CN204043037U - 一种石墨烯定形相变材料的采暖板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种石墨烯定形相变材料的采暖板，属于热能储存技术领域。相变材料作为一种新式的能源利用形式，本身具有过冷、易分离和导热系数低等缺点。本实用新型针对相变材料的优缺点加以利用和改进，发明了一种石墨烯定形相变材料的采暖板。该采暖板包括底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板，所述底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板之间密封粘合，所述的加热装置位于石墨烯定形相变材料填充层的下面或中间。本实用新型的关键所在表现为：石墨烯定形相变材料可克服普通固液相变材料相分离、需封装、容器贵以及易泄露等缺点，从而减小封装的成本和难度，其高导热系数降低了相变材料和传热流体间热阻，有效提高采暖能力。

Description

一种石墨烯定形相变材料的采暖板

技术领域

本实用新型属于热能储存技术领域，具体为一种石墨烯定形相变材料的采暖板。 

背景技术

在面临能源危机的现今，提高现有能源的利用率具有重要意义。潜热热能储存技术是蓄热和节能的有效手段之一，具有蓄放热恒温、蓄热密度大、操作性强和性能稳定等优点，在余废热利用、建筑控温、太阳能利用和电能的“移峰填谷”等节能工程中均得到广泛应用。相变材料（PCM）是潜热蓄热的功能 

介质，其物理化学性能和使用性能直接影响潜热蓄热效能。固-液相变和固-固相变材料是实际中应用较多的相变类型，特别是固-液相变材料，由于其本身存在的使用优势，成为目前最受关注和应用最为广泛的相变材料。传统的固液相变贮能材料在实际应用中，都需用容器封装，增加了传热时相变材料与外部传热介质间的热阻，降低了传热效率，且增加了封装成本。

定形相变材料是由相变材料和高分子支撑和封装材料组成的复合贮能材料，由于高分子囊材的微封装和支撑作用，作为芯材的相变材料发生固液相变时不会流出，且整个复合材料即使在芯材熔化后也能保持原来的形状不变并且有一定的强度。定形相变材料因其优异的性能成为近年来储能材料研究和关注的热点，然而由于有机高分子聚合物包覆相变材料导致热导率很低，对其储能效率影响很大，添加具有高导热系数的材料(如碳纤维、膨胀石墨、金属氧化物和金属粒子等)可以在一定程度上改善这类问题，但是这种方法制备的相变复合材料一般需填充物比例较大（一般在10 wt%以上）才能对相变材料的导热率有明显提高，但当填充量较大时会导致以下三个问题：（1)相变材料所占的比例下降，复合相变材料相变焓下降较多；（2)当填充量多时，由于密度较大，长期使用会导致少量的相分离；（3)材料的质量和成本增加较多。 

石墨稀是近几年来最受关注的一种材料之一，它是由单层的碳原子按照蜂窝结构排列，是世界上厚度最小，质量最轻，强度最大的物质之一。同时，石墨烯也具备很好的热学性能，研究发现，石墨稀是世界上热导率最高的物质，导热系数高达5000 W/m·K，是普通金属热导率的50~100倍，且渗流阈值仅为0.2wt%。并且石墨稀的单层二维结构容易在基体中形成导热通道，是一种理想的提高热导率的填充物。 

发明内容

本实用新型针对建筑节能等领域对相变储能技术的要求，提出了一种储能效果优良的石墨烯定形相变材料采暖板。 

为了实现上述目的本实用新型采取的披术方案是：一种石墨烯定形相变材料的采暖板，包括底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板，其特征在于：所述底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板之间密封粘合的，所述的加热装置位于石墨烯定形相变材料填充层的下面或中间。 

本实用新型所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，所述的加热装置采用安装了时间控制器和温度控制器的电热膜。 

本实用新型所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，所述的石墨烯定形相变材料填充层呈纳米胶囊状。 

本实用新型所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，所述的面板为木板或石材板。 

本实用新型所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，所述的底板隔热层为具有高抗渗性的铝塑复合板或高分子板材。 

本实用新型所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，所述的高分子板材为聚氯乙烯塑料板、有机玻璃板或聚碳酸酯板。 

通过实施本实用新型所提供的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，具有以下有益效果： 

1、本实用新型中的石墨烯定形相变材料填充层是一种低填充量、高导热系数、高相变潜热的复合相变材料；

2、本实用新型的石墨烯定形相变材料填充层采用纳米胶囊定形，它不仅保留了微胶囊的技术优势，而且弥补了普通微胶囊相变材料的不足之处。由于胶囊尺寸从微米级降为纳米级，使胶囊表面积与体积的比率增大，有利于提高相变材料的传热速率，因而进一步扩大了胶囊型相变材料的应用范围。同时，在使用过程中还可大大降低由于长时间的使用中粒子之间碰撞所造成的破坏。

3、本实用新型的面板及底板为木材、石材或高分子板材，具有优异的抗渗性，可有效阻止相变物质在长期使用过程中的渗透和迁移，保障室内空气质量的安全性。

4、本实用新型采暖板能够借助电加热系统在用电低谷期将热能储存起来，当室温下降或夜晚时通过地板中相变材料的固化释放热量，补偿室内的热需求，从而减小室温的波动，减少供热装置的工作量，达到建筑节能的目的。

附图说明

图1是石墨烯定形相变材料采暖板的局部剖面放大示意图。 

标号说明：

1、面板   2、石墨烯定形相变材料填充层   3、加热装置   4、底板隔热层

5、时间控制器     6、温度控制器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。 

本实用新型石墨烯定形相变材料采暖板，包括面板1、石墨烯定形相变材料填充层2、加热装置3、底板隔热层4、时间控制器5和温度控制器6。底板隔热层4位于最下层，可采用聚碳酸酯板作为隔热层；隔热层上面为加热装置3，在该加热装置3上，装有时间控制器5和温度控制器6；加热装置3的上面为石墨烯定形相变材料填充层2，该填充层可以有效的将热能储存起来，在需要的时候通过上层的面板1释放出热量补偿室内的热需求。 

本实用新型的工作原理和过程如下： 

使用时，时间控制器5固定在用电网低谷期的夜间定时启动，这样可省用峰电，充分利用谷电；当加热装置3接通电源后热量传给石墨烯定形相变材料填充层2。当温度到达临界温度后石墨烯定形相变材料填充层2开始发生相变。当石墨烯定形相变材料填充层2完全融化时，温度控制器5使加热装置3停止加热。这时热量主要由石墨烯定形相变材料填充层2以潜热方式储存起来。白天可以不用开启电加热装置，石墨烯定形相变材料填充层2逐渐凝固，同时放出凝固热。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。 

Claims (1)

1.一种石墨烯定形相变材料的采暖板，包括底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板，其特征在于：所述底板隔热层、加热装置、石墨烯定形相变材料填充层和面板之间是密封粘合的，所述的加热装置位于石墨烯定形相变材料填充层的下面或中间。

2．根据权利要求1所述的一种石墨烯定形相变材料的采暖板，其特征在于：所述的加热装置采用安装了时间控制器和温度控制器的电热膜。

3．根据权利要求1一种石墨烯定形相变材料的采暖板，其特征在于：所述石墨烯定形相变材料填充层呈纳米胶囊状。

4．根据权利要求1一种石墨烯定形相变材料的采暖板，其特征在于：所述面板为木板或石材板。

5．根据权利要求1一种石墨烯定形相变材料的采暖板，其特征在于：所述底板隔热层为具有高抗渗性的铝塑复合板或高分子板材。

6．根据权利要求5一种石墨烯定形相变材料的采暖板，其特征在于：所述高分子板材为聚氯乙烯塑料板、有机玻璃板或聚碳酸酯板。