CN103267346A - 一种利用电梯制动电阻的热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电梯制动电阻的热水器，它包括热水腔室，所述热水腔室内设置有油腔和水腔，该油腔和水腔外均包裹有绝热层；所述油腔内设置有制动电阻；所述油腔和水腔之间设置有导热单元；所述水腔通过连接水阀与预热腔室相连；所述预热腔室内设置有预热部分储水腔，该预热腔室内一侧设置有预热单元；所述热水腔室外设置有散热器；所述散热器通过油管及油管上的油泵与热水腔室的油腔相连，形成回路；它具有结构简单，操作方便，将电梯制电阻产生的热量转化为加热冷水的热源，转废为宝，环保节能，同时也利于电梯机房降温保证其正常运行，适用住宅小区和宾馆酒店使用。

Description

一种利用电梯制动电阻的热水器
【技术领域】
本发明涉及一种利用电梯制动电阻的热水器。 
【背景技术】
中国人口众多、经济发展迅速，电梯的使用量和新增量都已经是全球最多的国家。到2012年底我国拥有在用电梯超过250万台，每年新增电梯超过50万台。电梯在使用过程中能耗惊人，据统计对于交流双速电梯每天耗能超过80千瓦时，对于目前最为节能高效的无齿轮永磁同步电梯每天耗电也要超过40千瓦时。全国每天电梯耗能超过1亿千瓦时，国家2009年5月26颁布的《高耗能特种设备节能监督管理办法》中将电梯列为高耗能特种设备。 
市场上采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前，要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械动能的过程，升降电梯还是一个势能性负载，为了均匀拖动负载，电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50％(1吨载客电梯乘客为7人左右)时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能(电梯重载下行和轻载上行)。电梯运行中多余的机械能(含势能和动能)，通过曳引机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。此时电容就好比是一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高(好比水库水位超高)，如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，造成变频器停止工作，电梯无法正常运行。目前，国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存再生电能的方法来防止电容过压，但是电阻耗能不仅降低了 系统的效率，电阻产生的大量热量还引起机房温度上升。在夏天，空调耗电量甚至超过电梯本身。为了有效利用再生能量，提高电梯能量利用率，对电梯再生能量的利用措施一般有以下几种：第一是通过逆变技术使得再生电能回馈电网；第二是多台电梯共直流母线；第三是采用超级电容电池存储电能，供电梯自身使用。使用电梯节能产品后，节电效果十分明显，一般节电率可达15％-40％。此外，由于无电阻发热元件，降低了机房的环境温度，同时也改善了电梯控制系统的运行温度，使控制系统不再死机，延长电梯使用寿命。机房可以不再使用空调等散热设备，可以节省机房空调和散热设备的耗电量，节能环保，使电梯更省电。但是以上所述的方法却很少在实际中推广，主要在于使用逆变回馈技术成本很高，使用单位通过节能回收成本一般需要2-3年。另外，用这种方式回馈的电流含有高次谐波，对于电网有严重的污染，供电系统不希望这种技术。而且现行的电表也不能计算回馈的电量，甚至将回馈的电量计入消耗的电量之中，造成用户电表计算的用电量增加。对于共用直流母线技术，对大多数住宅小区因为一栋楼上仅1、2台电梯，所以协同效率不高。如果以整片小区共用母线，这成本又大为增加。而对于以超级电容方式存储电能，因为受到电池技术发展限制，超级电容的成本、容量也决定了难以推广。 
【发明内容】
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种利用电梯制动电阻的热水器，它在不改变传统基本电路，不会产生回馈电能污染电网，同时也不会跟干扰供电系统运行和稳定；利用收集利用制动电阻产生的热量用于加热冷水，它具有结构简单，操作方便，将电梯制电阻产生的热量转化为加热冷水的热源，转废为宝，环保节能，同时也利 于电梯机房降温保证其正常运行，适用住宅小区和宾馆酒店使用。 
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 
本发明所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，它包括热水腔室，所述热水腔室内设置有油腔和水腔，该油腔和水腔外均包裹有绝热层；所述油腔内设置有制动电阻；所述油腔和水腔之间设置有导热单元；所述水腔通过连接水阀与预热腔室相连；所述预热腔室内设置有预热部分储水腔，该预热腔室内一侧设置有预热单元；所述热水腔室外设置有散热器；所述散热器通过油管及油管上的油泵与热水腔室的油腔相连，形成回路。 
进一步地，所述热水腔室的油腔内设置有油腔温度监控装置。 
进一步地，所述热水腔室外设置有隔热层。 
进一步地，所述热水腔室一侧设置有若干出水管路。 
进一步地，所述水腔一侧设置有安全阀。 
进一步地，所述热水腔室的水腔内设置有水腔温度监控装置。 
进一步地，所述预热腔室外设置有预热隔热层。 
进一步地，所述预热腔室右侧下部设置有进水管路，该进水管路上设置有进水水泵。 
进一步地，所述散热器、预热单元、油腔温度监控装置、水腔温度监控装置和进水水泵均通过有线或者无线信号与控制单元相连。 
进一步地，所述控制单元通过有线或者无线信号将回馈信号发送至电梯远程监控系统或者发送至客户智能接收终端。 
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，它在不改变传统基本电路，不会产生回馈电能污染电网，同时也不会跟干扰供电系统运行和稳定；利用收集利用制动电阻产生的热量用于加热 冷水，它具有结构简单，操作方便，将电梯制电阻产生的热量转化为加热冷水的热源，转废为宝，环保节能，同时也利于电梯机房降温保证其正常运行，适用住宅小区和宾馆酒店使用。 
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中： 
图1是本发明的结构示意图； 
附图标记说明： 
1.油泵；  2.散热器； 3.油管；  4.油腔温度监控装置；  5.制动电阻； 
6.油腔；    7.导热单元；    8.连接水阀；    9.控制单元； 
10.预热部分隔热层； 11.预热部分储水腔； 12.预热单元； 13.进水管路； 
14.水腔温度监控装置；  15.出水管路；  16.安全阀；  17.水腔； 
18.隔热层。 
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。 
如图1所示，本发明所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，它包括热水腔室，所述热水腔室内设置有油腔6和水腔17，该油腔6和水腔17外均包裹有绝热层；所述油腔6内设置有制动电阻5；所述油腔6和水腔17之间设置有导热单元7；所述水腔17通过连接水阀8与预热腔室相连；所述预热腔室内设置有预热部分储水腔11，该预热腔室内一侧设置有预热单元12；所述热水腔室外设置有散热器2；所述散热器2通过油管3及油管3上的油泵1与热水腔室 的油腔6相连，形成回路。。 
所述热水腔室的油腔6内设置有油腔温度监控装置4。 
所述热水腔室外设置有隔热层18。 
所述热水腔室一侧设置有若干出水管路15。 
所述水腔17一侧设置有安全阀16。 
所述热水腔室的水腔17内设置有水腔温度监控装置14。 
所述预热腔室外设置有预热隔热层10。 
所述预热腔室右侧下部设置有进水管路13，该进水管路13上设置有进水水泵。 
所述散热器2、预热单元12、油腔温度监控装置4、水腔温度监控装置14和进水水泵均通过有线或者无线信号与控制单元9相连。 
所述控制单元9通过有线或者无线信号将回馈信号发送至电梯远程监控系统或者发送至客户智能接收终端。 
本发明中，由于电梯是特种设备，故设计通过导热系统(导热油、导热单元)将热量传给水，该种设计是为了不影响电梯安全可靠运行，因为不改变电梯电路和制动电阻工作状况。 
本发明在使用时，此外水腔17是可以根据需要分出多个隔离的分腔，并且热管最适合作为导热单元；当选用空气能热水器作为预热单元，将水加热到30℃即可，在这个温度空气能热水器的效率很高可以超过500％。另外空气能热水器产生的冷气可以降低电梯机房的温度，使得机房不需要再配置空调，从而也符合国家的环保节能国策。 
本发明由发热系统、导热系统、热水系统、散热系统、绝热系统、控制系统、预热系统这七个系统组成，具体的功能如下： 
(1)发热系统：就是电梯的制动电阻，电阻值按电梯设计需要确定，工作温度应能满足0-120℃。因考虑耐油的问题，现有的电梯变频器制动电阻一般都能满足要求，所不不同的是传统的电梯制动电阻一般是空气冷却，现在应选择油冷的制动电阻。电阻丝可以缠绕在陶瓷支架上，也可以根据设计需要直接缠绕在传热单元上。 
(2)导热系统：主要作用是制动电阻发出的热量导入水腔加热热水。导热系统包括导热油和导热单元组成。导热油的作用是将制动电阻发出的热量传导给导热单元，同时起到缓冲、存储热量的作用。导热单元将导热油传来的热量传给热水。热管最适合作为导热单元，但如设计需要也可以采用油泵输送导热油加热热水，或者直接采用紫铜膜片作为导热元件。采用热管为导热单元时，根据需要可以采用整体式也可采用分离式布置。可将导热油腔的内表面整体作为热管受热端，将水腔大部分内表面为冷凝端。也可以根据需要使用多根热管分别通往不同的储水腔供不同的用户使用。 
(3)热水系统：热水系统的作用接受来自导热单元传递的热量加热热水，并起到存储热水的作用。热水系统主要有储水腔、进水管路、出水管路、安全阀构成。储水腔的作用是存储热水，四周包裹隔热材料起到保温的作用。储水腔根据多用户使用的需要，可以分出多个隔离的分腔，配以各自的出水管路和进水管路。出水管路为用户提供热水，进水管路为储水腔提供进水。安全阀的作用是防止因控制系统失效造成储水腔压力过大而出现事故。储水腔的容量应尽量保证热水的温度保持在50℃即可。热水系统在热水器制造行业已经工艺成熟，可以参照执行。 
(4)散热系统：散热系统作用是防止当传热系统出现故障，致使油腔内温度升高危险程度时，通过散热系统散去制动电阻发热，保证制动电阻正常工作。 散热系统作用与油腔相连，由油泵、散热器、供油管路构成。当水腔内的温控装置监控到热水温度超过预定温度(如100℃)，或当油腔中的温控装置监测到导热油的温度超过预定温度时(如设定120℃)，控制系统控制油泵动作将导热油泵入散热器中冷却后流回油腔。 
(5)绝热系统：绝热系统的作用是保证热量不会散失，而保留于热水中。隔热层包裹储水腔和油腔。隔热层的构成可有隔热材料制成，如真空隔热板等。这项技术在热水器行业中较为成熟。 
(6)控制系统：控制系统的作用控制储水腔的进水和散热系统的工作。当水腔内的水位低于预定位置时及控制进水管路进水。当水腔内的温控装置监控到热水温度超过预定温度(如100℃)，或当油腔中的温控装置监测到导热油的温度超过预定温度时(如设定120℃)，控制系统控制油泵动作将导热油泵入散热器中冷却后流回油腔。 
(7)预热系统：预热系统的作用是对于进水预先加热以产出更多的热水，并控制热水的量供用户准确适用。预热系统是选配部件，可有空气能热水器承担。预热系统只需将水加热到30℃即可，在这个温度空气能热水器的效率很高可以超过500％。另外空气能热水器产生的冷气可以降低电梯机房的温度，使得机房不需要再配置空调。 
本发明的工作原理如下： 
电梯再生电能在制动电阻中转化为热能，经导热油传给导热单元再传给水腔中的热水。热水存储在储水腔中受到隔热层包裹防止热量的散失，储水腔可以分成多个分隔的分腔供多个用户使用。用户在用完热水后，控制系统会自动为水腔加水。储水腔的容量应尽量保证热水的温度保持在50℃即可。当水腔中水温达到100℃或油腔温度超过预定温度(如120℃)时，控制系统会启动油泵， 散热器开始工作，将热量散失在空气中，保证制动电阻正常工作不影响电梯正常运行，同时控制系统将故障数据通过电梯远程监控系统返回给用户和维保单位。此外冷水通过预热系统加热到30℃，在这个温度空气能热水器的效率很高可以超过500％，然后在通过制动电阻的热量加热到50℃即可使用。 
本发明所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，它在不改变传统基本电路，不会产生回馈电能污染电网，同时也不会跟干扰供电系统运行和稳定；利用收集利用制动电阻产生的热量用于加热冷水，它具有结构简单，操作方便，将电梯制电阻产生的热量转化为加热冷水的热源，转废为宝，环保节能，同时也利于电梯机房降温保证其正常运行，适用住宅小区和宾馆酒店使用。 
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。 

Claims (9)

1.一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：它包括热水腔室，所述热水腔室内设置有油腔(6)和水腔(17)，该油腔(6)和水腔(17)外均包裹有绝热层；所述油腔(6)内设置有制动电阻(5)；所述油腔(6)和水腔(17)之间设置有导热单元(7)；所述水腔(17)通过连接水阀(8)与预热腔室相连；所述预热腔室内设置有预热部分储水腔(11)，该预热腔室内一侧设置有预热单元(12)；所述热水腔室外设置有散热器(2)；所述散热器(2)通过油管(3)及油管(3)上的油泵(1)与热水腔室的油腔(6)相连，形成回路。
2.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述热水腔室的油腔(6)内设置有油腔温度监控装置(4)。
3.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述热水腔室外设置有隔热层(18)。
4.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述热水腔室一侧设置有若干出水管路(15)。
5.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述水腔(17)一侧设置有安全阀(16)。
6.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述热水腔室的水腔(17)内设置有水腔温度监控装置(14)。
7.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述预热腔室外设置有预热隔热层(10)。
8.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述预热腔室右侧下部设置有进水管路(13)，该进水管路(13)上设置有进水水泵。
9.根据权利要求1所述的一种利用电梯制动电阻的热水器，其特征在于：所述散热器(2)、预热单元(12)、油腔温度监控装置(4)、水腔温度监控装置(14)和进水水泵均通过有线或者无线信号与控制单元(9)相连。
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