CN107664350A - 一种高效节能速热式电热水器 - Google Patents
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Abstract
一种高效节能速热式电热水器，主要解决现有各种电热水器的不足：如储热式电热水器体积较大，加热时间长，易结垢，易爆管，浪费严重；即热式电热水器功率大，出水量小，冬天温度达不到洗浴温度；空气能热水器主机和水箱体积庞大，工作时噪音大等。本发明是集现有各种电热水器的优点于一体的新型电热水器。本发明由一带有辅助加热元件的保温小水箱、主加热器和余热回收装置串联组成。该热水器保温小水箱（一般为4~6升），工作时自来水经余热回收装置预热后再进入加热器加热。辅助加热元件和主加热器不同时工作，任一段时间里加热功率小于5.5Kw（夏天淋浴时低至1Kw到2Kw）。本发明体积小，功率小，热效率高，出水量大。
Description
技术领域
本发明涉及电热器领域，具体说涉及一种电热水器。
背景技术
目前电热水器主要有储热式电热水器，即热式电热水器，空气能电热水器等。储热式电热水器功率小，但体积大，加热时间长，散热损失大。即热式电热水器小巧，出水快，用多少加热多少，热效率高，但功率太大，家庭里使用即热式电热水器时再用其它功率大一点用电器空气开关就容易跳闸，而且出水量小，特别是冬天一般就不能用了，就算能用出水量更小。空气能热水器虽然节能，但体积大，其主机的体积和保温水箱的体积远大于储热式电热水器的体积，非常占空间，不论是安装在室内或者是阳台上既不美观，又挡视线，而且加热时间很长，工作时噪音很大，价格昂贵是储热式电热水器和即热式电热水器的几倍。一般家庭难以普及。
电热水器领域，人们一直在不断的探索和改进。
第一、是对储热式电热水器，功率小，加热时间长，热效率低进行改进，增大加热功率，有原来的1.5Kw增大到3.5Kw或4.5Kw左右，在不改变原电路的情况下大大的缩短了加热时间，但仍需几十分钟或者更长时间，同样没有改变它的体积，出水量有限，热效率低等不足。
第二、是发明了即热式电热水器，体积小，效率高，即开即热。但功率太大，一般达到6Kw到8Kw以上（理论上出水量才相当于3.3升到4.5升的燃气热水器），必须设置的专线，对电线和电表要求较高，而且出水量小，热天还可以，冬天几乎不能用了，就是能用，出水量会更小。
第三、家用空气能热水器能效比高，消耗功率小，但加热时间长，体积大，噪音污染严重，而且价格昂贵。
第四、人们设计了即热式电热水器与余热回收装置结合的系统，能效比提高了很多，但没能减小即热式电热水器的总功率，因为如果功率小了，热水器启动时水温升高小，经余热回收装置预热的水温度提升也慢，一般要经历较长时间的循环才能达到淋浴温度，如将15度的冷水用4.5Kw的功率加热到40度的淋浴温度，假设出水量为4升，需要2分钟以上的循环才能达到稳定状态，在循环时间里热水器出水温度达不到淋浴温度，这段时间的水和电都是白白浪费掉了。每次淋浴中途关闭热水器时要重复上述的循环过程，在这段时间里，都会造成电能和水的浪费。所以这种系统还是采用大功率的加热器，不能减小电路的负荷。为了缩短开机时间一般采用大功率加热器启动，达到淋浴温度后功率会降下来，但启动循环时间时间缩短不明显，如将上述4.5Kw改用8Kw加热，启动时间也在1分钟以上，在启动循环时间内，水温达不到淋浴温度，不能供淋浴使用，会造成水和电能的浪费。
发明内容
本发明的目的就是解决现有各种电热水器的不足，提供一种集上述各种电热水器的优点于一体的电热水器，即发明一种加热功率小，体积小，即开即用，出水量大，能效比高，安全于一体的电热水器。
本发明的具体内容是：
一种高效节能速热式电热水器由一个具有辅助加热元件（2-4）的保温小水箱（2）、主加热器（3）、余热回收装置（1）串联组成，保温小水箱（2）的进水端连接淋浴余热回收装置（1），出水端跟主加热器（3）相连，主加热器（3）的出水端跟花洒（5）相连。
主加热器（3）和辅助加热元件（2-4）的电源开关（4-2）受水电联动装置（4-1）控制，使主加热器（3）的加热元件（3-5）和辅助加热元件（2-4）不同时工作。
保温小水箱（2）容积一般为4~6升，保温小水箱（2）内设置一辅助加热元件（2-4），功率在3~5.5Kw，辅助加热元件（2-4）有温控开关（2-1）。带辅助加热元件（2-4）保温小水箱（2）有两方面的作用，其一是平时相当于一个小的储热式电热水器供洗漱用热水，初次使用时提前1~2分钟接通电源开关后即可使用，第二，第三人使用时跟即热式一样，即开即用。其二是供淋浴用热水，初次使用提前1~2分钟接通电源开关，辅助加热元件(2-4)工作，使保温小水箱(2)里的水加热到30度到35度待用，淋浴时打开水阀开关，水电联动装置（4-1）使辅助加热元件（2-4）电路断开，主加热器（3）电路接通，保温小水箱（2）里的水流经主加热器（3）迅速将水加热到40度左右可直接使用，用后的淋浴水又很快使余热回收装置（1）内的热交换管（1-3）里的自来水预热，大大缩短了循环时间。
主加热器（3）是一水电严格分离的高绝缘的加热器，同时设置有自动恒温控制电路（3-1），最大功率不超过5.5Kw。
在热水器的进水端连有一余热回收装置（1）。余热回收装置（1）是在一底座内设置有由内向外的螺旋淋浴废水通道（1-2），在通道内放入热交换管（1-3），热交换管（1-3）是由一根或多根金属管并列绕成的螺旋形状，这种螺旋结构和现有余热回收装置相比，在较小的空间能获得较大的换热面积，提高回收率，能效比能够达到3：1以上，即消耗1Kw的功率可以获得3Kw以上的加热效果，能够和空气能热水器的节能效果相比。
附图说明
图1是本高效电热水器的示意图。
图2是本发明一种实施方案示意图。
图3是本发明的另一种实施方案示意图。
图4、图5是本发明余热回收装置示意图。
图中，1余热回收装置，1-1余热回收装置底座，1-2淋浴废水通道，1-3热交换管，1-4余热回收装置出水端，1-5余热回收装置进水端，1-6淋浴废水排水孔，1-7盖板，1-8漏孔，2-1温控开关，2-2感温元件，2-3保温小水箱，2-4辅助加热元件 3-1恒温控制电路，3-2恒温控制开关，3-3感温元件，3-4主加热器，3-5 主加热器加热元件，4-1水电联动控制装置，4-2水电联动控制电源开关，5花洒。
具体实施方式
水流路径：打开水阀开关，自来水经余热回收装置（1）后流入电热水器的保温小水箱（2），再流入主加热器（3），最后从花洒（5）流出，经人体后流入余热回收装置（1）的淋浴废水通道（1-2）与热交换管（1-3）内的自来水进行热交换，使自来水预热后再流入加热器。
初次使用先打开水阀开关，让整个水流通道充满水后，关闭水阀开关，接通电源，水电联动控制装置（4-1）检测到水未流动，使水电联动电源开关（4-2）的c1、c2分别与辅助加热元件（2-4）电路的b1、b2连通，与主加热器（3）电路的a1、a2断开，主加热器不工作。辅助加热电路的温控开关（2-1）因水温较低而处于连通状态，保温小水箱（2）内的辅助加热元件（2-4）工作，经1~2分钟的时间保温小水箱（2）里的水达到设定温度值（一般为35度左右，这个预设温度值可以根据气候和需要设定）辅助加热元件（2-4）自动停止工作，此时打开水阀开关，水电联动装置（4-1）检测到水的流动，使水电联动电源开关（4-2）的c1、c2与辅助加热元件（2-4）电路的b1、b断开2，与主加热器（3）电路的a1、a2连通，主加热器工作，将保温小水箱（2）内已加热的水迅速加热到预设的洗浴温度（一般为40度左右）。
作为洗漱用时，保温小水箱（2）内已加热的水再经主加热器（3）加热后足够一人用水了。前一人洗漱时总会关闭水阀开关几分钟，在这几分钟的时间里保温小水箱（2）里的水又能加热到预设温度（35度左右），后一人使用时就会被主加热器（3）迅速加热到40度左右，达到即开即用。
作为淋浴用时：打开水阀，辅助加热电路的电源完全断开，主加热器（3）的电源接通，保温小水箱（2）已加热的水经主加热器（3）恒温加热到淋浴温度，淋浴后的废水经人体后流入余热回收装置（1）的淋浴废水通道（1-2），对其中的热交换管（1-3）内的自来水预热，预热后的水经保温小水箱（2）（此时辅助加热器不工作）流入主加热器（3）恒温加热到淋浴温度，如此循环下去，用3Kw的功率，可以达到9kw以上的效果，非常节能。
淋浴结束时关闭水阀开关，同时关闭热水器总电源，保温小水箱（2）内存有35度左右的热水，由于保温作用保温小水箱里（2）的水在较长一段时间温度不会降低很多，下一位淋浴者打开水阀开关保温小水箱里的水经主加热器（3）恒温加热立即会得到淋浴温度的热水，不会等待，达到即开即用的效果。
图2是主加热器、保温小水箱，控制电路安装在一个小外壳内，构成该发明热水器的主体部分，再与余热回收装置构成一个整体。
图3是主加热器、保温小水箱，控制电路安装淋浴屏内，构成该发明热水器的主体部分，再与余热回收装置构成一个整体。
综合效果 ：
1、本发明之电热水器，任一段时间里加热功率小于5.5Kw（夏天淋浴时低至1Kw到2Kw），由于任意时刻加热功率较小，对电路电线和电能表要求不高，同样对温控开关、恒温控制电路等要求也会降低，制造成本就会降低。2、本发明之电热水器辅助加热器在淋浴或洗漱时是与电源断开的，不存在使用过程中漏电安全，主加热器采用水电完全分离的高绝缘加热方式，不会引起漏电安全问题。3、电热水器停止工作时，保温小水箱里的热水温度在35度左右或者低一点，这种水温很难结垢，并且使用过程中是流水，辅助加热器及保温水箱更不容易结垢。因此不会引起电热管结垢后加热时温度不均匀引起的爆管现象。4、保温小水箱里的热水除了开始的1~2分钟时间是辅助加热器使保温水箱里的水温提升外，其余时间是靠余热回收装置回收余热而提升的，所以不耗电能。 5、保温小水箱的容积远小于现有储热式电热水器和空气能热水器水箱的体积，制造成本和散热损失远优于现有的储热式电热水器和空气能热水器。6、由于采用了小体积大换热面积的余热回收装置回收余热，使能效比超过了3：1及以上，即用5.5Kw的加热功率可以获得16.5Kw以上的加热效果，出水量几乎可以和10左右的燃气热水器相比。综上所述：本发明的电热水器集储热式电热水器加热功率小，即热式电热水器即开即热，空气能热水器能效比高且安全，燃气热水器出水量大等优点于一体的电热水器。
Claims (6)
1.一种高效节能速热式电热水器：由一带有辅助加热元件的保温小水箱、主加热器和余热回收装置组成。
2.根据权利要求1一种高效节能速热式电热水器，其特征在于：该热水器保温小水箱（一般为4~6升）、主加热器、余热回收装置是串联关系，保温小水箱进水端连接余热回收装置，出水端连接主加热器，主加热器的出水端连接花洒。
3.根据权利要求1一种高效节能速热式电热水器，其特征在于：辅助加热元件置于保温小水箱内，一般为电热管加热方式，不排除其他加热方式，主加热器是水电高度绝缘的恒温加热装置，可以是电磁加热、光波加热、电热膜加热、PTC加热等。
4.根据权利要求1一种高效节能速热式电热水器，其特征在于：辅助加热元件和主加热器的电源开关受水电联动装置控制，使主加热器和辅助加热元件不同时工作。
5.根据权利要求1一种高效节能速热式电热水器，其特征在于：主加热器设置有感温元件和恒温控控制电路，辅助加热元件设置温控开关，保温小水箱和主加热器设置有防干烧控制电路。
6.根据权利要求1一种高效节能速热式电热水器，其特征在于：余热回收装置是在一底座内设有由内向外的螺旋淋浴废水通道，在通道内置有热交换管，热交换管是由一根或多根金属管并列绕成的螺旋管，在底座的上面有带漏孔的顶盖，在底座的底板上设置有淋浴废水排水口。
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