CN105157209A - 一种基于相变储热材料的自然对流式加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，包括对流装置、外壳和灌装在外壳内部的相变材料，所述的对流装置包括设置在外壳上方的汇水管、设置在外壳下方的加热管以及埋设在相变材料内的多条热交换管，每条热交换管两端穿过相变材料分别与汇水管和加热管连接，所述的加热管内部设有电加热器，所述的汇水管和加热管平行设置，所述的汇水管一端设有出水阀，加热管的一端设有进水阀。与现有技术相比，本发明具有结构简单、占地小、自然对流加热等优点。

Description

一种基于相变储热材料的自然对流式加热器

技术领域

本发明涉及一种电热水器，尤其是涉及一种基于相变储热材料的自然对流式加热器。

背景技术

中国专利CN102654308A公开了一种相变储热式电热水器，包括一热水器外壳，热水器外壳内设置有保温材料，热水器外壳内包含有若干个容器，的若干个容器内分别填充有相变材料，相变材料内埋设有热交换管，热交换管的一端连接有进水管，另一端连接有出水管，进水管与出水管之间连接有一回水管，回水管上设置有循环泵和水容器，水容器内安装有电加热器，循环泵与电加热器分别电连接一控制器，控制器固定在热水器外壳上。该相变储热式电热水器，主要利用相变材料的高储热性，提前储热后，能给用户提供随时随地的热水，热水持续时间长，热水产量多，安全可靠。但是，在该专利中，对相变储热材料加热是采用循环泵主动循环的方式，将加热器加热循环介质的热量带到热交换管中，再通过热交换管加热相变储热材料，结构设置较为复杂，占用空间较大、成本高，循环泵的寿命可靠性差，影响整个热水器的寿命可靠性，且不便于维护与拆换。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、占地小、自然对流加热的基于相变储热材料的自然对流式加热器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，包括对流装置、外壳和灌装在外壳内部的相变材料，所述的对流装置包括设置在外壳上方的汇水管、设置在外壳下方的加热管以及埋设在相变材料内的多条热交换管，每条热交换管两端穿过相变材料分别与汇水管和加热管连接，所述的加热管内部设有电加热器，所述的汇水管和加热管平行设置，所述的汇水管一端设有出水阀，加热管的一端设有进水阀。

所述的多条热交换管平行设置，每条热交换管包括均为L型的第一热交换子管和第二热交换子管，所述的第一热交换子管和第二热交换子管的两端分别与汇水管和加热管连接形成对流回路，所述的对流回路内设有循环介质。

所述的循环介质为常压沸点大于等于100℃的液体，包括水或防冻液。

所述的自然对流式加热器还包括温度控制器和设置在加热管内的温度传感器，所述的温度控制器分别与温度传感器和电加热器连接。

所述的出水阀和进水阀为球阀、电动阀和/或电磁阀。

所述的相变材料为无机纳米复合相变储热材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、占地小：本发明通过内置的电加热器和温度传感器代替了原有的外设式循环泵，降低了成本，减小了占用空间，便于维修和拆装。

二、自然对流加热：本发明采用自然对流加热的方式，通过底部设置在加热管内的电加热器使循环介质升温后，循环介质在L型的第一热交换子管、第二热交换子管、汇水管和加热管形成的对流回路中循环流动，代替了原有的依靠循环泵进行循环的方式，节省能源并且加热效果与循环泵方式效果相当。

三、内部结构精简：本发明通过加热对流回路内的循环介质，循环介质被加热后，在对流回路中进行循环流动，在流动过程中，相变材料通过多条热交换管，吸收循环介质带来的热量，从而达到对相变材料进行加热的目的；此对流装置不仅可以用于对材料进行加热，也可以用于相变材料放热，即冷水从底部加热管进入，经相变材料换热后，从顶部的汇水管流出热水，不需要额外再做一套放热水的热交换系统，使得相变储热式热水器的内部结构更简单。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明的结构左视图。

图3为相同加热功率条件下两种加热方式对比图。

其中，1、外壳，2、相变材料，3、第一热交换子管，4、第二热交换子管，5、加热管，6、电加热器，7、进水阀，8、汇水管，9、出水阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1和2所示，一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，包括对流装置、外壳1和灌装在外壳1内部的相变材料2，对流装置包括设置在外壳1上方的汇水管8、设置在外壳1下方的加热管5以及埋设在相变材料2内的多条热交换管，每条热交换管两端穿过相变材料2分别与汇水管8和加热管5连接，加热管5内部设有电加热器6，汇水管8和加热管5平行设置，汇水管8一端设有出水阀9，加热管5的一端设有进水阀7。

多条热交换管平行设置，每条热交换管包括均为L型的第一热交换子管3和第二热交换子管4，第一热交换子管3和第二热交换子管4的两端分别与汇水管8和加热管5连接形成对流回路，对流回路内设有循环介质，循环介质采用水。

自然对流式加热器还包括温度控制器和设置在加热管5内的温度传感器，温度控制器分别与温度传感器和电加热器6连接。

出水阀9和进水阀7为球阀、电动阀和/或电磁阀。

如图3所示，在相同的加热功率条件下，自然对流加热与循环水热传导加热，相变储热材料温度上升速度基本无差异，加热时间也基本相同。

本发明通过加热对流回路内的循环介质，循环介质被加热后，在对流回路中进行循环流动，在流动过程中，相变材料2通过多条热交换管，吸收循环介质带来的热量，从而达到对相变材料2进行加热的目的；此对流装置不仅可以用于对材料进行加热，也可以用于相变材料2放热，即冷水从底部加热管5进入，经相变材料换热后，从顶部的汇水管8流出热水，不需要额外再做一套放热水的热交换系统，使得相变储热式热水器的内部结构更简单。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，包括对流装置、外壳(1)和灌装在外壳(1)内部的相变材料(2)，所述的对流装置包括设置在外壳(1)上方的汇水管(8)、设置在外壳(1)下方的加热管(5)以及埋设在相变材料(2)内的多条热交换管，每条热交换管两端穿过相变材料(2)分别与汇水管(8)和加热管(5)连接，所述的加热管(5)内部设有电加热器(6)，所述的汇水管(8)和加热管(5)平行设置，所述的汇水管(8)一端设有出水阀(9)，加热管(5)的一端设有进水阀(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，所述的多条热交换管平行设置，每条热交换管包括均为L型的第一热交换子管(3)和第二热交换子管(4)，所述的第一热交换子管(3)和第二热交换子管(4)的两端分别与汇水管(8)和加热管(5)连接形成对流回路，所述的对流回路内设有循环介质。

3.根据权利要求2所述的一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，所述的循环介质为常压沸点大于等于100℃的液体，包括水或防冻液。

4.根据权利要求1所述的一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，所述的自然对流式加热器还包括温度控制器和设置在加热管(5)内的温度传感器，所述的温度控制器分别与温度传感器和电加热器(6)连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，所述的出水阀(9)和进水阀(7)为球阀、电动阀和/或电磁阀。

6.根据权利要求1所述的一种基于相变储热材料的自然对流式加热器，其特征在于，所述的相变材料(2)为无机纳米复合相变储热材料。