的一種供暖方式，加熱的介質(zhì)是水，由于水自身的比熱容以及發(fā)生相變的溫度的限制，地暖加熱的水，熱量會(huì)很快散失，導(dǎo)致能效不高，用戶體驗(yàn)不佳。需要對(duì)加熱裝置提供大量的熱能及對(duì)保溫條件有較高要求。導(dǎo)致設(shè)備體積龐大，不容易在小空間場所或是家居環(huán)境中實(shí)施。
[0004]目前蓄熱材料中效果較好的是相變材料，但由于其工作基于相變原理，材料特性在相變過程中會(huì)發(fā)生變化，使得其在熱交換結(jié)構(gòu)有一定的要求，普通的水介質(zhì)太陽能供暖結(jié)構(gòu)不一定能兼容，如何以相變材料為介質(zhì)設(shè)計(jì)太陽能供暖設(shè)備，是一個(gè)研究方向。
[0005]申請?zhí)?015208572210的專利中提出光伏地暖裝置，但該裝置仍以水為介質(zhì)，其設(shè)計(jì)并未針對(duì)液態(tài)相變材料作出優(yōu)化，如簡單地在其結(jié)構(gòu)內(nèi)采用液態(tài)相變材料，有可能因介質(zhì)相變產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提出基于相變材料的新型太陽能地暖，采用液態(tài)相變材料作為熱交換介質(zhì)，同時(shí)在地暖結(jié)構(gòu)中針對(duì)相變材料作出優(yōu)化，使液態(tài)相變材料能更好地用于太陽能供暖。
[0007]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。
[0008]基于相變材料的新型太陽能地暖，所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，所述控制器與太陽能發(fā)電板、逆變器、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板經(jīng)控制器與蓄電池組相連;所述蓄電池組與逆變器相連，蓄電池組經(jīng)逆變器向貯熱單元輸出電力;所述貯熱單元包括介質(zhì)箱和為介質(zhì)箱加熱的電加熱器，所述介質(zhì)箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內(nèi)，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口 ；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內(nèi)設(shè)有與控制器相連的溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測到容置腔內(nèi)液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)栗以驅(qū)動(dòng)貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動(dòng)。
[0009]所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。
[0010]所述循環(huán)栗設(shè)于容置腔的循環(huán)接口處。
[0011]所述太陽能地暖設(shè)有對(duì)外供電接口，所述對(duì)外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經(jīng)逆變器向?qū)ν夤╇娊涌谳敵鲭娏Α?br>[0012]本實(shí)用新型中，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路;該設(shè)計(jì)使得相變材料不易泄露至外部，能有效保證熱交換效果，也有益于安裝環(huán)境的清潔。
[0013]本實(shí)用新型中，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型；該設(shè)計(jì)由于使用了比熱容很大的相變材料，從而大大減小了貯熱體的體積，讓本太陽能地暖無須采用較大的存貯結(jié)構(gòu)容置貯熱介質(zhì)，從而使得本實(shí)用新型所述的太陽能地暖體積較小，便于安裝和實(shí)施，在地暖設(shè)備運(yùn)行中，該大比熱容的相變材料可延長保溫時(shí)間，減少介質(zhì)循環(huán)頻率，節(jié)省電能，延長設(shè)備使用壽命。
[0014]本實(shí)用新型中，所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型，該設(shè)計(jì)通過合理設(shè)計(jì)液態(tài)相變材料的成分配比，使得具備相變特性的聚乙二醇在膨脹石墨中的復(fù)合結(jié)構(gòu)適用于供暖領(lǐng)域，材料具備熱交換應(yīng)用所需的液態(tài)流動(dòng)性，也有較大的比熱容可以蓄積較多的熱能。
[0015]本實(shí)用新型中，所述容置腔內(nèi)設(shè)有與控制器相連的溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測到容置腔內(nèi)液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)栗以驅(qū)動(dòng)貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動(dòng)；由于本實(shí)用新型采用的介質(zhì)為相變材料，當(dāng)溫度上升至閾值時(shí)，材料將相變至具備良好流動(dòng)性的狀態(tài)，在該狀態(tài)下啟動(dòng)循環(huán)栗，把容置腔內(nèi)的高溫度液態(tài)相變材料栗入熱交換回路，能保證熱交換回路的暢通，使得熱交換回路不易堵塞，循環(huán)栗不易故障。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0017]附圖1是本實(shí)用新型的不意圖；
[0018]圖中:1_太陽能發(fā)電板;2-控制器;3-蓄電池組;4-逆變器;5-電加熱器;6-地暖管道;7-循環(huán)栗;11 -介質(zhì)箱;12-溫度傳感器;13-循環(huán)接口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，基于相變材料的新型太陽能地暖，所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板
1、控制器2、蓄電池組3、逆變器4、貯熱單元和供熱組件，所述控制器2與太陽能發(fā)電板1、逆變器4、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板I經(jīng)控制器2與蓄電池組3相連;所述蓄電池組3與逆變器4相連，蓄電池組3經(jīng)逆變器4向貯熱單元輸出電力；所述貯熱單元包括介質(zhì)箱和為介質(zhì)箱加熱的電加熱器5，所述介質(zhì)箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內(nèi)，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內(nèi)設(shè)有與控制器相連的溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測到容置腔內(nèi)液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)栗以驅(qū)動(dòng)貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動(dòng)。
[0020]所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。
[0021]所述循環(huán)栗設(shè)于容置腔的循環(huán)接口處。
[0022]所述太陽能地暖設(shè)有對(duì)外供電接口，所述對(duì)外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經(jīng)逆變器向?qū)ν夤╇娊涌谳敵鲭娏Α?br>[0023]實(shí)施例:
[0024]太陽能發(fā)電板I將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，送往蓄電池組3中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作，控制器2能控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)蓄電池組3起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用，并且能控制循環(huán)栗7和電加熱器5，使得地暖管道6內(nèi)相變材料介質(zhì)能及時(shí)得到加熱，蓄電池組3儲(chǔ)存電能，使地暖在沒有太陽的時(shí)候也能繼續(xù)工作，逆變器4將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，一方面為電加熱器5供電，另一方向也通過對(duì)外供電接口輸出，使通過太陽能產(chǎn)生的電能供其他家用電器使用，最大化利用資源。
[0025]電加熱器5將介質(zhì)箱11中的相變材料介質(zhì)加熱至設(shè)定的溫度后，此時(shí)相變材料介質(zhì)具備良好的流動(dòng)性，溫度傳感器12發(fā)出信號(hào)給控制器2，控制器2接收到信號(hào)后，啟動(dòng)循環(huán)栗7，將已經(jīng)加熱的相變材料介質(zhì)送至地暖管道6，并循環(huán)加熱，使整個(gè)熱交換回路內(nèi)的液態(tài)相變材料貯熱體均升溫，在提升熱交換回路內(nèi)液態(tài)貯熱體流動(dòng)性的同時(shí)，達(dá)到供暖的效果。由于本產(chǎn)品采用的液態(tài)貯熱體是聚乙二醇、膨脹石墨和水三種物質(zhì)的混合溶液，可延長保溫時(shí)間，減少介質(zhì)循環(huán)頻率，節(jié)省電能，且延長設(shè)備使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，所述控制器與太陽能發(fā)電板、逆變器、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板經(jīng)控制器與蓄電池組相連;所述蓄電池組與逆變器相連，蓄電池組經(jīng)逆變器向貯熱單元輸出電力;所述貯熱單元包括介質(zhì)箱和為介質(zhì)箱加熱的電加熱器，所述介質(zhì)箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內(nèi)，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內(nèi)設(shè)有與控制器相連的溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測到容置腔內(nèi)液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)栗以驅(qū)動(dòng)貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述循環(huán)栗設(shè)于容置腔的循環(huán)接口處。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述太陽能地暖設(shè)有對(duì)外供電接口，所述對(duì)外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經(jīng)逆變器向?qū)ν夤╇娊涌谳敵鲭娏Α?br>【文檔編號(hào)】F24D13/04GK205619418SQ201620419106
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】吳建華, 侯耀峰, 陳軒偉
【申請人】廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院