CN105823214A - 一种电热蓄能热水器 - Google Patents

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Abstract

一种电热蓄能热水器，包括保温容器、保温容器盖、换热管、电加热装置、相变蓄能材料、温度传感器，其特征在于：换热管和电加热装置通过焊接连为一体，使得换热管成为导热体的一部分，电加热装置包括电加热元件和导热翼板，电加热元件包括一端带螺纹的金属盲管和设置在金属盲管内的电热管，导热翼板和金属盲管外壁通过焊接或导热胶粘接成一体，导热翼板上设置有若干贯穿其本体上下面的通孔，每个通孔内有换热管穿过，且换热管的外壁和通孔之间通过焊接连为一体；保温容器内的压力始终为常压，且通过一个常压气口与外界达成气压平衡；作为优选，常压气口上设置有液位传感器，同时在冷水进口处设置有一电动阀，相变蓄能材料上表层覆盖一层硅油。

Description

一种电热蓄能热水器
技术领域
本发明属于电器及储能、节能技术领域，尤其涉及一种电热蓄能热水器的技术。
背景技术
随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，电能等消耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的30左右％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。
相变蓄能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
当前的大环境下，低碳、节能环保、蓄能等技术是国际上重点发展方向。
现有的市场上，电热储能热水器产品非常少，传统的储水式热水器则体积过于庞大，尤其是大容量热水器；而空气能热水器虽然节能，但是存在价格高、有噪音、安装麻烦、体积大维修费用高等缺点，尤其是在外部环境温度过低的情况下，运行情况会有很大的困难。
那么，能否有这样的一种热水器，体积小、容量大、静音、节能的电热蓄能热水器呢？
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单、体积小、储能量大的一种电热蓄能热水器，主要利用谷电来蓄能，用于解决热水或分布式采暖的需求。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种电热蓄能热水器，包括：
保温容器，该保温容器包括外壳体和内胆，内胆安置在外壳体内且在两者之间设有保温材料，该保温容器的侧壁上开设有若干接口；
保温容器盖，该保温容器盖设置在保温容器的上端开口处且与其适配，具有保温隔热功能，其上还设置有贯穿其本体上下两端的冷水进口、热水出口、加料口、常压气口；
换热管，该换热管设置在所述的内胆内，其中一个端口连接到所述的冷水进口，另一端口连接到所述的热水出口；
电加热装置，该电加热装置设置在所述的内胆内，
相变蓄能材料，该相变蓄能材料填充在所述的内胆内；
温度传感器，该温度传感器设置在内胆内；
其特征在于：换热管和电加热装置通过焊接连为一体，使得换热管成为导热体的一部分，所述的电加热装置包括电加热元件和导热翼板，所述的电加热元件包括一端带螺纹的金属盲管和设置在所述的金属盲管内的电热管，所述的导热翼板和所述的金属盲管外壁通过焊接或导热胶粘接成一体，所述的导热翼板上设置有若干贯穿其本体上下面的通孔，所述的通孔内有所述的换热管穿过，且换热管的外壁和通孔之间通过焊接连为一体，所述的金属盲管带螺纹的开口端和所述的接口适配；所述的内胆内压力为常压，且通过常压气口与外界达成气压平衡。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的导热翼板整体呈一平板状，其中间设置有一凹槽，所述的金属盲管设置在凹槽内且两者之间再通过焊接或导热胶粘接连为一体。通常，设计这样一个凹槽的目的就是增加金属盲管表面和导热翼板的接触面积，使得导热翼板尽可能包裹住金属盲管，增大传热面积。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通；所述的冷水进口处设置有一电动阀，所述的液位传感器和所述的电动阀能够互动。通常，任何的相变蓄能材料都不能污染到水质(指换热管内的热水)，一旦有这种危险(即使万分之一的概率)，这样的相变蓄能技术就不能应用到民用热水器上。所以，本技术设定内胆内始终保持常压，而换热管内则始终保持一定的水压，这样的好处是：即使换热管因为某种原因而破裂，由于换热管内始终保持水压，水只能单向渗漏到内胆内的相变蓄能材料中，且从常压气口溢出，从而保证了热水使用者的用水安全，但是，相变蓄能材料从常压气口溢出到外界，并不是一件容易让人接受的事，所以，本技术创造性的在常压气口内设置了一个液位传感器(但不堵塞出气口)，同时，在冷水进口端设置了一个电动阀，一旦液位传感器感应到有液体溢出，马上会给电动阀传递关断水源的指令，这样彻底保证了用水者的安全和环境的安全。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的相变蓄能材料为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，所述的相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的硅油。通常，目前已知的蓄能量大的相变蓄能材料中，以八水氢氧化钡为主蓄能材料的无机相变蓄能材料，其熔点(78度)是最合适的且蓄能密度最大，但是，本技术中设定内胆内始终为常压，那么如何保证内胆内的相变蓄能材料不和外界空气中的二氧化碳等接触，本技术创造性的在相变蓄能材料的上表层上覆盖了一层比重比水小的硅油，硅油稳定性好、不易老化、疏水性、耐腐蚀、耐高温，且由于其比重小于水，使得该层硅油始终都覆盖在相变蓄能材料的表面，从而阻隔了相变蓄能材料和空气的直接接触。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的硅油为二甲基硅油。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的外壳体上设置有一温控器，所述的温度传感器和所述的温控器连接。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的内胆的材质为纤维增强聚丙烯(FRPP)。通常，相变蓄能材料都有一定的腐蚀性，如果内胆的材质采用紫铜等贵重材质，不但成本会高，而且设备本身的重量也会大大增加，而聚丙烯(PP)通过纤维等增强物质改性后，其耐热性大大提高，况且其比重小，强度高，是一种理想的内胆制造材料。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的换热管、导热翼板、金属盲管均为紫铜材质。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的换热管、导热翼板、金属盲管均为紫铜材质且都经过紫铜发黑剂预处理，以便增强表面抗腐蚀性能。
在上述的一种电热蓄能热水器，其特征在于，所述的温度传感器通过所述的加料口或常压气口进入到所述的内胆内。通常，加料口在加完相变蓄能材料后，基本上处于闲置状态，为了减少在设备上专门开设用于安装温度传感器的接口，闲置的加料口是安装温度传感器的一个不错的选择。
与现有的技术相比，特别是和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙利用了换热管本身均布在内胆内的导热优势，将电加热装置中的导热翼板和换热管通过焊接连为一体，使得从电加热装置传递过来的热量，快速的通过换热管本体将热量导到内胆内的每个角落，使得相变蓄能材料快速得到蓄热，同时，避免了电加热装置在加热过程中造成热量没有及时被导出而产生局部热量过高的问题，大大减少了原技术中过多的使用水平设置的导热隔板数量，极大地降低了制造成本和难度，使得本技术设计更加合理、结构更加简单、相同体积下储能量更大；
和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通，且同时在冷水进口处设置有一电动阀，用于保证用水者的用水安全，彻底解决了相变蓄能技术在民用领域的使用安全问题。
和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的二甲基硅油，用于阻断相变蓄能材料和外界空气的接触，合弃了原技术中繁杂的气体缓冲装置。
附图说明
图1是本发明提供的一种电热蓄能热水器的局部剖视结构示意图；
图2是本发明提供的图1对应的俯视图；
图3是本发明提供的图1中标示的E-E截面示意图；
图4是本发明提供的一种电加热装置的结构示意图；
图5是本发明提供的一种导热翼板的结构示意图；
图6是图5对应的侧视图；
图7是本发明提供的一种电加热元件的结构示意图；
图8是本发明提供的换热管穿过导热翼板上的通孔后且相互焊接一起的局部结构示意图。
图中，保温容器1、保温容器盖2、换热管3、电加热装置4、相变蓄能材5、温度传感器6、液位传感器7、电动阀8、硅油9、外壳体10、内胆11、保温材料12、接口13、温控器14、冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23、电加热元40、导热翼板41、金属盲管400、电热管401、通孔410、凹槽411。
具体实施方式
实施例：
如图1至图8所示，一种电热蓄能热水器，包括：
保温容器1，该保温容器1包括外壳体10和内胆11，内胆11安置在外壳体10内且在两者之间设有保温材料12，该保温容器1的侧壁上开设有若干接口13；
保温容器盖2，该保温容器盖2设置在保温容器1的上端开口处且与其适配，具有保温隔热功能，其上还设置有贯穿其本体上下两端的冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23；
换热管3，该换热管3设置在内胆11内，其中一个端口连接到冷水进口20，另一端口连接到热水出口21；
电加热装置4，该电加热装置4设置在内胆11内，
相变蓄能材料5，该相变蓄能材料5填充在内胆11内；
温度传感器6，该温度传感器6设置在内胆11内；
换热管3和电加热装置4通过焊接连为一体，使得换热管3成为导热体的一部分，电加热装置4包括电加热元件40和导热翼板41，电加热元件40包括一端带螺纹的金属盲管400和设置在金属盲管400内的电热管401，导热翼板41和金属盲管400外壁通过焊接或导热胶粘接成一体，导热翼板41上设置有若干贯穿其本体上下面的通孔410，每个通孔410内有换热管3的其中一根穿过，且换热管3的外壁和通孔410之间通过焊接连为一体(如图8所示)，金属盲管400带螺纹的开口端和接口13适配；内胆11内压力为常压，且通过常压气口23与外界达成气压平衡。
如图5和图6所示，导热翼板41整体呈一平板状，其中间设置有一凹槽411，金属盲管400设置在凹槽411内且两者之间再通过焊接或导热胶粘接连为一体。通常，设计这样一个凹槽411的目的就是增加金属盲管400表面和导热翼板41的接触面积，使得导热翼板41尽可能包裹住金属盲管400，以增大传热面积。
常压气口23内设置有液位传感器7，且同时保证该常压气口23与外界的连通；冷水进口20处设置有一电动阀8，液位传感器7和电动阀8能够互动，一旦液位传感器7感应到有液体溢出，马上会给电动阀8传递关断水源的指令，这样彻底保证了用水者的安全。
本实施例中，相变蓄能材料5为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，相变蓄能材料5的上表面设置有一层比重小于水的硅油9，由于其比重小于水，使得该层硅油始终都覆盖在相变蓄能材料5的表面，从而阻隔了相变蓄能材料5和空气的直接接触。
本实施例中，硅油9为二甲基硅油。
本实施例中，外壳体10上还设置有一温控器14，温度传感器6和温控器14连接。
本实施例中，内胆11的材质为纤维增强聚丙烯(FRPP)。
本实施例，换热管3、导热翼板41、金属盲管400均为紫铜材质且都经过紫铜发黑剂预处理，以便增强表面抗腐蚀性能。
本实施例，温度传感器6通过加料口22进入到内胆11内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了保温容器、保温容器盖、换热管、电加热装置、相变蓄能材、温度传感器、液位传感器、电动阀、硅油、外壳体、内胆、保温材料、温控器、冷水进口、热水出口、加料口、常压气口、电加热元、导热翼板、金属盲管、电热管、通孔、凹槽等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种电热蓄能热水器，包括：
保温容器(1)，该保温容器(1)包括外壳体(10)和内胆(11)，内胆(11)安置在外壳体(10)内且在两者之间设有保温材料(12)，该保温容器(1)的侧壁上开设有若干接口(13)；
保温容器盖(2)，该保温容器盖(2)设置在保温容器(1)的上端开口处且与其适配，具有保温隔热功能，其上还设置有贯穿其本体上下两端的冷水进口(20)、热水出口(21)、加料口(22)、常压气口(23)；
换热管(3)，该换热管(3)设置在所述的内胆(11)内，其中一个端口连接到所述的冷水进口(20)，另一端口连接到所述的热水出口(21)；
电加热装置(4)，该电加热装置(4)设置在所述的内胆(11)内，
相变蓄能材料(5)，该相变蓄能材料(5)填充在所述的内胆(11)内；
温度传感器(6)，该温度传感器(6)设置在内胆(11)内；
其特征在于：换热管(3)和电加热装置(4)通过焊接连为一体，使得换热管(3)成为导热体的一部分，所述的电加热装置(4)包括电加热元件(40)和导热翼板(41)，所述的电加热元件(40)包括一端带螺纹的金属盲管(400)和设置在所述的金属盲管(400)内的电热管(401)，所述的导热翼板(41)和所述的金属盲管(400)外壁通过焊接或导热胶粘接成一体，所述的导热翼板(41)上设置有若干贯穿其本体上下面的通孔(410)，所述的通孔(410)内有所述的换热管(3)穿过，且换热管(3)的外壁和通孔(410)之间通过焊接连为一体，所述的金属盲管(400)带螺纹的开口端和所述的接口(13)适配；所述的内胆(11)内压力始终为常压，且通过常压气口(23)与外界达成气压平衡。
2.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的导热翼板(41)整体呈一平板状，其中间设置有一凹槽(411)，所述的金属盲管(400)设置在凹槽(411)内且两者之间再通过焊接或导热胶粘接连为一体。
3.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的加料口(22)或常压气口(23)内设置有液位传感器(7)，且同时保证该加料口(22)或常压气口(23)与外界的连通；所述的冷水进口(20)处设置有一电动阀(8)，所述的液位传感器(7)和所述的电动阀(8)能够互动。
4.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的相变蓄能材料(5)为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，所述的相变蓄能材料(5)的上表面设置有一层比重小于水的硅油(9)。
5.根据权利要求4所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的硅油(9)为二甲基硅油。
6.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的外壳体(10)上设置有一温控器(14)，所述的温度传感器(6)和所述的温控器(14)连接。
7.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的内胆(11)的材质为纤维增强聚丙烯(FRPP)。
8.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的换热管(3)、导热翼板(41)、金属盲管(400)均为紫铜材质。
9.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的换热管(3)、导热翼板(41)、金属盲管(400)均为紫铜材质且都经过紫铜发黑剂预处理，以便增强表面抗腐蚀性能。
10.根据权利要求1所述的一种电热蓄能热水器，其特征在于：所述的温度传感器(6)通过所述的加料口(22)或常压气口(23)进入到所述的内胆(11)内。
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