基于相變材料的新型太陽能地暖的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出基于相變材料的新型太陽能地暖，包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，蓄電池組經逆變器向貯熱單元供電；貯熱單元包括介質箱和為介質箱加熱的電加熱器，介質箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，貯熱體以液態(tài)相變材料成型，容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)泵，所述地暖管道與循環(huán)泵、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，容置腔內設有溫度傳感器，當容置腔內液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時，循環(huán)泵驅動貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動；本實用新型采用液態(tài)相變材料作為熱交換介質，同時在地暖結構中針對相變材料作出優(yōu)化，使液態(tài)相變材料能更好地用于太陽能供暖。
【專利說明】
基于相變材料的新型太陽能地暖
技術領域
[0001]本實用新型涉及供暖設施領域，尤其是基于相變材料的新型太陽能地暖。
【背景技術】
[0002]目前太陽能在供暖設施領域得以廣泛應用，采用太陽能發(fā)電并通過電加熱器直熱供暖是較直接的供暖方式，但這種方式需要大功率電加熱器，必須要有足夠大的面積放置太陽能發(fā)電板，才可以提供足夠的電能。但是現(xiàn)實生活中，對于越來越多的多層及高層建筑，并沒有如此大的面積來放置太陽能發(fā)電板，使太陽能采集量受到限制，提供的熱量受到限制。
[0003]太陽能供暖常見的另一方案是通過水介質蓄熱傳熱，此類系統(tǒng)中提供熱水的裝置有太陽能集熱器、蓄水箱，水管等，目前的水地暖，以溫度不高于60°C的熱水為熱媒，在埋置于地面以下填充層中的加熱管內循環(huán)流動，加熱整個地板，通過地面以輻射和對流的熱傳遞方式向室內供熱的一種供暖方式，加熱的介質是水，由于水自身的比熱容以及發(fā)生相變的溫度的限制，地暖加熱的水，熱量會很快散失，導致能效不高，用戶體驗不佳。需要對加熱裝置提供大量的熱能及對保溫條件有較高要求。導致設備體積龐大，不容易在小空間場所或是家居環(huán)境中實施。
[0004]目前蓄熱材料中效果較好的是相變材料，但由于其工作基于相變原理，材料特性在相變過程中會發(fā)生變化，使得其在熱交換結構有一定的要求，普通的水介質太陽能供暖結構不一定能兼容，如何以相變材料為介質設計太陽能供暖設備，是一個研究方向。
[0005]申請?zhí)?015208572210的專利中提出光伏地暖裝置，但該裝置仍以水為介質，其設計并未針對液態(tài)相變材料作出優(yōu)化，如簡單地在其結構內采用液態(tài)相變材料，有可能因介質相變產生堵塞現(xiàn)象。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型提出基于相變材料的新型太陽能地暖，采用液態(tài)相變材料作為熱交換介質，同時在地暖結構中針對相變材料作出優(yōu)化，使液態(tài)相變材料能更好地用于太陽能供暖。
[0007]本實用新型采用以下技術方案。
[0008]基于相變材料的新型太陽能地暖，所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，所述控制器與太陽能發(fā)電板、逆變器、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板經控制器與蓄電池組相連;所述蓄電池組與逆變器相連，蓄電池組經逆變器向貯熱單元輸出電力;所述貯熱單元包括介質箱和為介質箱加熱的電加熱器，所述介質箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口 ；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內設有與控制器相連的溫度傳感器，當溫度傳感器檢測到容置腔內液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時，控制器啟動循環(huán)栗以驅動貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動。
[0009]所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。
[0010]所述循環(huán)栗設于容置腔的循環(huán)接口處。
[0011]所述太陽能地暖設有對外供電接口，所述對外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經逆變器向對外供電接口輸出電力。
[0012]本實用新型中，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路;該設計使得相變材料不易泄露至外部，能有效保證熱交換效果，也有益于安裝環(huán)境的清潔。
[0013]本實用新型中，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型；該設計由于使用了比熱容很大的相變材料，從而大大減小了貯熱體的體積，讓本太陽能地暖無須采用較大的存貯結構容置貯熱介質，從而使得本實用新型所述的太陽能地暖體積較小，便于安裝和實施，在地暖設備運行中，該大比熱容的相變材料可延長保溫時間，減少介質循環(huán)頻率，節(jié)省電能，延長設備使用壽命。
[0014]本實用新型中，所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型，該設計通過合理設計液態(tài)相變材料的成分配比，使得具備相變特性的聚乙二醇在膨脹石墨中的復合結構適用于供暖領域，材料具備熱交換應用所需的液態(tài)流動性，也有較大的比熱容可以蓄積較多的熱能。
[0015]本實用新型中，所述容置腔內設有與控制器相連的溫度傳感器，當溫度傳感器檢測到容置腔內液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時，控制器啟動循環(huán)栗以驅動貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動；由于本實用新型采用的介質為相變材料，當溫度上升至閾值時，材料將相變至具備良好流動性的狀態(tài)，在該狀態(tài)下啟動循環(huán)栗，把容置腔內的高溫度液態(tài)相變材料栗入熱交換回路，能保證熱交換回路的暢通，使得熱交換回路不易堵塞，循環(huán)栗不易故障。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步詳細的說明:
[0017]附圖1是本實用新型的不意圖；
[0018]圖中:1_太陽能發(fā)電板;2-控制器;3-蓄電池組;4-逆變器;5-電加熱器;6-地暖管道;7-循環(huán)栗;11 -介質箱;12-溫度傳感器;13-循環(huán)接口。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，基于相變材料的新型太陽能地暖，所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板
1、控制器2、蓄電池組3、逆變器4、貯熱單元和供熱組件，所述控制器2與太陽能發(fā)電板1、逆變器4、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板I經控制器2與蓄電池組3相連;所述蓄電池組3與逆變器4相連，蓄電池組3經逆變器4向貯熱單元輸出電力；所述貯熱單元包括介質箱和為介質箱加熱的電加熱器5，所述介質箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內設有與控制器相連的溫度傳感器，當溫度傳感器檢測到容置腔內液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時，控制器啟動循環(huán)栗以驅動貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動。
[0020]所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。
[0021]所述循環(huán)栗設于容置腔的循環(huán)接口處。
[0022]所述太陽能地暖設有對外供電接口，所述對外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經逆變器向對外供電接口輸出電力。
[0023]實施例:
[0024]太陽能發(fā)電板I將太陽的輻射能轉換為電能，送往蓄電池組3中存儲起來，或推動負載工作，控制器2能控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對蓄電池組3起到過充電保護、過放電保護的作用，并且能控制循環(huán)栗7和電加熱器5，使得地暖管道6內相變材料介質能及時得到加熱，蓄電池組3儲存電能，使地暖在沒有太陽的時候也能繼續(xù)工作，逆變器4將直流電轉換成交流電，一方面為電加熱器5供電，另一方向也通過對外供電接口輸出，使通過太陽能產生的電能供其他家用電器使用，最大化利用資源。
[0025]電加熱器5將介質箱11中的相變材料介質加熱至設定的溫度后，此時相變材料介質具備良好的流動性，溫度傳感器12發(fā)出信號給控制器2，控制器2接收到信號后，啟動循環(huán)栗7，將已經加熱的相變材料介質送至地暖管道6，并循環(huán)加熱，使整個熱交換回路內的液態(tài)相變材料貯熱體均升溫，在提升熱交換回路內液態(tài)貯熱體流動性的同時，達到供暖的效果。由于本產品采用的液態(tài)貯熱體是聚乙二醇、膨脹石墨和水三種物質的混合溶液，可延長保溫時間，減少介質循環(huán)頻率，節(jié)省電能，且延長設備使用壽命。
【主權項】
1.基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述太陽能地暖包括太陽能發(fā)電板、控制器、蓄電池組、逆變器、貯熱單元和供熱組件，所述控制器與太陽能發(fā)電板、逆變器、貯熱單元和供熱組件相連;所述太陽能發(fā)電板經控制器與蓄電池組相連;所述蓄電池組與逆變器相連，蓄電池組經逆變器向貯熱單元輸出電力;所述貯熱單元包括介質箱和為介質箱加熱的電加熱器，所述介質箱包括容置腔、循環(huán)接口和液態(tài)的貯熱體，所述貯熱體以含有聚乙二醇、膨脹石墨和水的液態(tài)相變材料成型，所述貯熱體貯于容置腔內，所述容置腔壁處開有循環(huán)接口；所述供熱組件包括地暖管道和循環(huán)栗，所述地暖管道與循環(huán)栗、貯熱單元的循環(huán)接口相連并形成密閉的熱交換回路，所述容置腔內設有與控制器相連的溫度傳感器，當溫度傳感器檢測到容置腔內液態(tài)的貯熱體溫度上升至閾值時，控制器啟動循環(huán)栗以驅動貯熱體在熱交換回路中循環(huán)流動。2.根據權利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述貯熱體以含有13%聚乙二醇、9%膨脹石墨和78%水的液態(tài)相變材料成型。3.根據權利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述循環(huán)栗設于容置腔的循環(huán)接口處。4.根據權利要求1所述的基于相變材料的新型太陽能地暖，其特征在于:所述太陽能地暖設有對外供電接口，所述對外供電接口與逆變器相連，所述蓄電池組還經逆變器向對外供電接口輸出電力。
【文檔編號】F24D13/04GK205619418SQ201620419106
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】吳建華, 侯耀峰, 陳軒偉
【申請人】廈門大學嘉庚學院