CN102069960A

CN102069960A - 一种防过热保温水箱的设计方法

Info

Publication number: CN102069960A
Application number: CN 201010213083
Authority: CN
Inventors: 苏树强
Original assignee: HUANGMING SOLAR ENERGY (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: HUANGMING SOLAR ENERGY (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明公开了一种防过热保温水箱的设计方法，在水箱内胆外设置一保温层；在保温层的外部包裹一水箱外皮，在保温层中还贯穿嵌设一中空的热导装置，且热导装置的两侧分别与水箱内胆以及水箱外皮贴合；在热导装置中装入相变材料，且相变材料的相变温度点在水箱内胆的过热保护温度范围内。本发明一种防过热保温水箱的设计方法通过一个设置有相变材料的热导装置来实现在温度控制点以下的保温与温度控制点以上的快速散热，从而实现了水箱的保温与防过热。

Description

一种防过热保温水箱的设计方法

技术领域

本发明涉及一种保温水箱的设计方法，尤其涉及一种防过热保温水箱的设计方法。

背景技术

电热水器、太阳能热水器、太阳能供热供暖装置已进入市场多年，其中，保温水箱一直是上述产品的重要部件。而保温水箱的防过热技术是一个产品研发的关键技术。

现有的电热水器、太阳能热水器、太阳能供热供暖装置的防过热保温水箱一般所采用的设计方法包括：(1)非承压产品中的利用水蒸发防止过热；(2)承压产品中利用温度压力安全阀(简称TP阀)排出热水或蒸汽防止过热；(3)还有利用散热器进行散热循环实现防过热。其中，(1)(2)两种方法需要排出水汽，给用户带来较多不便，而且也会造成水资源浪费和结垢的问题，而第(3)种方法系统复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防过热保温水箱的设计方法，用以解决现有的利用水汽排热的方法，需要排出水汽给用户带来的不便，而且也会造成水资源浪费和结垢的问题，而利用散热器的方法进行散热循环实现防过热，系统设计过于复杂成本较高的问题。

本发明一种防过热保温水箱的设计方法，在保温水箱的水箱内胆外设置一保温层；在所述保温层的外部包裹一水箱外皮，其中，在所述保温层中还贯穿嵌设一中空的热导装置，且所述热导装置的两侧分别与所述水箱内胆以及所述水箱外皮贴合；在所述热导装置中装入相变材料，且所述相变材料的相变温度点在所述水箱内胆的过热保护温度范围内。

进一步的，在所述热导装置与所述水箱内胆相贴合的一侧设置一第一贴合部。

进一步的，在所述热导装置与所述水箱外皮相贴合的一侧设置一第二贴合部。

进一步的，所述相变材料在温度超过相变温度点后，从固态变为液态。

进一步的，所述保温层的材质为聚氨酯、岩棉或者玻璃棉。

进一步的，所述水箱外皮的材质为铁喷漆、铁喷塑、不锈钢或者塑料。

进一步的，所述水箱内胆的材质为搪瓷、钢塑、不锈钢或者工程塑料。

进一步的，所述相变材料的材质为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺。

更进一步的，所述热导装置的材质为塑料、橡胶、金属。

本发明由于采用了上述设计方法，使之具有的积极效果是：

(1)通过一个带相变材料的热导装置实现了水箱在温度控制点以下的保温与温度控制点以上的快速散热，从而实现水箱的保温与防过热。

(2)系统设计比较简单，成本较低，有效地避免了水资源的浪费。

附图说明

图1是一种防过热保温水箱的设计方法原理图；

图2是热导装置结构俯视图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明一种防过热保温水箱的设计方法的具体实施方式。

图1为一种防过热保温水箱的原理图，图2为热导装置结构俯视图，请参见图1与图2所述，本发明一种防过热保温水箱，包括水箱内胆1、保温层2和水箱外皮3，水箱内胆1用于贮备热水，水箱内胆1外套设保温层2，保温层2套设水箱外皮3；其中，还包括，一中空的热导装置4，贯穿嵌设在保温层2中，且热导装置4的两侧分别与水箱内胆1以及水箱外皮3贴合，这样水箱内胆中的热量可以通过热导装置4排出；热导装置4中填充有相变材料5，相变材料5的相变温度点在水箱内胆1的过热保护温度范围内。

相变材料5在温度达到相变温度点后，从固态变为液态，相变材料5通过自身固液不同状态下导热能力的阶跃来实现热导装置4的传热能力的跃变，即在相变材料5为固体时，不利于传热，相变材料5为液体时，通过液体的对流换热能力，而有利于传热。为了保护水箱内胆1不至于温度过热，水箱内胆应具有一个保护温度，也就是水箱内胆的最高温度应不超过的温度，而相变材料为达到使得水箱内胆的温度不超过保护温度，其相变温度就应该在保护温度以下的一定范围内，同时相变温度也不应小于保护温度过多，因为这样不利于水箱内胆的保温。

热导装置4可以通过第一贴合部43、第二贴合部41以及连接两贴合部的连接部42组成。

其中，热导装置4通过其第一贴合部43与水箱内胆1相贴合，以增加热导装置4与水箱内胆1之间的接触面积。第一贴合部43设置在保温层2和水箱内胆1之间，使水箱内胆1能够更好地传递热量至第一贴合部43上，其中第一贴合部43应设置的相对保温层较窄，以便保温层2能够更好的起到保温的作用。上述第一贴合部在实际使用中的具体设置方式可由所属领域技术人员灵活选择，在此不再多做赘述。

其中，热导装置4通过其第二贴合部41与水箱外皮3相贴合，以增加热导装置4与水箱外皮3的接触面积。第二贴合部41设置在保温层2和水箱外皮3之间，使热导装置4能够更好地传递热量至水箱外皮3上，其中第二贴合部41应设置的相对保温层2较窄，以便保温层2能够更好的起到保温的作用。上述第二贴合部在实际使用中的具体设置方式可由所属领域技术人员灵活选择，在此不再多做赘述。

较佳的，连接部42可以在保温层2中设置的较窄、较长，这样不仅可以起到传热的作用，也可以更好的起到保温的作用。

进一步的，水箱外皮3的可采用铁喷漆、铁喷塑、不锈钢或者塑料等作为材料。

进一步的，水箱内胆1的可采用搪瓷内胆、钢塑内胆、不锈钢内胆或者工程塑料等作为材料。

进一步的，保温层2的材料可采用聚氨酯、岩棉或者玻璃棉等。

进一步的，热导装置4的材料可采用塑料、橡胶、金属等。也可以将热导装置4设置为其第一贴合部43以及第二贴合部41为金属，连接部42为塑料或者是橡胶。

进一步的，相变材料5可采用有机物提取物、有机物合成物或无机水合物等，具体可以为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺等。

本发明一种防过热保温水箱，热导装置4中设置有相变材料5，当水箱内胆1的温度超过相变材料5的相变温度点，相变材料5由固态转变为液态，大量热先后经过第一贴合部43、连接部42以及第二贴合部41中的液态相变材料5传递给水箱外皮1，也就实现了水箱的防过热功能。此时，本发明防过热保温水箱，热导装置4内相变材料5的传热方式从单纯的固态的导热传热转变为液态的导热与对流换热的两种传热方式，但对流换热的传热能力远高于导热换热能力，相变材料5的换热能力增强，将热量通过连接部42传递给热导装置4的第二贴合部41，第二贴合部41连接于水箱外皮3，水箱外皮3向外传递并排出热量。

当水箱内胆1的内部中设置的热水的温度低于相变材料5的相变温度点时，水箱中的热水的能量通过水箱内胆1的壁传递给热导装置4的第一贴合部43，第一贴合部43传递热量给相变材料5，由于热水温度低于相变材料5的相变温度，相变材料5保持固体状态，其传递热量方式为导热传热方式，且传热能力相对较差，传热速度较慢，相变材料5将仅将少量热量通过连接部42传递给热导装置4的第二贴合部41，第二贴合部41连接于水箱外皮3，水箱外皮3向外排出热量，实现了水箱的保温的功能。

综上所述，本发明一种防过热保温水箱的通过一个设置有相变材料的热导装置来实现在温度控制点以下的保温与温度控制点以上的快速散热，从而实现了水箱的保温与防过热。

本发明一种防过热保温水箱的设计方法，包括：在保温水箱的水箱内胆外设置一保温层；在保温层的外部包裹一水箱外皮；在保温层中还贯穿嵌设一中空的热导装置，且热导装置的两侧分别与水箱内胆以及水箱外皮贴合；在热导装置中装入相变材料，且相变材料的相变温度点在所述水箱内胆的过热保护温度范围内。

相变材料在温度达到相变温度点后，从固态变为液态，相变材料通过自身固液不同状态下导热能力的阶跃来实现热导装置的传热能力的跃变，即在相变材料为固体时，不利于传热，相变材料为液体时，通过液体的对流换热能力，而有利于传热。为了保护水箱内胆不至于在温度过高，水箱内胆应具有一个保护温度，也就是水箱内胆的最高温度应不超过的温度，而相变材料为达到使得水箱内胆的温度不超过保护温度，其相变温度就应该在保护温度以下的一定范围内，同时相变温度也不应小于保护温度过多，因为这样不利于水箱内胆的保温。

热导装置可以通过第一贴合部、第二贴合部以及连接两贴合部的连接部组成。

其中，热导装置通过其第一贴合部与水箱内胆相贴合，以增加热导装置与水箱内胆之间的接触面积。第一贴合部设置在保温层和水箱内胆之间，使水箱内胆能够更好地传递热量至第一贴合部上，其中第一贴合部应设置的相对保温层较窄，以便保温层能够更好的起到保温的作用。上述第一贴合部在实际使用中的具体设置方式可由所属领域技术人员灵活选择，在此不再多做赘述。

其中，热导装置4通过其第二贴合部与水箱外皮相贴合，以增加热导装置与水箱外皮的接触面积。第二贴合部设置在保温层和水箱外皮之间，使热导装置能够更好地传递热量至水箱外皮上，其中第二贴合部应设置的相对保温层较窄，以便保温层能够更好的起到保温的作用。上述第二贴合部在实际使用中的具体设置方式可由所属领域技术人员灵活选择，在此不再多做赘述。

较佳的，连接部可以在保温层中设置的较窄、较长，这样不仅可以起到传热的作用，也可以更好的起到保温的作用。

通过本发明一种防过热保温水箱的设计方法，热导装置中设置有相变材料，当水箱内胆的温度超过相变材料的相变温度点，相变材料由固态转变为液态，大量热先后经过第一贴合部、连接部以及第二贴合部中的液态相变材料传递给水箱外皮，也就实现了水箱的防过热功能。此时，本发明防过热保温水箱，相变材料其传热方式从单纯的固态导热传热转变为液态的导热与对流换热的两种传热方式，但对流换热的传热能力远高于导热换热能力，相变材料的换热能力增强，将热量通过连接部传递给热导装置的第二贴合部，第二贴合部连接于水箱外皮，水箱外皮向外传递并排出热量。

当水箱内胆的内部中设置的热水的温度低于相变材料的相变温度点时，水箱中的热水的能量通过水箱内胆的壁传递给热导装置的第一贴合部，第一贴合部传递热量给相变材料，由于热水温度低于相变材料的相变温度，相变材料保持固体状态，其传递热量方式为导热传热方式，且传热能力相对较差，传热速度较慢，相变材料仅将少量热量通过连接部传递给热导装置的第二贴合部，第二贴合部连接于水箱外皮，水箱外皮向外排出热量，实现了水箱的保温的功能。

水箱外皮的材料可采用铁喷漆、铁喷塑、不锈钢或者塑料等。

水箱内胆的材料可采用搪瓷、钢塑、不锈钢或者工程塑料等。

保温层的材料可采用聚氨酯、岩棉或者玻璃棉等。

热导装置的材料可采用塑料、橡胶、金属等。

相变材料可采用有机物提取物、有机物合成物或无机水合物等，具体可以为石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺等。

综上所述，使用本发明一种防过热保温水箱的设计方法，解决了现有防过热保温水箱需要排出水汽或增加散热器而增加成本的问题，通过一个设置有相变材料的热导装置来实现在温度控制点以下的保温与温度控制点以上的快速散热，从而实现了水箱的保温与防过热，而且防止了水资源的浪费。

Claims

1.一种防过热保温水箱的设计方法，包括，在所述保温水箱的水箱内胆外设置一保温层；在所述保温层的外部包裹一水箱外皮，其特征在于，

在所述保温层中贯穿嵌设一中空的热导装置，且所述热导装置的两侧分别与所述水箱内胆以及所述水箱外皮贴合；

在所述热导装置中填充相变材料，且所述相变材料的相变温度点在所述水箱内胆的过热保护温度范围内。

2.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，在所述热导装置与所述水箱内胆相贴合的一侧设置一第一贴合部，用于增大所述热导装置与所述水箱内胆的接触面积。

3.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，在所述热导装置与所述水箱外皮相贴合的一次设置一第二贴合部，用于增大所述热导装置于所述水箱外皮的接触面积。

4.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述相变材料在温度超过相变温度点后，从固态变为液态。

5.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述保温层的材质采用聚氨酯、岩棉或者玻璃棉。

6.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述水箱外皮的材质采用铁喷漆、铁喷塑、不锈钢或者塑料。

7.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述水箱内胆的材质采用搪瓷、钢塑、不锈钢或者工程塑料。

8.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述相变材料的材质采用石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺。

9.根据权利要求1所述保温水箱的设计方法，其特征在于，所述热导装置的材料采用塑料、橡胶或金属。