CN113932462A - 一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架,所述支撑架的表面安装有底板,所述底板的顶部安装有储热箱,所述储热箱的表面安装有集热循环泵;所述储热箱的背面安装有储热循环泵,所述储热箱的内部设有保温夹层,所述储热箱的内部安装有等距布置的折弯板,所述折弯板的两侧表面均安装有石墨烯基复合相变板;所述支撑架的正面安装有集热支架,所述集热支架相互靠近的表面安装有移动槽板,所述支撑架的背面安装有采暖箱。本发明通过设置有储热箱,使得保温水箱内部的水温恒定处于45℃‑‑55℃范围内部,并利用光伏电池板的设置,可与石墨烯基复合相变板管结合,实现光电转化与光热转化,提高本储热装置的能量转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能取热技术领域,具体为一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置。
背景技术
太阳能供暖主要是利用太阳能集热器收集太阳光并转化为热能供暖的技术,太阳能取暖兼顾节能和降低取暖成本的优势,此外太阳能供暖在全过程中不涉及到尾气排放,因此也具有较好的环保效果,因此利用太阳能来进行储热供暖操作,成为人们在寒冷时节取暖的主要手段之一。
现有的太阳能取热设备存在的缺陷是:
1、专利文件CN205641587U公开了一种加长双舱太阳能热水器,“由储水舱、高温舱、真空集热管和电加热器组成。储水舱与高温舱为串联圆筒结构且相互连通,真空集热管与储水舱连接,电加热器安装在高温舱内。储水舱还包括储水排气管、进水管、导热管,高温舱还包括高温排气管、出水管、空气能接入口。电加热器安装位置位于高温舱侧壁底部,空气能接入口可以与空气能加热器连接。本实用新型在天气连续不好的情况下,使用电加热器和空气能辅助加热,解决了天气不好的产热水的问题,减少了能源浪费”,该太阳能取热装置在使用时无法实现水温的温度恒定控制以及多余热量的稳定储存,导致热量循环利用率较低;
2、专利文件CN205641590U公开了一种具有净化舱和高温舱的太阳能热水器,“由净化舱、锁热舱、高温舱、真空集热管和电加热器组成。净化舱、锁热舱、高温舱均为圆筒结构,三舱依次串联,且相邻舱体之间连通;真空集热管与锁热舱连接,电加热器安装在高温舱内。本实用新型具有净化和过滤功能,水质更干净,保护真空集热管发热时间更持久,高温舱具有三种水源加热方式,能够在天气状况较差时解决热水使用问题”,该太阳能取热装置在使用时水体的温度无法用于他用,导致该太阳能取热装置的实用性较差;
3、专利文件CN205606928U公开了一种净化四舱太阳能热水器,“包括净化舱、锁热舱、中温舱、高温舱、进水口、出水口、排气口、电加热器、真空集热管和保温层。净化舱、锁热舱、中温舱和高温舱依次串行安装在保温层结构内;净化舱外端面安装进水口和排气口,高温舱的外端面安装有出水口和排气口;真空集热管分为三组,分别与锁热舱、中温舱和高温舱连接;水源从进水口依次流经净化舱、锁热舱、中温舱、高温舱,并在真空集热管中加热,然后从出水口流出;电加热器安装在高温舱内。本实用新型提高进入太阳能热水器水源水质,减少污垢产生,延长其使用寿命;三个工作舱,水温逐级升高,提高了太阳能热水器的水源加热效率”,该太阳能取热装置在使用时未能实现高效的太阳能转化操作,导致能量转化率较低;
4、专利文件CN205897569U公开了一种净化三舱太阳能热水器,“包括净化舱、锁热舱、高温舱、进水口、出水口、排气口、电加热装置、真空集热管和保温层。净化舱、锁热舱、高温舱为圆筒结构舱,三舱依次串联安装在保温层内;净化舱端面外壁底部安装进水口顶部安装排气口;高温舱端面侧壁底部安装出水口顶部安装排气口,高温舱内安装电加热装置;真空集热管分为两组,分别与锁热舱和高温舱连接。本实用新型独立的净化舱可以提高水源的水质,减少太阳能热水器中污垢的产生,延长其使用寿命;储水箱按照功能分舱管理,提高太阳能热水器加热效率”,该太阳能取热装置在使用时无法实现能量转化过程中的均匀转化,能量转化面较单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架和储热箱,所述支撑架的顶部安装有保温水箱,所述保温水箱的一侧表面安装有排气阀,所述支撑架的一侧表面安装有底板,所述底板的顶部安装有储热箱,所述储热箱的一侧表面安装有集热循环泵;
所述储热箱的背面安装有储热循环泵,所述储热箱的内部设有保温夹层,所述储热箱的内部安装有等距布置的折弯板,所述折弯板的两侧表面均安装有石墨烯基复合相变板;
所述支撑架的正面安装有集热支架,且集热支架与支撑架形成三角结构,所述集热支架相互靠近的表面安装有移动槽板,所述支撑架的背面安装有采暖箱。
优选的,所述采暖箱的内底壁安装采暖循环泵和采暖盘管,且采暖盘管位于采暖循环泵的一侧。
优选的,所述集热支架相互靠近的表面安装有上下布置的加固板,所述加固板相互靠近的表面安装有光伏电池板,所述加固板的内部设有嵌合孔,所述嵌合孔的内壁设有嵌入滑轨,所述嵌入滑轨的内部嵌合连接有套圈,所述套圈的内表面连接有集热管,且集热管位于光伏电池板的前方,所述集热管的内部安装有石墨烯基复合管。
优选的,所述移动槽板的顶部一侧安装有电磁盒,所述电磁盒的内部安装有电磁铁,所述移动槽板的顶部设有内陷的凹槽,且凹槽位于电磁盒的一侧,所述凹槽的内部滑动连接有滑动座,所述滑动座为磁体制成,所述滑动座的顶部安装有L型的支杆,所述支杆的尾端安装有橡胶块,所述橡胶块的尾端与集热管的表面贴合,所述移动槽板的正面设有排水孔。
优选的,内部设有夹层,所述夹层的内部安装有隔温棉层和加热层,且加热层位于隔温棉层的内侧,所述加热层与光伏电池板电性连接。
优选的,所述保温水箱的一侧表面连接有安装盒,所述安装盒的内部安装有温度感应器和液位传感器,且液位传感器位于温度感应器的后方,所述温度感应器与储热循环泵和集热循环泵电性连接。
优选的,所述保温水箱的一侧表面贯穿安装有补水管,且补水管位于排气阀的后方,所述排气阀位于安装盒的上方,所述补水管的表面安装有补水阀门,且补水阀门与液位传感器电性连接,所述补水管的内部安装有滤网。
优选的,所述保温水箱的底部贯穿安装有排污管,所述排污管的表面安装有排污阀,所述采暖箱的内底壁安装有电导率仪,且电导率仪与排污阀电性连接。
优选的,所述电磁盒的内部安装有换向器,且换向器位于电磁铁的一侧,所述换向器与电磁铁电性连接,所述环形器与光伏电池板电性连接。
优选的,该储热装置的工作步骤如下:
S1、在使用本太阳能储热装置进行相应的采暖操作时,利用集热管之间的间隙,可使得太阳光投射时,集热管内部的石墨烯基复合管可实现光热转化的同时,使得光伏电池板同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层以及电磁铁工作提供电量供应;
S2、启动电磁铁和换向器,在换向器的作用下,可使得光伏电池板提供至电磁铁的电流方向处于变化状态,进而可带动滑动座实现靠近或远离电磁盒的操作,在此过程中滑动座可带动支杆以及橡胶块沿着移动槽板的方向移动,进而对接触的集热管予以摩擦带动,使得集热管在套圈和嵌入滑轨的配合下,实现石墨烯基复合管的翻面,进而确保石墨烯基复合管表面光热转化效率的均匀性;
S3、在外部天气晴好时,当保温水箱内部水温超过55℃时,启动储热循环泵,将保温水箱内部的热量转移至储热箱的内部,此时通过折弯板安装的石墨烯基复合相变板可凭借自身的相变储热性能,实现热量保存,进而使得保温水箱内部的温度降低,直至保温水箱内部水温低于55℃时,停止储热循环泵,即可实现保温水箱内部水温超过55℃时将多余热量储存起来的效果,当遇到阴雨或极寒天气保温水箱内部水温低于45℃,启动储热循环泵,此时储热箱内部的热量可通过储热循环泵向保温水箱内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵,即可使得保温水箱内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部;
S4、此时,还可启动采暖循环泵,将保温水箱内部水体的热量转移至采暖盘管中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性;
S5、在保温水箱内部发生结垢现象时,在荷叶涂层的作用下,可减少结垢粘附在保温水箱内壁的可能,进而在电导率仪检测到保温水箱内部存在有结垢现象时可启动排污阀,继而使得保温水箱内部的含有固态结垢的水体通过排污管排出保温水箱的内部,实现保温水箱的内部自清洁;
S6、在保温水箱内部污水排尽后,保温水箱内部的水体液面降低至最小值,此时液位传感器可向补水阀门发送信号,继而启动补水阀门,使得通过与外部抽吸结构连接的补水管可向保温水箱的内部补充水体,在保温水箱内部水体正常降低且排污阀关闭的情境下,液位传感器可在检测到保温水箱内部水体液面降低至安全阈值时启动补水阀门进行正常补水操作,以便保持保温水箱内部水体的持续供应。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明通过安装有储热箱、储热循环泵、保温夹层、石墨烯基复合相变板管、折弯板和温度感应器,在外部天气晴好时,当保温水箱内部水温超过55℃时,启动储热循环泵,将保温水箱内部的热量转移至储热箱的内部,此时石墨烯基复合相变板实现热量保存,当遇到阴雨或极寒天气水温低于45℃,启动储热循环泵,通过储热循环泵向保温水箱内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵,即可使得保温水箱内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部。
2、本发明通过安装有采暖箱、采暖盘管和采暖循环泵,启动采暖循环泵,将保温水箱内部水体的热量转移至采暖盘管中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性。
3、本发明通过安装有集热支架、集热管、加固板、石墨烯基复合管和光伏电池板,利用集热管之间的间隙,可使得太阳光投射时,集热管内部的石墨烯基复合管可实现光热转化的同时,使得光伏电池板同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层以及电磁铁工作提供电量供应。
4、本发明通过安装有套圈、嵌入滑轨、移动槽板、电磁盒、滑动座、支杆、橡胶块,启动电磁铁和换向器,带动滑动座实现靠近或远离电磁盒的操作,在此过程中滑动座可带动支杆以及橡胶块沿着移动槽板的方向移动,进而对接触的集热管予以摩擦带动,使得集热管在套圈和嵌入滑轨的配合下,实现石墨烯基复合管的翻面,进而确保石墨烯基复合管表面光热转化效率的均匀性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的保温水箱安装结构示意图;
图3为本发明的储热箱和集热循环泵安装结构示意图;
图4为本发明的折弯板和石墨烯基复合相变板安装结构示意图;
图5为本发明的采暖箱内部安装结构示意图;
图6为本发明图1中的A处结构示意图;
图7为本发明的加固板、集热管和石墨烯基复合管安装结构示意图;
图8为本发明图7中的B处结构示意图;
图9为本发明的安装盒内部结构示意图;
图10为本发明的补水管和滤网安装结构示意图。
图中:1、支撑架;101、底板;2、保温水箱;201、隔温棉层;202、加热层;203、荷叶涂层;3、储热箱;301、储热循环泵;302、保温夹层;303、石墨烯基复合相变板;304、折弯板;4、采暖箱;401、采暖盘管;402、采暖循环泵;5、安装盒;501、液位传感器;502、温度感应器;6、补水管;601、补水阀门;602、滤网;7、排污管;701、排污阀;702、电导率仪;8、集热支架;801、集热管;802、加固板;803、石墨烯基复合管;804、套圈;805、嵌入滑轨;806、光伏电池板;9、移动槽板;901、电磁盒;902、滑动座;903、支杆;904、橡胶块;905、排水孔;10、集热循环泵;11、排气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,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
请参阅图1、图3和图4,本发明提供的一种实施例:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架1和储热箱3,支撑架1的顶部安装有保温水箱2,保温水箱2的一侧表面安装有排气阀11,支撑架1的一侧表面安装有底板101,底板101的顶部安装有储热箱3,储热箱3的背面安装有储热循环泵301,储热箱3的内部设有保温夹层302,储热箱3的内部安装有等距布置的折弯板304,折弯板304的两侧表面均安装有石墨烯基复合相变板303;
具体的,通过排气阀11,可将保温水箱2内部多余的气体判处,以保持保温水箱2内部水体的正常存放;
储热循环泵301的输入端和输出端均通过管道与保温水箱2连接,折弯板304凭借自身弯折的效果,可有效增加其表面积,进而使得表面安装的石墨烯基复合相变板303在具有稳定支撑结构的同时,还可大幅度实现储热目标;
石墨烯基复合相变板303为石墨烯基复合相变材料制成,复合相变材料具有高的相变材料负载量,经历1000个冷热循环后仍可保持稳定的相变焓值,表现出优异的相变储热性能,因此弯折结构的石墨烯基复合相变板303具有较强的储热能力;
保温水箱2内部水温超过55℃时,启动储热循环泵301,将保温水箱2内部的热量转移至储热箱3的内部,此时通过折弯板304安装的石墨烯基复合相变板303可凭借自身的相变储热性能,实现热量保存,进而使得保温水箱2内部的温度降低,直至保温水箱2内部水温低于55℃时,停止储热循环泵301,即可实现保温水箱2内部水温超过55℃时将多余热量储存起来的效果,当遇到阴雨或极寒天气保温水箱2内部水温低于45℃,启动储热循环泵301,此时储热箱3内部的热量可通过储热循环泵301向保温水箱2内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵301,即可使得保温水箱2内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部。
实施例二
请参阅图1和图5,本发明提供的一种实施例:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架1和采暖箱4,支撑架1的背面安装有采暖箱4,采暖箱4的内底壁安装采暖循环泵402和采暖盘管401,且采暖盘管401位于采暖循环泵402的一侧。
具体的,采暖循环泵402的输出端均通过管道与采暖盘管401连接,所述采暖循环泵402的输入端通过管道与保温水箱2连接,启动采暖循环泵402,将保温水箱2内部水体的热量转移至采暖盘管401中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性。
实施例三
请参阅图1、图6、图7和图8,本发明提供的一种实施例:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括集热支架8,支撑架1的正面安装有集热支架8,且集热支架8与支撑架1形成三角结构,集热支架8相互靠近的表面安装有上下布置的加固板802,加固板802相互靠近的表面安装有光伏电池板806,加固板802的内部设有嵌合孔,嵌合孔的内壁设有嵌入滑轨805,嵌入滑轨805的内部嵌合连接有套圈804,套圈804的内表面连接有集热管801,且集热管801位于光伏电池板806的前方,集热管801的内部安装有石墨烯基复合管803。
具体的,石墨烯基复合管803和保温水箱2均通过水管与集热循环泵10连接,石墨烯基复合管803为石墨烯基复合相变材料制成,具有出色的光热转化能力,可快速将太阳能转化为热能储存于相变材料中,转化效率最高可达93.7%,因此可实现高效的光热转化操作,而集热管801则为石墨烯基复合管803提供外部防护效果,避免石墨烯基复合管803的磕碰损伤,与此同时光伏电池板806同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层202以及电磁铁工作提供电量供应,使得本储热装置具有节能性。
储热箱3的一侧表面安装有集热循环泵10,保温水箱2的一侧表面连接有安装盒5,安装盒5的内部安装有温度感应器502和液位传感器501,且液位传感器501位于温度感应器502的后方,温度感应器502与储热循环泵301和集热循环泵10电性连接。
具体的,集热循环泵10的输出端通过管道与保温水箱2连接,集热循环泵10的输入端通过管道与集热管801连接,因此石墨烯基复合管803光电转化后的热量可通过集热循环泵10输送至保温水箱2内部,进而实现相应的热量传送;
温度感应器502可检测保温水箱2内部水体的温度,进而为实现保温水箱2内部水温保持在45℃--55℃范围内部提供相应的信号参照数据,而液位传感器501的使用,则为本储热装置进行相应的排污补水和正常补水提供相应的信号参照数据,以保证保温水箱2内部水体的正常补充。
实施例四
请参阅图1、图6和图8,本发明提供的一种实施例:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架1和移动槽板9,集热支架8相互靠近的表面安装有移动槽板9,移动槽板9的顶部一侧安装有电磁盒901,电磁盒901的内部安装有电磁铁,移动槽板9的顶部设有内陷的凹槽,且凹槽位于电磁盒901的一侧,凹槽的内部滑动连接有滑动座902,滑动座902为磁体制成,滑动座902的顶部安装有L型的支杆903,支杆903的尾端安装有橡胶块904,橡胶块904的尾端与集热管801的表面贴合,移动槽板9的正面设有排水孔905。
电磁盒901的内部安装有换向器,且换向器位于电磁铁的一侧,换向器与电磁铁电性连接,环形器与光伏电池板806电性连接。
具体的,启动电磁铁和换向器,在换向器的作用下,可使得光伏电池板806提供至电磁铁的电流方向处于变化状态,进而可带动滑动座902实现靠近或远离电磁盒901的操作,在此过程中滑动座902可带动支杆903以及橡胶块904沿着移动槽板9的方向移动,进而对接触的集热管801予以摩擦带动,使得集热管801在套圈804和嵌入滑轨805的配合下,实现石墨烯基复合管803的翻面,进而确保石墨烯基复合管803表面光热转化效率的均匀性。
排水孔905的设置可方便将凹槽内部的水体排出,以保证滑动座902的顺畅移动。
实施例五
请参阅图1、图2、图5、图9和图10,本发明提供的一种实施例:一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架1和补水管6,保温水箱2的内壁安装有荷叶涂层203,保温水箱2的内部设有夹层,夹层的内部安装有隔温棉层201和加热层202,且加热层202位于隔温棉层201的内侧,加热层202与光伏电池板806电性连接。
具体的,在天气持续性处于阴雨天气导致的储热箱3内部储存热量消耗完毕时,可利用光伏电池板806储存的电能为加热层202的工作提供电力供应,进而保证保温水箱2内部水体温度仍可处于保温状态,并在水温达到45℃--55℃范围时,关闭加热层202,确保保温水箱2内部水温的恒定;
而隔温棉层201的使用,可减少保温水箱2内部水体热量发生并不必要的耗损,加强本储热装置的节能性。
保温水箱2的一侧表面贯穿安装有补水管6,且补水管6位于排气阀11的后方,排气阀11位于安装盒5的上方,补水管6的表面安装有补水阀门601,且补水阀门601与液位传感器501电性连接,补水管6的内部安装有滤网602。
保温水箱2的底部贯穿安装有排污管7,排污管7的表面安装有排污阀701,采暖箱4的内底壁安装有电导率仪702,且电导率仪702与排污阀701电性连接。
具体的,在保温水箱2内部发生结垢现象时,在荷叶涂层203的作用下,可减少结垢粘附在保温水箱2内壁的可能,进而在电导率仪702检测到保温水箱2内部存在有结垢现象时可启动排污阀701,继而使得保温水箱2内部的含有固态结垢的水体通过排污管7排出保温水箱2的内部,实现保温水箱2的内部自清洁,且在补水过程中通过滤网602可有效减少异物进入保温水箱2的内部,保证保温水箱2内部水体的整洁性;
在保温水箱2内部污水排尽后,保温水箱2内部的水体液面降低至最小值,此时液位传感器501可向补水阀门601发送信号,继而启动补水阀门601,使得通过与外部抽吸结构连接的补水管6可向保温水箱2的内部补充水体,在保温水箱2内部水体正常降低且排污阀701关闭的情境下,液位传感器501可在检测到保温水箱2内部水体液面降低至安全阈值时启动补水阀门601进行正常补水操作,以便保持保温水箱2内部水体的持续供应。
该储热装置的工作步骤如下:
S1、在使用本太阳能储热装置进行相应的采暖操作时,利用集热管801之间的间隙,可使得太阳光投射时,集热管801内部的石墨烯基复合管803可实现光热转化的同时,使得光伏电池板806同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层202以及电磁铁工作提供电量供应;
S2、启动电磁铁和换向器,在换向器的作用下,可使得光伏电池板806提供至电磁铁的电流方向处于变化状态,进而可带动滑动座902实现靠近或远离电磁盒901的操作,在此过程中滑动座902可带动支杆903以及橡胶块904沿着移动槽板9的方向移动,进而对接触的集热管801予以摩擦带动,使得集热管801在套圈804和嵌入滑轨805的配合下,实现石墨烯基复合管803的翻面,进而确保石墨烯基复合管803表面光热转化效率的均匀性;
S3、在外部天气晴好时,当保温水箱2内部水温超过55℃时,启动储热循环泵301,将保温水箱2内部的热量转移至储热箱3的内部,此时通过折弯板304安装的石墨烯基复合相变板303可凭借自身的相变储热性能,实现热量保存,进而使得保温水箱2内部的温度降低,直至保温水箱2内部水温低于55℃时,停止储热循环泵301,即可实现保温水箱2内部水温超过55℃时将多余热量储存起来的效果,当遇到阴雨或极寒天气保温水箱2内部水温低于45℃,启动储热循环泵301,此时储热箱3内部的热量可通过储热循环泵301向保温水箱2内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵301,即可使得保温水箱2内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部;
S4、此时,还可启动采暖循环泵402,将保温水箱2内部水体的热量转移至采暖盘管401中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性;
S5、在保温水箱2内部发生结垢现象时,在荷叶涂层203的作用下,可减少结垢粘附在保温水箱2内壁的可能,进而在电导率仪702检测到保温水箱2内部存在有结垢现象时可启动排污阀701,继而使得保温水箱2内部的含有固态结垢的水体通过排污管7排出保温水箱2的内部,实现保温水箱2的内部自清洁;
S6、在保温水箱2内部污水排尽后,保温水箱2内部的水体液面降低至最小值,此时液位传感器501可向补水阀门601发送信号,继而启动补水阀门601,使得通过与外部抽吸结构连接的补水管6可向保温水箱2的内部补充水体,在保温水箱2内部水体正常降低且排污阀701关闭的情境下,液位传感器501可在检测到保温水箱2内部水体液面降低至安全阈值时启动补水阀门601进行正常补水操作,以便保持保温水箱2内部水体的持续供应。
工作原理:在使用本太阳能储热装置进行相应的采暖操作时,利用集热管801之间的间隙,可使得太阳光投射时,集热管801内部的石墨烯基复合管803可实现光热转化的同时,使得光伏电池板806同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层202以及电磁铁工作提供电量供应;
启动电磁铁和换向器,带动滑动座902实现靠近或远离电磁盒901的操作,在此过程中滑动座902可带动支杆903以及橡胶块904沿着移动槽板9的方向移动,进而对接触的集热管801予以摩擦带动,使得集热管801在套圈804和嵌入滑轨805的配合下,实现石墨烯基复合管803的翻面,进而确保石墨烯基复合管803表面光热转化效率的均匀性;
在外部天气晴好时,当保温水箱2内部水温超过55℃时,启动储热循环泵301,将保温水箱2内部的热量转移至储热箱3的内部,此时石墨烯基复合相变板303实现热量保存,直至保温水箱2内部水温低于55℃时,停止储热循环泵301,当遇到阴雨或极寒天气水温低于45℃,启动储热循环泵301,通过储热循环泵301向保温水箱2内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵301,即可使得保温水箱2内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部;
还可启动采暖循环泵402,将保温水箱2内部水体的热量转移至采暖盘管401中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性;
在保温水箱2内部发生结垢现象时可启动排污阀701,继而使得含有固态结垢的水体通过排污管7排出,在保温水箱2内部污水排尽后,此时液位传感器501可向补水阀门601发送信号,通过补水管6向保温水箱2内部补充水体,在保温水箱2内部水体正常降低且排污阀701关闭的情境下,在保温水箱2内部水体液面降低至安全阈值时启动补水阀门601进行正常补水操作,以便保持保温水箱2内部水体的持续供应。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,包括支撑架(1)和储热箱(3),其特征在于:所述支撑架(1)的顶部安装有保温水箱(2),所述保温水箱(2)的一侧表面安装有排气阀(11),所述支撑架(1)的一侧表面安装有底板(101),所述底板(101)的顶部安装有储热箱(3),所述储热箱(3)的一侧表面安装有集热循环泵(10);
所述储热箱(3)的背面安装有储热循环泵(301),所述储热箱(3)的内部设有保温夹层(302),所述储热箱(3)的内部安装有等距布置的折弯板(304),所述折弯板(304)的两侧表面均安装有石墨烯基复合相变板(303);
所述支撑架(1)的正面安装有集热支架(8),且集热支架(8)与支撑架(1)形成三角结构,所述集热支架(8)相互靠近的表面安装有移动槽板(9),所述支撑架(1)的背面安装有采暖箱(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述采暖箱(4)的内底壁安装采暖循环泵(402)和采暖盘管(401),且采暖盘管(401)位于采暖循环泵(402)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述集热支架(8)相互靠近的表面安装有上下布置的加固板(802),所述加固板(802)相互靠近的表面安装有光伏电池板(806),所述加固板(802)的内部设有嵌合孔,所述嵌合孔的内壁设有嵌入滑轨(805),所述嵌入滑轨(805)的内部嵌合连接有套圈(804),所述套圈(804)的内表面连接有集热管(801),且集热管(801)位于光伏电池板(806)的前方,所述集热管(801)的内部安装有石墨烯基复合管(803)。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述移动槽板(9)的顶部一侧安装有电磁盒(901),所述电磁盒(901)的内部安装有电磁铁,所述移动槽板(9)的顶部设有内陷的凹槽,且凹槽位于电磁盒(901)的一侧,所述凹槽的内部滑动连接有滑动座(902),所述滑动座(902)为磁体制成,所述滑动座(902)的顶部安装有L型的支杆(903),所述支杆(903)的尾端安装有橡胶块(904),所述橡胶块(904)的尾端与集热管(801)的表面贴合,所述移动槽板(9)的正面设有排水孔(905)。
5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述保温水箱(2)的内壁安装有荷叶涂层(203),所述保温水箱(2)的内部设有夹层,所述夹层的内部安装有隔温棉层(201)和加热层(202),且加热层(202)位于隔温棉层(201)的内侧,所述加热层(202)与光伏电池板(806)电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述保温水箱(2)的一侧表面连接有安装盒(5),所述安装盒(5)的内部安装有温度感应器(502)和液位传感器(501),且液位传感器(501)位于温度感应器(502)的后方,所述温度感应器(502)与储热循环泵(301)和集热循环泵(10)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述保温水箱(2)的一侧表面贯穿安装有补水管(6),且补水管(6)位于排气阀(11)的后方,所述排气阀(11)位于安装盒(5)的上方,所述补水管(6)的表面安装有补水阀门(601),且补水阀门(601)与液位传感器(501)电性连接,所述补水管(6)的内部安装有滤网(602)。
8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述保温水箱(2)的底部贯穿安装有排污管(7),所述排污管(7)的表面安装有排污阀(701),所述采暖箱(4)的内底壁安装有电导率仪(702),且电导率仪(702)与排污阀(701)电性连接。
9.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于:所述电磁盒(901)的内部安装有换向器,且换向器位于电磁铁的一侧,所述换向器与电磁铁电性连接,所述环形器与光伏电池板(806)电性连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于石墨烯基复合材料的太阳能储热装置,其特征在于,该储热装置的工作步骤如下:
S1、在使用本太阳能储热装置进行相应的采暖操作时,利用集热管(801)之间的间隙,可使得太阳光投射时,集热管(801)内部的石墨烯基复合管(803)可实现光热转化的同时,使得光伏电池板(806)同步进行光电转化,继而为本储热装置内部的加热层(202)以及电磁铁工作提供电量供应;
S2、启动电磁铁和换向器,在换向器的作用下,可使得光伏电池板(806)提供至电磁铁的电流方向处于变化状态,进而可带动滑动座(902)实现靠近或远离电磁盒(901)的操作,在此过程中滑动座(902)可带动支杆(903)以及橡胶块(904)沿着移动槽板(9)的方向移动,进而对接触的集热管(801)予以摩擦带动,使得集热管(801)在套圈(804)和嵌入滑轨(805)的配合下,实现石墨烯基复合管(803)的翻面,进而确保石墨烯基复合管(803)表面光热转化效率的均匀性;
S3、在外部天气晴好时,当保温水箱(2)内部水温超过55℃时,启动储热循环泵(301),将保温水箱(2)内部的热量转移至储热箱(3)的内部,此时通过折弯板(304)安装的石墨烯基复合相变板(303)可凭借自身的相变储热性能,实现热量保存,进而使得保温水箱(2)内部的温度降低,直至保温水箱(2)内部水温低于55℃时,停止储热循环泵(301),即可实现保温水箱(2)内部水温超过55℃时将多余热量储存起来的效果,当遇到阴雨或极寒天气保温水箱(2)内部水温低于45℃,启动储热循环泵(301),此时储热箱(3)内部的热量可通过储热循环泵(301)向保温水箱(2)内部输送热量,当水温达到45℃时,关闭储热循环泵(301),即可使得保温水箱(2)内部的水温恒定处于45℃--55℃范围内部;
S4、此时,还可启动采暖循环泵(402),将保温水箱(2)内部水体的热量转移至采暖盘管(401)中,进而供地暖分水器做取暖使用,使得本储热装置可作为地暖供热使用,提高本储热装置的实用性;
S5、在保温水箱(2)内部发生结垢现象时,在荷叶涂层(203)的作用下,可减少结垢粘附在保温水箱(2)内壁的可能,进而在电导率仪(702)检测到保温水箱(2)内部存在有结垢现象时可启动排污阀(701),继而使得保温水箱(2)内部的含有固态结垢的水体通过排污管(7)排出保温水箱(2)的内部,实现保温水箱(2)的内部自清洁;
S6、在保温水箱(2)内部污水排尽后,保温水箱(2)内部的水体液面降低至最小值,此时液位传感器(501)可向补水阀门(601)发送信号,继而启动补水阀门(601),使得通过与外部抽吸结构连接的补水管(6)可向保温水箱(2)的内部补充水体,在保温水箱(2)内部水体正常降低且排污阀(701)关闭的情境下,液位传感器(501)可在检测到保温水箱(2)内部水体液面降低至安全阈值时启动补水阀门(601)进行正常补水操作,以便保持保温水箱(2)内部水体的持续供应。
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