CN107421134A

CN107421134A - 太阳能快速加热真空保温箱热水器

Info

Publication number: CN107421134A
Application number: CN201710654965.6A
Authority: CN
Inventors: 张迎秋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2017-12-01

Abstract

本发明涉及一种太阳能快速加热真空保温箱热水器，属节能环保技术领域。包括热水管、上水管、淋浴管，其特征是，快速加热容器安装在透明真空保温箱中，中间设有冷热水隔板，分为冷水区、热水区，在热水管的终端安装暖气片。快速加热容器负载了石墨烯材料和纳米二氧化钛银离子。本发明的有益效果是，加热速度快，石墨烯高效的热传导能力是普通材料的上千倍。透明保温箱真空隔热，热量不能向外传，长时间保持热水温度。产生热水不仅淋浴，还可取暖。经久耐用，长期不损坏。本发明整合真空管太阳能热水器，平板型太阳能热水器和太阳能热水袋的优缺点，利用石墨烯新材料突破性开发新一代太阳能热水器，将有广阔的市场前景。

Description

太阳能快速加热真空保温箱热水器

技术领域

一种太阳能快速加热真空保温箱热水器，属节能环保技术领域。

背景技术

太阳能热水器是利用太阳光将水温加热的装置。目前，市场上太阳能热水器基本分为真空管式太阳能热水器、平板式太阳能热水器和太阳能热水袋三种方式。

真空管式太阳能热水器占据国内95％的市场份额。真空管式太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，利用热水上浮冷水下沉的原理，加热的水变轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，使水产生微循环而达到所需热水。如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。

玻璃真空管太阳能热水器，可细分为全玻璃真空管式、热管真空管式、U型管真空管式，常用的为全玻璃真空管式。其缺点是体积比较庞大，玻璃管易碎，管中容易集结水垢，不能承压运行，管中的水在北方冬季结冰，需冬季放水停用。

平板型太阳能热水器，可分为管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圆管式和热管式。其缺点由于盖板内为非真空，保温性能差，故环境温度较低时集热性能较差，采用辅助加热相对耗电。环境温度低或要求出水温度高时热效率较低。如冻坏需更换整个集热板，仅适合冬天不结冰的南方地区选用。

太阳能热水袋，用帆布或橡胶制作，利用黑色吸热，属于闷晒方式。其缺点是没有保温措施，热得慢，凉得快，在太阳光充足时使用热水效果好，如果白天闷晒，晚上用热水，就会随室外温度的不断降低，热水温度也持续降低。由于太阳能的热利用低，热水袋制作简单，仅在部分农村应用。

发明内容

本发明涉及一种太阳能快速加热真空保温箱热水器，其主体由两种结构组成，外层结构是透明真空保温箱，内层结构是快速加热容器。首次将石墨烯材料和纳米二氧化钛银离子运用在太阳能热水器上，能够利用太阳能量快速将冷水转化为热水，并且保温较长时间，长期保持抗菌状态，方便消费者24小时使用卫生热水。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种太阳能快速加热真空保温热水器，包括上水管、淋浴管、热水管、上水阀门、淋浴阀门、热水阀门、雨洒、自来水，其特征在于：快速加热容器负载石墨烯材料，负载纳米二氧化钛银离子，快速加热容器中间设有冷热水隔板，冷热水隔板的一侧是冷水区，另一侧为热水区，在冷热水隔板上设有导流管，冷水区产生的热水通过导流管进入热水区，在热水区中安装助热器，没有太阳光时给热水区辅助加热，快速加热容器安装在透明真空保温箱内。热水管连接热水出口，在热水管的终端安装暖气片，在暖气片和自来水之间安装增压泵，上水管连接冷水入口，在排气管装有自动阀，快速加热容器的下端设有排污管。太阳能快速加热真空保温热水器的另一种结构为透明真空保温箱内不安装快速加热容器，在透明真空保温箱的内侧设置抗菌吸热膜，抗菌吸热膜代替快速加热容器的功能。

快速加热容器可以用多种材料制作，塑料、橡胶、硅胶如加入黑颜色来制作，加热速度较慢。本发明在制作材料中负载了石墨烯，石墨烯散热比热容小，不会将热量储藏在内，受热后迅速将热量通过“辐射、自然扩散、对流”三种方式散在容器内水中.石墨烯比塑料、橡胶、硅胶散热速度快，导热塑料的导热系数为1-20W/mk，天然橡胶硫化胶的导热系数为0.15-0.21W/mk，硅胶的导热系数为1-3W/mk，石墨烯的导热系数为4000-6600W/mk，相差千万倍。利用石墨烯高效的热传导能力，将太阳能热量迅速转移到水中，使低温水快速加热，以供应家庭生活用水或企事业单位生产用水的需要。

快速加热容器制作材料中负载了纳米二氧化钛银离子，在紫外光的作用下产生活性自由基，将细菌，病毒，微生物等有害有机物彻底分解成无害的CO₂和H₂O，并具有自洁性，不产生二次污染。将水中的烃类、卤代物、羟酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等氧化为CO₂和H₂O等无害物质，还可将重点氯完全脱除。全面改善水质，达到直接饮用的安全标准。纳米二氧化钛银离子水处理无残留，杀菌面广，效力强，无腐蚀，无刺激，无毒，不受有机污物、水质硬软、pH值及温度的影响，而且性能持久，长期有效。

透明真空保温箱由透明材料制作，玻璃、亚克力、有机玻璃、阳光板都可以制作。真空保温箱的形状随快速加热容器的形状来确定，方形、矩形、椭圆形、半球形多种多样。关键是真空，真空度越高加热效果和保温效果越好。阳光穿过透明的真空保温箱，照到快速加热容器石墨烯吸热层上，石墨烯将太阳光能的热量吸收，由于保温箱是真空隔热的，热量不能向外传，只能传给快速加热容器里面的水，使快速加热容器内的水迅速升温。在保持快速加热容器内水温过程中，同样由于保温箱是真空隔热的，热量不能向外传，可以使快速加热容器在不吸热的状态下，很少丧失水温热度，较长时间保持水的温度。

快速加热容器中间设有冷热水隔板，冷热水隔板有两个作用，一是当快速加热容器装满水时，冷热水隔板两边的水温相同，热水管放水时，冷水区仅向热水区输送上层的热水，而下层冷水不动；二是没有阳光，需要用助热器辅助加热时，助热器只给热水区加热，热水区只是快速加热容器容量的二分之一，可以节约能源。

在热水管的终端安装暖气片，在暖气片和自来水之间安装增压泵，保证暖气片热水的正常循环。冬季洗澡的次数相对少一些，利用太阳能取暖，大了说对保护环境有利，小了说经济省钱。长江以南冬季不取暖，其实室内也冷，选择太阳能暖气一举两得，既能洗澡又可提高室内温度。

太阳能快速加热真空保温热水器的另一种结构为透明真空保温箱内不安装快速加热容器，在透明真空保温箱的内侧设置抗菌吸热膜，抗菌吸热膜代替快速加热容器的功能。这种形式不仅节约了快速加热容器的生产成本，而且把透明真空保温箱的内侧作为快速加热容器，也有利于运输、安装方便。

本发明太阳能快速加热真空保温箱热水器的有益效果是：

1、把快速加热容器安装在真空保温箱中，加热快，保温时间长；

2、快速加热容器制作材料中负载了石墨烯，使加热速度提高上千倍；

3、快速加热容器制作材料中负载了纳米二氧化钛银离子，全面改善水质，使洗澡水达到直接饮用的安全标准；

4、热水器与暖气片相结合，既可平日用热水，又能冬季取暖；

5、把太阳能热水器和太阳能热水袋融合一起，创新了快速加热真空保温箱热水器，提高了加热效率，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为加热容器与保温箱结合示意图；

图3为快速加热容器负载功能材料示意图；

图4为透明真空保温箱内层设置抗菌吸热膜示意图。

对各幅附图中的标示说明如下：(1)快速加热容器；(2)透明真空保温箱；(3)上水管；(4)淋浴管；(5)热水管；(6)上水阀门；(7)淋浴阀门；(8)热水阀门；(9)雨洒；(10)自来水；(11)暖气片；(12)增压泵；(13)排气管；(14)热水出口；(15)冷水入口；(16)自动阀；(17)冷水区；(18)导流管；(19)冷热水隔板；(20)助热器；(21)热水区；(22)排污管；(23)石墨烯材料；(24)纳米二氧化钛银离子；(25)抗菌吸热膜。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2、图3所示，快速加热容器1的制作材料负载石墨烯材料23，负载纳米二氧化钛银离子24，快速加热容器1中间设有冷热水隔板19，把快速加热容器1分成两部分，冷热水隔板19的一侧是冷水区17，另一侧为热水区21，在冷热水隔板19上安装导流管18，在热水区21中安装助热器20，在冷水区17和热水区21的上部安装排气管13，在排气管13装有自动阀16，在热水区21中部安装热水管5，热水管5与热水出口14连接，在热水区21下部安装排污管22，在冷水区17安装上水管3，上水管3与冷水入口15连接，快速加热容器1安装在透明真空保温箱2中。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1、图2、图3所示，在上水管3装有上水阀门6，上水管3连接自来水10，在淋浴管4装有淋浴阀门7，在淋浴管4下端装有雨洒9，在热水管5装有热水阀门8，在热水管5的终端安装暖气片11，在暖气片11和自来水10之间安装增压泵12。

实施例三

在实施例一、例二的基础上，如图1、图2、图3、图4所示，在透明真空保温箱2的内侧，设置抗菌吸热膜25。

Claims

1.一种太阳能快速加热真空保温热水器，包括上水管(3)、淋浴管(4)、热水管(5)、上水阀门(6)、淋浴阀门(7)、热水阀门(8)、雨洒(9)、自来水(10)，其特征在于：快速加热容器(1)负载石墨烯材料(23)，负载纳米二氧化钛银离子(24)，快速加热容器(1)中间设有冷热水隔板(19)，冷热水隔板(19)的一侧是冷水区(17)，另一侧为热水区(21)，在冷热水隔板(11)上设有导流管(18)，冷水区(17)产生的热水通过导流管(18)进入热水区(21)，在热水区(21)中安装助热器(20)，没有太阳光时给热水区(21)辅助加热，快速加热容器(1)安装在透明真空保温箱(2)内。

2.根据权利要求1所述的太阳能快速加热真空保温热水器，其特征是，热水管(5)连接热水出口(14)，在热水管(5)的终端安装暖气片(11)，在暖气片(11)和自来水(10)之间安装增压泵(12)，上水管(3)连接冷水入口(15)，在排气管(13)装有自动阀(16)，快速加热容器(1)的下端设有排污管(22)。

3.根据权利要求1所述的太阳能快速加热真空保温热水器，其特征是，太阳能快速加热真空保温热水器的另一种结构为透明真空保温箱(2)内不安装快速加热容器(1)，在透明真空保温箱(2)的内侧设置抗菌吸热膜(25)，抗菌吸热膜(25)代替快速加热容器(1)的功能。