CN109915896A - 一种节能石墨烯地暖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能石墨烯地暖装置，包括管体、挤塑板和金属导热板，挤塑板板面上设置有若干个相通第一U形槽，金属导热板板面上设置有若干个相通的第二U形槽，金属导热板的板面和挤塑板的板面连接，第一U形槽和第二U形槽之间形成密闭的空腔，管体安装在空腔内；管体为绝缘管，管体内填充有导电液，导电液按照重量百分比包括以下组分：10‑20份的多壁碳纳米管、10‑15份的石墨烯纳米片、1.5‑2份的分散剂、24‑32份的乙二醇、60‑80份的水。本发明提供的节能石墨烯地暖装置，同时导电液具有储热功能，降低了电力的损耗，节省能源，具有安装功率低、储热节能、使用寿命长等优点。

Description

一种节能石墨烯地暖装置

技术领域

本发明涉及一种地暖管，尤其涉及一种节能石墨烯地暖装置。

背景技术

中国作为世界上人口最多的国家，幅员辽阔，南北跨度数千公里，漫漫冬季，我国华北、西北及东北地区，摄氏最低温度往往超过零下30℃。冬季采暖成为我国北方居民安全渡寒、确保身体健康的重要手段。电空调在零下 10℃左右便不能正常启动，因而长期以来，锅炉集中式水蒸气供暖便成为我国北方家庭和各类公共场所首选。随着我国国民经济发展及社会文明进程，传统的锅炉集中式水蒸气供暖的缺陷越来越明显，例如投资巨大、能源消耗大、环境污染严重，因此目前电地暖越来越受到重视。但是目前的电地暖对于电力的消耗较高，节能效果还是较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种节能石墨烯地暖装置，其通过具有储热功能的导电液降低电力消耗，解决了电地暖节能效果较差的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种节能石墨烯地暖装置，包括管体、挤塑板和金属导热板，所述挤塑板板面上设置有若干个相通第一U 形槽，所述金属导热板板面上设置有若干个相通的第二U形槽，所述金属导热板的板面和挤塑板的板面连接且第一U形槽和第二U形槽位置相适应，所述第一U形槽和第二U形槽之间形成密闭的空腔，所述管体安装在所述空腔内；

所述管体为绝缘管，所述管体内填充有导电液，所述导电液按照重量百分比包括以下组分：10-20份的多壁碳纳米管、10-15份的石墨烯纳米片、1.5-2 份的分散剂、24-32份的乙二醇、60-80份的水。乙二醇可以降低热量损耗，还可以作为防冻剂。多壁碳纳米管和石墨烯纳米片用于导电加热。

作为优选，所述管体的材料为耐高温高分子塑料。

作为优选，所述管体的两端安装有电极管，所述电极管的两侧连接有橡胶封头。

作为优选，所述管体、挤塑板和金属导热板组成一个供暖单元，当所述供暖单元为多个时还包括有接线盒，所述接线盒上设置有复数个接头，所述接线盒与所述电极管电性连接。

作为优选，所述导电液还包括金属杂质，所述金属杂质包括铁、钴、镍、铜、锌，所述金属杂质中铁的含量≤10ppm，所述钴、镍、铜、锌的含量均≤ 5ppm。

作为优选，所述导电液的粘度＜1000mPa·s。

本发明的有益效果：本发明提供的节能石墨烯地暖装置，相对于传统的集中供暖不需要额外设置锅炉，降低供暖系统占据的空间，节省了能源，同时导电液具有储热功能，降低了电力的损耗，节省能源。本发明提供的节能石墨烯地暖装置安装功率低、储热节能、使用寿命长，并能在-45～80℃状态下快速起动，且温度均匀，具有安全环保、耐老化、耐腐蚀等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的管体的结构示意图；

其中：1.管体，2.挤塑板，3.金属导热板，4.第一U形槽，5.第二U形槽，6.电极管，7.橡胶封头，8.接线盒。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种节能石墨烯地暖装置，包括管体1、挤塑板2和金属导热板3。管体1、挤塑板2和金属导热板3组成一个供暖单元。

挤塑板2板面上设置有若干个相通的第一U形槽4，金属导热板3板面上设置有若干个相通的第二U形槽5。金属导热板3的板面和挤塑板2的板面连接且第一U形槽4和第二U形槽5位置相适应，第一U形槽4和第二U形槽5 之间形成密闭的空腔，管体1安装在空腔内。

结合图2，管体1的两端安装有电极管6，电极管6的两侧连接有橡胶封头7。当供暖单元为多个时还包括有接线盒8，多个供暖单元的电极管6与接线盒8电性连接。接线盒8上设置有复数个接头。供暖单元在安装过程中，若需较大面积的联接时，就需要将多个供暖单元连接起来，每个供暖单元与同一接线盒8连接。接线盒8采用优质纯铜材料，制成防水插头和插座相互连接，保证产品质量。接线盒8安装在离地面30cm的墙体中。

安装时，挤塑板2放置在水泥地面上，在金属导热板3的上方铺设地板。由于供暖单元的设计，该节能石墨烯地暖装置适用于不同的地形。

管体1为绝缘管，其材料为耐高温高分子塑料，本实施例优选耐高温聚乙烯塑料。

管体1内填充有导电液。导电液即为液态导体，具有发热和储能的双重作用。导电液按照重量百分比包括以下组分：15份的多壁碳纳米管、12份的石墨烯纳米片、1.5份的分散剂、28的乙二醇、70份的水、金属杂质。

金属杂质包括铁、钴、镍、铜、锌，金属杂质中铁的含量≤10ppm，钴、镍、铜、锌的含量均≤5ppm。金属杂质的含量超出限定含量会影响导电液的性能。导电液的粘度＜1000mPa·s，导电液的粘度过大导致流通较慢，温度不够均匀。

使用时，对导电液通电，电流通过导电液内的多壁碳纳米管和石墨烯纳米片传递，同时多壁碳纳米管和石墨烯纳米片不断的放出能量并发热，形成一条连续的、发热均匀的地热管，地热管的热量传递到金属导热板上，以热辐射的形式向室内供暖。当断电时，导电液中的乙二醇由于热量散失较慢，可以储存热量，继续提供热量采暖，如此可以延长供暖时间，降低电力损耗。乙二醇除了可以降低热量损耗，还作为防冻剂，可防止在低温环境下水结冰。导电液能够将过程余热、废热吸收并储存起来，在需要时再把热量释放出来。在同等加热效果条件下比同类产品有效降低加热功率、加热费用50％以上。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约 10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此导电液的导电率较高。

该节能石墨烯地暖装置优选的产品技术参数如下表所示：

序号	技术参数	TYDN-1
			1	使用温度(℃)	18～25℃
2	最高承受温度(℃)	120℃
			3	产品功率	13～25W/米
4	额定功率(W/m2)	50～100
			5	额定电压(V)	220V
6	适用场所温度(℃)	-45～50℃
			7	发热体	导电液
8	绝缘层材料	耐高温高分子塑料
			9	电缆直径mm	1.6mm±0.02mm

实施例二

本实施例提供的节能石墨烯地暖装置导电液的组成配比不一致，其余的相同。

导电液按照重量百分比包括以下组分：10份的多壁碳纳米管、15份的石墨烯纳米片、2份的分散剂、32份的乙二醇、80份的水、金属杂质。

实施例三

本实施例提供的节能石墨烯地暖装置导电液的组成配比不一致，其余的相同。

导电液按照重量百分比包括以下组分：18份的多壁碳纳米管、10份的石墨烯纳米片、1.8份的分散剂、24份的乙二醇、60份的水、金属杂质。

实施例四

本实施例提供的节能石墨烯地暖装置导电液的组成配比不一致，其余的相同。

导电液按照重量百分比包括以下组分：12份的多壁碳纳米管、14份的石墨烯纳米片、2份的分散剂、28份的乙二醇、70份的水、金属杂质。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种节能石墨烯地暖装置，其特征在于，包括管体(1)、挤塑板(2)和金属导热板(3)，所述挤塑板(2)板面上设置有若干个相通的第一U形槽(4)，所述金属导热板(3)板面上设置有若干个相通的第二U形槽(5)，所述金属导热板(3)的板面和挤塑板(2)的板面连接且第一U形槽(4)和第二U形槽(5)位置相适应，所述第一U形槽(4)和第二U形槽(5)之间形成密闭的空腔，所述管体(1)安装在所述空腔内；

所述管体(1)为绝缘管，所述管体(1)内填充有导电液，所述导电液按照重量百分比包括以下组分：10-20份的多壁碳纳米管、10-15份的石墨烯纳米片、1.5-2份的分散剂、24-32份的乙二醇、60-80份的水。

2.根据权利要求1所述的节能石墨烯地暖装置，其特征在于，所述管体(1)的材料为耐高温高分子塑料。

3.根据权利要求1所述的节能石墨烯地暖装置，其特征在于，所述管体(1)的两端安装有电极管(6)，所述电极管(6)的两侧连接有橡胶封头(7)。

4.根据权利要求3所述的节能石墨烯地暖装置，其特征在于，所述管体(1)、挤塑板(2)和金属导热板(3)组成一个供暖单元，当所述供暖单元为多个时还包括有接线盒(8)，所述接线盒(8)上设置有复数个接头，所述接线盒(8)与所述电极管(6)电性连接。

5.根据权利要求1所述的节能石墨烯地暖装置，其特征在于，所述导电液还包括有金属杂质，所述金属杂质包括铁、钴、镍、铜、锌，所述金属杂质中铁的含量≤10ppm，所述钴、镍、铜、锌的含量均≤5ppm。

6.根据权利要求1所述的节能石墨烯地暖装置，其特征在于，所述导电液的粘度＜1000mPa·s。