CN110925859A - 石墨烯蓄热供暖装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种石墨烯蓄热供暖装置。石墨烯蓄热供暖装置包括外壳、石墨烯发热组件(3)和蓄热器(4)，所述石墨烯发热组件(3)包括透明石墨烯电热膜。本申请的石墨烯蓄热供暖装置采用了石墨烯透明电热膜发热部件，石墨烯透明电热膜为面状均匀发热，具有很好的高温稳定性和低温稳定性，热导率高、热扩散快；石墨烯蓄热供暖装置还设置了相变储热部件，不仅可以减少室内环境的骤冷骤热，对发热部件进行一定的保护，更可以降低整体取暖功耗。

Description

石墨烯蓄热供暖装置

技术领域

本公开涉及电取暖领域，具体涉及石墨烯蓄热供暖装置。

背景技术

冬季南北方对供暖需求都很大，目前较多的是集体供暖或电热取暖，随着国家煤改电计划提出，当前电热取暖是一种可持续发展的趋势。这就使得电热取暖对电热材料的功耗、耐低温性能、安全稳定性等有较高的要求。当前较普遍的电热取暖以电阻丝或碳纤维、或碳浆黑膜等为主要发热材料。电阻丝和碳浆黑膜等部分存在低温性能稳定性欠缺的问题；电阻丝和碳纤维是线状发热，热均匀性会差于面状发热，容易导致安全隐患；碳浆黑膜虽为面状发热，但是其内部浆料为碳材料与高分子混合而成，因此整个发热碳浆黑膜的低温和高温稳定性都有待提升。另外，人们为了节省用电，会在外出时关闭取暖器，当需要取暖时再次开启取暖器，这样往往会出现发热器件的低温启动慢，室内温度回升慢的问题。

发明内容

本公开要解决的技术问题在于，一方面现有电热取暖器存在发热均匀性较差、或者低温稳定性较差等问题。另一方面，现有电热取暖器低温启动慢。

本公开的实施例提供了一种石墨烯蓄热供暖装置，具体来说，本公开提出了如下技术方案：

一种石墨烯蓄热供暖装置，包括外壳、石墨烯发热组件和蓄热器，所述石墨烯发热组件包括透明石墨烯电热膜。

在一些实施例中，所述石墨烯发热组件与所述外壳之间存在间隙。

在一些实施例中，所述透明石墨烯电热膜包括绝缘保护层、石墨烯发热层和设置在石墨烯发热层表面的电极，所述石墨烯发热层为石墨烯，所述石墨烯发热层和所述电极位于所述绝缘保护层内；可选地，所述石墨烯发热层选自1～10层石墨烯；可选地，所述石墨烯发热层选自1～5层石墨烯；可选地，所述石墨烯发热层为1～2层石墨烯。

在一些实施例中，两片以上的所述透明石墨烯电热膜通过并联或串联的方式电性连接。

在一些实施例中，所述石墨烯发热组件还包括温度传感器；可选地，温度传感器设置于石墨烯电热膜上。

在一些实施例中，所述透明石墨烯电热膜设置于蓄热器的外侧，可选地，将透明石墨烯电热膜用耐温胶贴在蓄热器的外侧。

在一些实施例中，所述蓄热器内填充相变蓄热材料，可选地，蓄热器包括出口和入口，可选地，蓄热器底部通过支撑固定部件固定于外壳底部。

在一些实施例中，所述外壳包括前壳和后壳，可选地，前壳采用陶瓷或耐温树脂材料；可选地，前壳包括多个条状部件，条状部件之间存在间隙。

在一些实施例中，石墨烯蓄热供暖装置还包括控制组件，可选地，控制组件包括控制电路、控制开关和控制面板。

在一些实施例中，石墨烯蓄热供暖装置还包括支架座；可选地，所述支架座包括移动组件；可选地，所移动组件包括滚轮。

本申请的有益效果包括：

1.本公开实施例的石墨烯蓄热供暖装置采用了石墨烯透明电热膜发热部件，石墨烯透明电热膜为面状均匀发热，具有很好的高温稳定性和低温稳定性，热导率高、热扩散快。

2.本公开实施例的石墨烯蓄热供暖装置采用了石墨烯透明电热膜发热部件，石墨烯透明电热膜具有很高的电热辐射转化效率，使用低功率发热器件也能满足取暖需求。

3.本公开实施例的石墨烯蓄热供暖装置设置了相变储热部件，利用相变材料对取暖器工作时的高热量进行存储，在后续取暖器停止工作时，慢慢释放出储存的热量，这样可以充分利用取暖器工作时的高热量，提高能量利用效率，让室内能在取暖器停止工作后仍能保持一定的温度，这不仅可以减少室内环境的骤冷骤热，对发热部件进行一定的保护，更可以降低整体取暖功耗。

附图说明

图1为本公开一个实施例的石墨烯蓄热供暖装置结构示意图；

图中，1为前壳；2为控制组件；3为石墨烯发热组件；4为蓄热器；5为出口；6为支撑固定部件；7为后壳；8为支架座；9为入口。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，基于本公开中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

需要注意的是，本文所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。

在本文的描述中，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公开中的具体含义。

未特别指明时，术语“中间”、“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，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系。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公开的限制。

术语“石墨烯”是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

术语“相变蓄热材料”是能够在特定的温度(如相变温度)下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存热能的材料。一般来说相变蓄热材料可分为:有机类、无机类及混合类相变蓄热材料。其中，石蜡类、脂酸类是有机类中的典型相变蓄热材料。结晶水合盐、熔融盐和金属及合金等是无机类中的典型相变蓄热材料。

本公开的一些实施方式提供了一种石墨烯蓄热供暖装置，包括外壳、石墨烯发热组件和蓄热器，石墨烯发热组件包括透明石墨烯电热膜。

透明石墨烯电热膜以大尺寸石墨烯为发热层。通常来说，只有较大尺寸(例如2cm×2cm， 10cm×20cm)的石墨烯作为发热材料才能制得透明的石墨烯电热膜，而小尺寸(例如毫米级或微米级)的石墨烯微片通过堆叠形成的石墨烯膜片透光率很低，一般只能制成黑膜。通过调整石墨烯电热膜中的石墨烯层数，可以改变石墨烯电热膜的阻值，从而调整发热功率。

可选地，大尺寸的石墨烯可采用化学气相沉积法制备，透明石墨烯电热膜可通过CN105517215B的方法制备。

可选地，所述透明石墨烯电热膜包括绝缘保护层、石墨烯发热层和设置在石墨烯发热层表面的电极，其中，所述石墨烯发热层为石墨烯，所述石墨烯发热层和所述电极位于所述绝缘保护层内。石墨烯电热膜的电极处外接导线。可选地，所述石墨烯发热层为1～10层石墨烯。可选地，所述石墨烯发热层为1～5层石墨烯。可选地，所述石墨烯发热层为1～2层石墨烯。

本公开的一些实施方式中，石墨烯发热组件包括多片透明石墨烯电热膜，将多片透明石墨烯电热膜经过电性串联或并联。可根据具体需要来选择透明石墨烯电热膜的阻值以及透明石墨烯电热膜的串并联方式。

本公开的一些实施方式中，石墨烯发热组件包括透明石墨烯电热膜和温度传感器。可选地，温度传感器设置于透明石墨烯电热膜上，从而可以检测透明石墨烯电热膜的温度，便于精确调节透明石墨烯电热膜的温度。可选地，透明石墨烯电热膜的外接导线和温度传感器的导线连接至控制电路盒。

本公开的一些实施方式中，透明石墨烯电热膜设置于蓄热器的外侧。可选地，将透明石墨烯电热膜用耐温胶贴在蓄热器的外侧。

本公开的一些实施方式中，蓄热器内填充相变蓄热材料。相变材料储能工作如下：当蓄热器外部的透明石墨烯电热膜工作时，可通过蓄热器外壳将热量传递给蓄热器内部的相变材料，相变材料会吸热而发生相变，并将热量储存起来；当蓄热器外部的石墨烯电热膜停止工作时，蓄热器里的相变材料会释放出相变潜热，从而利用释放的热量使室内维持在一定的温度。

可选地，蓄热器包括出口和入口，从而根据相变材料使用情况对相变材料进行定期更新或更换。可选地，蓄热器为铝制盒，加工方便，导热迅速，成本较低。可选地，蓄热器底部通过支撑固定部件固定于外壳底部。

本公开的一些实施方式中，石墨烯发热组件与外壳隔空设计，防止外壳温度过高。

本公开的一些实施方式中，外壳包括前壳和后壳。可选地，前壳可使用陶瓷或耐温树脂。可选地，前壳通过条状部件进行间隔安装构成，起到外部保护作用，间隔安装的条状部件之间的间隙有助于热量散发。后壳对装置具有保护作用。

本公开的一些实施方式中，石墨烯蓄热供暖装置设有控制组件。可选地，控制组件包括控制电路、控制开关和控制面板。可选地，控制开关和控制面板安装在前壳上部。可选地，控制电路设置了蓝牙模块或WIFI智能控制模块，可对石墨烯蓄热供暖装置的发热方式、温度等进行智能调控。

本公开的一些实施方式中，石墨烯蓄热供暖装置还包括位于石墨烯蓄热供暖装置底部的支架座，支撑整个装置。可选地，所述支架座包括移动组件。可选地，所移动组件包括滚轮，方便装置移动。

实施例

本公开的一个实施例如图1所示。石墨烯储热供暖装置包括前壳1、控制组件2、石墨烯发热组件3、蓄热器4、后壳7和支架座8。前壳1可使用陶瓷或耐温树脂等加工成条状进行间隔安装，后壳7为装置的外部保护。控制面板2安装在前壳上部。蓄热器4通过支撑固定部件6安装在装置的中间部位，蓄热器4包括铝制盒，内部填充相变材料，铝制盒设有出口 5和入口9，可根据相变材料使用情况对其进行定期更新或更换。石墨烯发热组件3主要包括石墨烯透明电热膜，透明石墨烯电热膜中含有2层石墨烯构成的发热层，发热层上印刷平行电极，外部以耐温绝缘保护层对发热层和电极进行保护。多片石墨烯透明电热膜经过并联的方式连接成发热核心部件，并在石墨烯透明电热膜上设置多个温度传感器，石墨烯透明电热膜外接导线与温度传感器导线一同连接在一个控制电路盒上，并最终连接至这个供暖装置的总控制器上。石墨烯发热组件3通过耐温胶贴在蓄热器4的两侧，和蓄热器4构成为一个整体，与前壳1和后壳7相隔一定间隙，防止前壳1和后壳7温度过高。支架座8安装在整个装置的下端，用于固定支撑整个装置，支架座8设有可移动的滚轮，方便装置移动。

Claims (10)

1.一种石墨烯蓄热供暖装置，其特征在于，包括外壳、石墨烯发热组件(3)和蓄热器(4)，所述石墨烯发热组件(3)包括透明石墨烯电热膜。

2.根据权利要求1所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述石墨烯发热组件(3)与所述外壳之间存在间隙。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述透明石墨烯电热膜包括绝缘保护层、石墨烯发热层和设置在石墨烯发热层表面的电极，所述石墨烯发热层为石墨烯，所述石墨烯发热层和所述电极位于所述绝缘保护层内；可选地，所述石墨烯发热层选自1～10层石墨烯；可选地，所述石墨烯发热层选自1～5层石墨烯；可选地，所述石墨烯发热层为1～2层石墨烯。

4.根据权利要求1-3任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，两片以上的石墨烯电热膜通过并联或串联的方式电性连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述石墨烯发热组件(3)还包括温度传感器；可选地，温度传感器设置于石墨烯电热膜上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述透明石墨烯电热膜设置于蓄热器(4)的外侧，可选地，将透明石墨烯电热膜用耐温胶贴在蓄热器的外侧。

7.根据权利要求1-6任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述蓄热器(4)内填充相变蓄热材料，可选地，蓄热器(4)包括出口(5)和入口(9)，可选地，蓄热器(4)底部通过支撑固定部件(6)固定于外壳底部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中所述外壳包括前壳(1)和后壳(7)，可选地，前壳采用陶瓷或耐温树脂材料；可选地，前壳(1)包括多个条状部件，条状部件之间存在间隙。

9.根据权利要求1-8任一项所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，石墨烯蓄热供暖装置还包括支架座(8)。

10.根据权利要求9所述的石墨烯蓄热供暖装置，其中，所述支架座(8)包括移动组件；可选地，所移动组件包括滚轮。

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