CN107388597A - 一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置 - Google Patents

一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置 Download PDF

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Abstract

一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，包括：柱面透镜聚光器，真空集热管，相变材料，温度传感器，铝箔反光片，电动机，控制器，滚筒，皮带，电源等。其中铝箔反光片两端连接有皮带，其中皮带分布在铝箔反光片两边，皮带中间没有遮挡物，铝箔反光片与皮带缠绕在滚筒上，温度传感器置于真空集热管内部，与相变材料充分接触，当相变材料温度高于设定温度时，温度传感器发送脉冲信号，控制器启动电动机带动滚筒转动，电动机在工作一段时间后，铝箔反光片覆盖在真空集热管上，使太阳能停止加热相变材料，当相变材料温度低于设定温度，使铝箔反光片转到真空集热管正下方后停止电动机。

Description

一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能热水器，特别是涉及一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置。
背景技术
在全球能源紧张、气候恶化，严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在发展中获取优势地位。随着人们节能环保意识的不断加强，太阳能热水器以其安全、节能、环保、卫生、经济，等显著优势，迅速赢得了广大消费者的青睐。
目前常见的太阳能热水器包括集热器、保温水箱、连接管道和支架，保温水箱设置在支架的顶端，集热器设置在支架的前侧，集热器中的真空管倾斜插装在支架前侧下部的托盒和保温水箱之间，连接管道设置在集热器及保温水箱内，用以将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器，这种太阳能热水器的缺点是，含保温水箱，使得热水器体积大，安装不方便，而且受天气或季节变化影响大，供热不稳定。
另一种现有技术是中国专利申请2001310550981.2披露的“一种复合石墨烯相变材料的聚光太阳能热水器装置”，包括柱面透镜聚光器，真空集热管，相变材料，铝槽壁，热水器基板，换热管，铝合金外边框，加强筋，小平台，冷水母管，热水母管。柱面透镜聚光器覆盖在真空集热管的最上方，入射到柱面透镜聚光器的光线汇聚成一条光焦带。柱面透镜聚光器的下部与热水器基板上的铝槽壁相连，两铝槽壁组成两个互成角度对立的平面镜，经过聚光器折射的光线，一部分汇聚投射到在下部的真空集热管上，另一部分没有投射到真空集热管的光线经铝槽壁平面镜反射后投射到真空集热管上，真空集热管内部装有相变材料和U型换热管，热水器基板上设有卡槽，真空集热管固定卡在该卡槽中。这种相变蓄热太阳能热水器不需要保温水箱，安装方便，但是实际使用中存在长时间不使用导致集热管过热的现象，高温使集热管中的相变材料气化，导致集热管内压力增大，造成集热管密封性下降甚至使集热管炸裂。
还有一种现有技术是中国专利申请200910048477.6披露的“带过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器”，包括多根太阳能集热管、进水管、出水管、保温层、多根相变蓄热器和温控阀；各相变蓄热器设置在各太阳能集热管内；所述进水管套在出水管内；所述出水管与相变蓄热器连接；所述温控阀与出水管相连；所述保温层包于出水管、太阳能集热管和出水管的连接口以及太阳能集热管上端的外部。本发明带过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器在出水管上连接温控阀，出水管内热水温度过高时，可由温控阀排出热水，带走过量热能，降低出水管内热水温度。但这种方案存在浪费水资源，排出热水存在回收和安全问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种防过热太阳能相变蓄热热水器，能在长时间不使用时，冷却相变材料，防止相变材料过热，提高太阳能相变蓄热热水器的安全性能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，包括柱面透镜聚光器，真空集热管，相变材料，铝槽壁，吸气带，热水器基板，换热管，换热管翅片，隔热塞，铝合金外边框，加强筋，小平台，冷水母管，热水母管，保温材料，温度传感器，铝箔反光片，电动机，控制器，滚筒，皮带，电源，其中铝箔反光片两端连接有皮带，其中皮带分布在铝箔反光片两边，皮带中间没有遮挡物，铝箔反光片与皮带缠绕在滚筒上。
所述的柱面透镜聚光器覆盖在真空集热管的最上方，材料为高透光率超白玻璃，柱面透镜聚光器上部多个拱形的半圆柱状玻璃连接在一起，柱面透镜聚光器通过定位孔可固定安装在热水器基板的加强筋上面的小平台上，聚光器的下部与热水器基板上的铝槽壁相连，真空集热管内部装有相变材料和U型换热管，热水器基板上设有卡槽，真空集热管固定卡在该卡槽中。
所述的真空集热管封闭端的内管端固定有金属片和吸气带或吸气片，真空集热管内部放置相变材料，真空集热管的出口端有隔热塞，把相变材料和换热管封装在真空集热管中。
所述的换热管为带翅片的铜管或铝管，换热管是弯曲的U管安置于真空集热管中，换热管及其翅片浸没与相变材料中，每支真空集热管的开口端均有隔热塞，换热管在真空集热管外一端与冷水母管联通，冷水母管与自来水管相连，另一端与热水母管联通，热水母管与热水终端管线相连。
所述的相变材料为复合石墨烯水合盐相变材料，其中石墨烯为导热介质，水合盐为水合硫酸盐，水合磷酸盐，水合硝酸盐的一种或三者中的两种或三者的混合物，石墨烯和水合盐的混合比为0.5-5:95-99.5。
所述的滚筒固定在铝合金外边框内部的两端，可在电动机带动下转动。所述的电动机固定在铝合金外边框上，与控制器、温度传感器、电源串联在电路上。所述的温度传感器置于真空集热管内部，与相变材料充分接触，当相变材料温度高于设定温度时，温度传感器发送脉冲信号，控制器启动电动机带动滚筒转动，电动机在工作一段时间后，铝箔反光片覆盖在真空集热管上，使太阳能停止加热相变材料，控制器控制电动机停止工作，当相变材料温度低于设定温度，温度传感器发送信号，控制器再次启动电动机一段时间，使铝箔反光片转到真空集热管正下方后停止电动机，使太阳能得到充分利用。
本发明的有益效果：
1、在太阳能相变蓄热热水器长时间不使用时，冷却相变材料，防止相变材料过热，提高太阳能相变蓄热热水器的安全性能。
2、本发明一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置相对于其他防过热相变蓄热热水器，具有结构简单，方式环保的优点。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1:本发明一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置的半剖面结构示意图：1、柱面透镜聚光器，2、真空集热管，3、相变材料，4、铝槽壁，5、吸气带，6、热水器基板，7、换热管，8、换热管翅片，9、隔热塞，10、铝合金外边框，11、加强筋，12、小平台，13、冷水母管，14、热水母管，15、保温材料，16、温度传感器，17、铝箔反光片，18、电动机，19、控制器，20、滚筒，21、皮带，22、电源。
具体实施方式
参见图1，本发明包括：柱面透镜聚光器1，真空集热管2，相变材料3，铝槽壁4，吸气带5，热水器基板6，换热管7，换热管翅片8，隔热塞9，铝合金外边框10，加强筋11，小平台12，冷水母管13，热水母管14，保温材料15，温度传感器16，铝箔反光片17，电动机18，控制器19，滚筒20，皮带21，电源22。实施时柱面透镜聚光器1覆盖在真空集热管2的最上方，材料为高透光率超白玻璃，柱面透镜聚光器1上部多个拱形的半圆柱状玻璃连接在一起，柱面透镜聚光器1通过定位孔可固定安装在热水器基板6的加强筋12上面的小平台13上，柱面透镜聚光器1的下部与热水器基板6上的铝槽壁4相连，真空集热管2内部装有相变材料3和U型换热管7，热水器基板6上设有卡槽，真空集热管2固定卡在该卡槽中。
所述的真空集热管2封闭端的内管端固定有金属片和吸气带5，真空集热管2内部放置相变材料3，真空集热管2的出口端有隔热塞9，把相变材料3和换热管7封装在真空集热管2中。
所述的换热管7为带翅片8的铜管或铝管，换热管7是弯曲的U管安置于真空集热管2中，换热管7及其翅片8浸没与相变材料中，每支真空集热管2的开口端均有隔热塞9，换热管7在真空集热管2外一端与冷水母管13联通，冷水母管14与自来水管相连，另一端与热水母管13联通，热水母管13与热水终端管线相连。
所述的保温材料15为聚氨酯保温材料或保温石棉。所述的相变材料3为复合石墨烯水合盐相变材料，其中石墨烯为导热介质，水合盐为水合硫酸盐，水合磷酸盐，水合硝酸盐的一种或三者中的两种或三者的混合物，石墨烯和水合盐的混合比为0.5-5:95-99.5。
所述的铝箔反光片17两端连接有皮带21，其中皮带21分布在铝箔反光片17两边，皮带21中间没有遮挡物，铝箔反光片17与皮带21缠绕在滚筒20上。所述的滚筒20固定在铝合金外边框10内部的两端，可在电动机18带动下转动。所述的电动机18固定在铝合金外边框上10，与控制器19、温度传感器16、电源22串联在电路上。所述的温度传感器16置于真空集热管2内部，与相变材料3充分接触，当相变材料3温度高于设定温度时，温度传感器16发送脉冲信号，控制器19启动电动机18带动滚筒20转动，电动机18在工作一段时间后，铝箔反光片17覆盖在真空集热管2上，使太阳能停止加热相变材料3，控制器19控制电动机18停止工作，当相变材料3温度低于设定温度，温度传感器16发送信号，控制器19再次启动电动机18一段时间，使铝箔反光片17转到真空集热管2正下方后停止电动机18，使太阳能得到充分利用。
上述实施例只是说明本发明的技术构思及特点，其目的是让本领域的普通技术人员能够了解本发明的特点并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所进行的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，包括：柱面透镜聚光器，真空集热管，相变材料，铝槽壁，吸气带，热水器基板，换热管，换热管翅片，隔热塞，铝合金外边框，加强筋，小平台，冷水母管，热水母管，保温材料，温度传感器，铝箔反光片，电动机，控制器，滚筒，皮带，电源。其中铝箔反光片两端连接有皮带，其中皮带分布在铝箔反光片两边，皮带中间没有遮挡物，铝箔反光片与皮带缠绕在滚筒上。
2.据权利要求1所述的一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，其特征在于所述的滚筒固定在铝合金外边框内部的两端，可在电动机带动下转动。
3.据权利要求1所述的一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，其特征在于所述的电动机固定在铝合金外边框上，与控制器、温度传感器、电源串联在电路上。
4.据权利要求1所述的一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，其特征在于所述的温度传感器置于真空集热管内部，与相变材料充分接触，当相变材料温度高于设定温度时，温度传感器发送脉冲信号，控制器启动电动机带动滚筒转动，电动机在工作一段时间后，铝箔反光片覆盖在真空集热管上，使太阳能停止加热相变材料，控制器控制电动机停止工作，当相变材料温度低于设定温度，温度传感器发送信号，控制器再次启动电动机一段时间，使铝箔反光片转到真空集热管正下方后停止电动机。
5.据权利要求1所述的一种复合石墨烯相变材料的防过热聚光太阳能热水器装置，其特征在于相变材料为复合石墨烯水合盐相变材料，其中石墨烯为导热介质，水合盐为水合硫酸盐，水合磷酸盐，水合硝酸盐的一种或三者中的两种或三者的混合物，石墨烯和水合盐的混合比为0.5-5:95-99.5。
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