CN105318550A - 一种蓄热水箱及热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热水箱，包括壳体、换热组件和蓄热组件，所述换热组件包括换热管路，所述换热管路和蓄热组件均设置在所述壳体形成的内腔中。本发明提供的蓄热水箱，采用管壳式换热器，将蓄热水箱与换热器结合为一体，减小了蓄热水箱体积。同时采用波纹折流板，不但增加了水与蓄热材料间的换热系数，而且蓄热材料由于换热面积更大，极大地增强了蓄热材料的放热速率。同时还具有壳管式换热器承压能力强的特点。

Description

一种蓄热水箱及热泵热水器

技术领域

本发明涉及热泵热水器相关技术领域，特别是一种蓄热水箱及热泵热水器。

背景技术

现有热泵热水器的蓄热水箱大多体积较大，如200L、150L等，给安装带来诸多不便，且水箱很重不方便放置在外墙建筑物上，尤其是在已经装修好了的建筑中，往往因为水箱体积和重量问题放弃使用这类节能环保产品。

蓄热材料以其优良的蓄热性能在工业换热上广泛应用，但其放热速率慢是目前蓄热材料在小型产品上应用的最大问题，所以导致传统的蓄热式换热器大多体积较大，放热能力差，而且压降较大，承压能力差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蓄热水箱及热泵热水器，以解决现有技术中热泵热水器的蓄热水箱体积大，放热能力差等问题。

根据本发明的第一方面，提供一种蓄热水箱，包括壳体、换热组件和蓄热组件，所述换热组件包括换热管路，所述换热管路和蓄热组件均设置在所述壳体形成的内腔中。

优选地，所述蓄热组件包括折流板和蓄热材料，所述蓄热材料设置在所述折流板内部。

优选地，所述换热管路和蓄热组件交叉设置。

优选地，所述换热管路沿所述水箱的纵向设置。

优选地，在所述折流板上设置有换热管路穿过孔，所述换热管路穿过所述折流板。

优选地，所述换热管路和折流板垂直设置。

优选地，在所述折流板和壳体的内壁之间形成有过水间隙，两相邻的折流板形成的过水间隙位于水箱的相反侧。

优选地，在所述壳体内的两端设置有与换热管路连通的冷媒分流部和冷媒合流部在所述冷媒分流部与冷媒合流部之间的空腔构成储水部。

优选地，所述冷媒分流部上设置有冷媒入口，所述冷媒合流部上设置有冷媒出口，所述储水部设置有进水口和出水口，所述进水口位于靠近所述冷媒出口处，所述出水口位于靠近所述冷媒进口处。

根据本发明的第二方面，提供一种热泵热水器，设置有上述的蓄热水箱。

本发明提供的蓄热水箱，采用管壳式换热器，将蓄热水箱与换热器结合为一体，减小了蓄热水箱体积。同时采用波纹折流板，不但增加了水与蓄热材料间的换热系数，而且蓄热材料由于换热面积更大，极大地增强了蓄热材料的放热速率。同时还具有壳管式换热器承压能力强的特点。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明蓄热水箱内部结构示意图；

图2为本发明蓄热水箱截面示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本发明提供蓄热水箱主要应用于热泵热水器，特别是空气热源热泵热水器，通过对换热组件和蓄热组件的改进，使蓄热水箱体积减小，同时，通过设置特殊的折流板，增强了蓄热材料的放热速率。下面结合具体实施例对本发明提供的蓄热水箱进行详细介绍。

如图1、2所示，本发明提供的蓄热水箱包括壳体1、换热组件和蓄热组件，所述换热组件包括冷媒管路2，设置在壳体1内部，所述蓄热组件包括折流板3和蓄热材料4，所述蓄热材料4密封的设置在所述折流板3内，所述折流板3连接到所述壳体1内壁上。所述壳体1的外壁与内壁之间设置有保温材料，所述壳体1内部设置有冷媒分流部11、储水部12和冷媒合流部13，优选地，所述冷媒分流部11和冷媒合流部13分别设置在所述壳体1的两端，所述冷媒分流部11和冷媒合流部13上分别设置有冷媒入口111和冷媒出口131，所述冷媒分流部11和冷媒合流部13通过所述冷媒管路2连通(下文详细介绍)。所述储水部12位于所述冷媒分流部11和冷媒合流部13之间，并与所述冷媒分流部11和冷媒合流部13均不连通，所述储水部12在靠近所述冷媒合流部13和冷媒分流部11的端部分别设置有进水口121和出水口122。

所述冷媒管路2设置有多个，多个所述冷媒管路2的两端分别与所述冷媒分流部11和冷媒合流部13连通。所述折流板3设置有多个，优选地，所述折流板3与所述壳体1的轴向垂直的设置。所述冷媒管路2穿过所述折流板3，所述折流板3的边缘与所述壳体1的内壁连接，优选地，所述折流板3与冷媒管路2及壳体1内壁的连接处均为密封连接。所述折流板3与壳体1的内壁之间形成有过水间隙31，所述过水间隙31为设置在所述折流板3与壳体内壁连接处的缺口或者设置在所述折流板3上的通孔，使水能够通过所述过水间隙31流过，优选地，相邻两个所述折流板3上的过水间隙31设置在方向相反的两个端部，使水能够沿所述折流板3折返流动，增强换热效果(下文详细介绍)。所述折流板3内部设置有蓄热材料4，所述蓄热材料4优选为石蜡，所述蓄热材料4密封在所述折流板3内，由于石蜡的相变潜热较高，约为200–220J/g，蓄热水箱通过所述蓄热材料4蓄热温度一般为50度左右，所以所述蓄热材料4选用石蜡可减少所述蓄热材料4的使用量，从而减小蓄热水箱体积和重量。所述折流板3优选为波纹板，增大所述蓄热材料4及水与折流板3的接触面积，且所述折流板3的厚度较小，提高所述蓄热材料4的放热速率。

本发明提供的蓄热水箱采用立式设置，并使所述冷媒合流部13在上方，所述冷媒分流部11在下方，同时所述储水部12的进水口121位于上方，所述出水口122位于下方，冷媒从下方进入，上方流出，水从上方进入，下方流出，这样可以充分利用水自身的重力势能，不需要在出水管路上设置水泵，同时，这样设置也利于冷媒与水充分换热。另外，还可以通过合理设计所述折流板3之间的间距来调整水的压降。

本发明提供的蓄热水箱的工作原理为：

冷水和气态冷媒通过所述进水口121和冷媒入口111分别进入所述储水部12和冷媒分流器11中，水在所述储水部12内沿所述折流板3流动，并通过所述折流板3上的过水间隙31流通，由于相邻的所述折流板3上端过水间隙31设置在相对的两个端部，所以水在所述储水部12内折返向下流动并被加热，最终热水通过所述出水口122流出。冷媒在所述冷媒分流器11中分流进入各个所述冷媒管路2中，气态冷媒在所述冷媒管路2中冷凝放热对所述冷媒管路2加热，冷凝后的液态冷媒通过所述冷媒合流部13上的冷媒出口流出。被加热的所述冷媒管路2导热对水和折流板3加热，所述折流板3再对所述蓄热材料4加热，由于水的蓄热能力小于所述蓄热材料4的蓄热能力，所以水的温度先升高，当水的温度升高至所述蓄热材料4的熔点温度以上时，水、冷媒和所述蓄热材料4的温度保持动态平衡，水温不再上升，此时水温高于所述蓄热材料4的熔点，低于气态冷媒温度，水和冷媒同时对所述蓄热材料4加热，所述蓄热材料4吸收热量由固态逐渐变为液态，至完全变为液态完成蓄热过程。

所述蓄热材料4完成蓄热后当所述储水部12内流入冷水使水温低于所述蓄热材料4的熔点时，所述蓄热材料4由液态变为固态放热，对冷水加热，同时所述冷媒管路2中的冷媒放热也对水加热，当水温达到所述蓄热材料4的熔点时所述蓄热材料4再次变为液态进行蓄热。由于冷水由蓄热水箱上部流入，冷媒由蓄热水箱下部流入，所以在蓄热水箱上部主要通过所述蓄热材料4放热对水进行加热，在蓄热水箱下部冷媒和蓄热材料4同时放热对水加热，进一步保证了所述出水口122流出的水温能够满足用户需求。

本发明提供的蓄热水箱将所述蓄热材料4与壳体1结合为一体，且所述蓄热材料4选用相变潜热较高的石蜡，有效的减小了蓄热水箱的体积，使其能够适应更多的使用场所。管壳式换热器与折流板3的运用使其具有更强的承压能力和更好的换热系数。

一种设置有本发明提供的蓄热水箱的热泵热水器，由于蓄热水箱体积小，使其安装更加方便，应用范围更广，且由于蓄热水箱换热效率更高使热泵热水器的舒适度更好，同时，由于所述蓄热材料4的换热效率及换热速率更高，所述热泵热水器能够提高对水的加热速度，并能够保证出水温度。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种蓄热水箱，包括壳体、换热组件和蓄热组件，所述换热组件包括换热管路，其特征在于，所述换热管路和蓄热组件均设置在所述壳体形成的内腔中。

2.根据权利要求1所述的蓄热水箱，其特征在于，所述蓄热组件包括折流板和蓄热材料，所述蓄热材料设置在所述折流板内部。

3.根据权利要求1所述的蓄热水箱，其特征在于，所述换热管路和蓄热组件交叉设置。

4.根据权利要求3所述的蓄热水箱，其特征在于，所述换热管路沿所述水箱的纵向设置。

5.根据权利要求2所述的蓄热水箱，其特征在于，在所述折流板上设置有换热管路穿过孔，所述换热管路穿过所述折流板。

6.根据权利要求5所述的蓄热水箱，其特征在于，所述换热管路和折流板垂直设置。

7.根据权利要求2所述的蓄热水箱，其特征在于，在所述折流板和壳体的内壁之间形成有过水间隙，两相邻的折流板形成的过水间隙位于水箱的相反侧。

8.根据权利要求1所述的蓄热水箱，其特征在于，在所述壳体内的两端设置有与换热管路连通的冷媒分流部和冷媒合流部，在所述冷媒分流部与冷媒合流部之间的空腔构成储水部。

9.根据权利要求8所述的蓄热水箱，其特征在于，所述冷媒分流部上设置有冷媒入口，所述冷媒合流部上设置有冷媒出口，所述储水部设置有进水口和出水口，所述进水口位于靠近所述冷媒出口处，所述出水口位于靠近所述冷媒进口处。

10.一种热泵热水器，其特征在于，设置有权利要求1-9任一项所述的蓄热水箱。