技术领域
[0001] 本
发明涉及功能材料应用技术领域，特别涉及一种基于功能材料的蒸发式太阳能热水器。
背景技术
[0002] 目前，在日常的家庭生活中，以及工业生产活动中，需要使用大量的清洁热水，因此高效清洁地获取热水资源非常重要。但是直接通过
电能加热，或者燃烧加热的方式会造成极大的
能源浪费。作为一种清洁能源，太阳能应用在加热吸光材料、进一步将热传送给水的方面具有很大的优势。
[0003] 相关技术中有许多先进的功能材料应用到了太阳能热水器领域，但是各种集热器对金属和
真空玻璃材料的大量使用导致了使用场景受限、维护困难、设备笨重等问题。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的目的在于提出一种基于功能材料的蒸发式太阳能热水器，该热水器扩展太阳能热水的应用场景，提高热水的比效率，有效减少金属和真空玻璃材料的使用，简单易实现。
[0006] 本为达到上述目的，本发明一方面
实施例提出了一种基于功能材料的蒸发式太阳能热水器，包括：整体
支架，所述整体支架的顶部倾斜预设
角度，以形成倾斜空腔；玻璃盖板，所述玻璃盖板设置于所述整体支架的顶部的倾斜表面；功能材料，所述功能材料设置于所述倾斜空腔内，以吸收回流的冷水并在太阳照射下蒸发出
温度更高的水蒸气；储水池，用于采集冷凝后的热水，且所述储水池的中部设置有第一开孔，以作为水箱
接口，所述储水池的底部设置有高度不同的第二开孔和第三开孔，以得到进水口和排污口，以及所述储水池通过循环管路与所述倾斜空腔连通。
[0007] 本发明实施例的基于功能材料的蒸发式太阳能热水器，改进已有利用太阳能加热清洁水的结构，将太阳能热水原理与
石墨烯气凝胶结合，利用
石墨烯气凝胶材料的特性，从而扩展太阳能热水的应用场景，提高热水的比效率，有效减少金属和真空玻璃材料的使用，简单易实现。
[0008] 另外，根据本发明上述实施例的基于功能材料的蒸发式太阳能热水器还可以具有以下附加的技术特征：
[0009] 进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：冷凝
铜网，所述冷凝铜网设置于所述储水池内。
[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述倾斜空腔具有第一至第三空腔结构，以形成热水在所述密封容器内的循环通路，其中，后侧的第三空腔结构用于作为所述储水池。
[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二开孔的高度大于所述第三开孔的高度，以将所述第二开孔作为进水口，且将所述第三开孔作为排污口。
[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述整体支架为采用轻质
隔热材料的密封容器。
[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功能材料为石墨烯气凝胶。
[0014] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0015] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0016] 图1为根据本发明一个实施例的蒸发式太阳能热水器的结构示意图；
[0017] 图2为根据本发明一个实施例的蒸发式太阳能热水器的立体结构示意图；
[0018] 图3为根据本发明一个实施例的1kW·m-2下的太阳光照射下水温变化曲线示意图。
[0019] 附图标记说明：
[0020] 基于功能材料的蒸发式太阳能热水器10、整体支架1、玻璃盖板2、功能材料3、储水池4、水箱接口5、进水口6、排污口7和循环管路8和冷凝铜网9。
具体实施方式
[0021] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0022] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于功能材料的蒸发式太阳能热水器。
[0023] 图1是本发明一个实施例的基于功能材料的蒸发式太阳能热水器的结构示意图。
[0024] 如图1所示，该基于功能材料的蒸发式太阳能热水器10包括：整体支架1、玻璃盖板2、功能材料3和储水池4。
[0025] 其中，整体支架1的顶部倾斜预设角度，以形成倾斜空腔。玻璃盖板2设置于整体支架1的顶部的倾斜表面。功能材料3设置于倾斜空腔内，以吸收回流的冷水并在太阳照射下蒸发出温度更高的水蒸气。储水池4用于采集冷凝后的热水，且储水池的中部设置有第一开孔，以作为水箱接口5，储水池4的底部设置有高度不同的第二开孔和第三开孔，以得到进水口6和排污口7，以及储水池通过循环管路8与倾斜空腔连通。本发明实施例的热水器10扩展太阳能热水的应用场景，提高热水的比效率，有效减少金属和真空玻璃材料的使用，简单易实现。
[0026] 进一步地，在本发明的一个实施例中，倾斜空腔具有第一至第三空腔结构，以形成热水在密封容器内的循环通路，其中，后侧的第三空腔结构用于作为储水池4。
[0027] 进一步地，在本发明的一个实施例中，第二开孔的高度大于第三开孔的高度，以将第二开孔作为进水口6，且将第三开孔作为排污口7。
[0028] 进一步地，在本发明的一个实施例中，整体支架1为采用轻质隔热材料的密封容器。
[0029] 进一步地，在本发明的一个实施例中，功能材料3可以为石墨烯气凝胶。
[0030] 进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，本发明实施例的热水器10还包括：冷凝铜网9。其中，冷凝铜网9设置于储水池4内。
[0031] 具体而言，如图1和图2所示，本发明实施例的热水器10包括：整体支架1、玻璃盖板2、功能材料3、储水池4、水箱接口5、进水口6、排污口7和循环管路8和冷凝铜网9。整体支架1为一个采用轻质隔热材料的密封容器，密封容器的顶部倾斜，玻璃盖板2置于整体支架1顶部的倾斜表面，容器内部的形成三部分空腔结构，这三部分形成了热水在容器内的循环通路；功能材料3放置于整体支架1内部的倾斜空腔中，后侧的空腔形成储水池4，用于收集冷凝后的热水。冷凝铜网9放置于储水池4中，储水池4的中部开孔，作为水箱接口5，储水池的底部再开一高一低两个孔，其中较高的孔作为进水口6，较低的孔作为排污口7；循环管路8连接了储水池和放置功能材料的倾斜空腔。
[0032] 在本发明的第一个具体实施例中，具体如下：
[0033] (1)将石墨烯气凝胶材料作为太阳能集热蒸发材料放置在整体支架1内部的倾斜空腔中，后侧的空腔形成储水池4，用于收集冷凝后的热水。该石墨烯气凝胶材料具有大量的微观孔洞，具有很好的光热转换能
力。
[0034] (2)将安装好太阳能集热蒸发材料的热水器装置进行太阳能水蒸发式热水收集测试，
环境温度为21摄氏度，测试过程中储水池为封闭状态。
[0035] (3)在一个太阳光(利用太阳光
模拟器)下，该装置中储水池的上液面升温速率为5.252℃/h、下液面升温速率为4.944℃/h。如图3所示，经过5小时后，储水池内的平均水温稳定在46.8摄氏度左右。
[0036] 在本发明的第二个具体实施例中，具体如下：
[0037] (1)将石墨烯气凝胶材料作为太阳能集热蒸发材料放置在整体支架1内部的倾斜空腔中，后侧的空腔形成储水池4，用于收集冷凝后的热水。
[0038] (2)将安装好太阳能集热蒸发材料的热水器装置进行太阳能水蒸发式热水收集测试，环境温度为23摄氏度，测试过程中储水池为封闭状态。
[0039] (3)在两个太阳光(利用太阳光模拟器)下，该装置中储水池的上液面升温速率为9.152℃/h、下液面升温速率为8.692℃/h，经过4小时后，储水池内的平均水温稳定在57.1摄氏度左右。
[0040] 综上，本发明实施例的功能材料放置于容器内部的倾斜空腔，用于吸收回流的冷水并在太阳照射下蒸发出温度更高的水蒸气。其中的冷凝铜网放置于储水池中，用于将高温的水蒸气冷凝为次高温的水滴收集在储水池中。本发明的蒸发式太阳能热水器使用清洁功能材料驱动
水循环、集热蒸发水，能够实现区别于传统的真空管式、平板式集热原理，拓宽了传统热水器的应用范围，大量减少金属和真空玻璃材料的使用，同时解决了设备笨重的问题。
[0041] 根据本发明实施例提出的基于功能材料的蒸发式太阳能热水器，通过功能材料放置于容器内部的倾斜空腔，用于吸收回流的冷水并在太阳照射下蒸发出温度更高的水蒸气，其中的冷凝铜网放置于储水池中，用于将高温的水蒸气冷凝为次高温的水滴收集在储水池中，并使用清洁功能材料驱动水循环、集热蒸发水，能够实现区别于传统的真空管式、平板式集热原理，从而拓宽了传统热水器的应用范围，大量减少金属和真空玻璃材料的使用，同时解决了设备笨重的问题。
[0042] 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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0043] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0044] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
