CN108679841A - 均温热泵热水箱 - Google Patents

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刘丽芳
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Abstract

本发明涉及一种均温热泵热水箱，包括水箱、热盘管、相变储能材料层、进水管以及出水管；其中水箱从外到内依次包括水箱外壳、发泡层和水箱内胆，相变储能材料层设在发泡层与水箱内胆之间；热盘管设在水箱内胆外侧壁或相变储能材料层中，进水管和出水管均设置在水箱内胆的外侧壁，且出水管的设置位置高于进水管的设置位置。热盘管中的热量由相变储能材料层存储起来并传递至水箱内胆中的水，相变储能材料因其较高的导热性能，一方面可以提高加热效率缩短加热时间；另一方面相变储能材料层传热均匀，可以使水箱中的水均匀受热，从而避免了水箱中水上下温度不均的问题。

Description

均温热泵热水箱
技术领域
本发明涉及热泵热水机技术领域，特别是涉及一种均温热泵热水箱。
背景技术
目前能源供应日趋紧张，热泵因其具有节能、安全、环保等特点，广泛应用于宾馆、饭店、学校以及公共浴室等场所领域。热泵热水机是一种基于逆卡诺循环而工作的高效热能提升和转移装置，以少量的电能作为动力，以制冷剂为载体，源源不断的吸收空气中的低品味热能，转化为可利用的高品位热能，再将高品位热能释放到需要加热的水中，制取生活热水，再通过热水管路输送给用户。热泵热水箱可以实现多倍的能源利用效率，是目前最经济、最节能、最安全、最环保的新一代热水制造设备，主要由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成，接通电源后，驱动压缩机运行，蒸发器从周围的环境中吸取热量，蒸发介质使之变为气体，在循环经过冷凝器时放热冷凝，水箱中的水被静态加热，从而产生热水。其中设置在水箱外侧的盘旋管道为冷凝器，一次循环介质通过冷凝器放出的热量较少，所以需要通过不断的介质循环使单管道纵向螺旋缠绕的热管向水箱传递热量，最终达到所需的热水温度。此结构循环次数多、加热时间长、效率低且容易导致水箱内热水温度上下分布不均。
发明内容
基于此，有必要针对现有的热泵热水箱存在需要循环次数多、效率低且容易导致水箱内热水温度不均匀的问题，提供一种均温热泵热水箱。
一种均温热泵热水箱，包括水箱、热盘管、相变储能材料层、进水管以及出水管；其中所述水箱从外到内依次包括水箱外壳、发泡层和水箱内胆，所述相变储能材料层设在所述发泡层与所述水箱内胆之间；
所述热盘管设在所述相变储能材料层中，所述进水管和所述出水管均设置在所述水箱内胆的外侧壁，且所述出水管的设置位置高于所述进水管的设置位置。
上述的均温热泵热水箱包括水箱、热盘管、相变储能材料层、进水管和出水管，其中水箱由依次从外到内设置的水箱外壳、发泡层和水箱内胆组成，相变储能材料层设置在发泡层与水箱内胆之间，热盘管相变储能材料层中，进水管和出水管都设置在水箱内胆的外侧壁。热盘管中的热量由相变储能材料层存储起来并传递至水箱内胆中的水，相变储能材料因其较高的导热性能，一方面可以提高加热效率缩短加热时间；另一方面相变储能材料层传热均匀，可以使水箱中的水均匀受热，从而避免了水箱中水上下温度不均的问题。另外，上述的均温热泵热水箱可以均匀的加热水箱中的水，能有效减小水箱的总体积，从而较大的提高热泵热水箱的运行效率、稳定性并且节能。
在其中一个实施例中，所述热盘管设在所述水箱内胆的外侧壁。
在其中一个实施例中，所述进水管设置在所述水箱内胆的外侧壁底部，所述出水管设置在所述水箱内胆的外侧壁顶部。
在其中一个实施例中，所述相变储能材料层分别与所述发泡层和所述水箱内胆的外侧壁抵接。
在其中一个实施例中，所述热盘管的数量为多个，每一个所述热盘管的端部通过弯管首尾相接，相接后的所述热盘管镶嵌在所述相变储能材料层中。
在其中一个实施例中，所述热盘管的数量为多个，每一个所述热盘管的端部通过弯管首尾相接，相接后的所述热盘管呈螺旋状缠绕在所述水箱内胆的外侧壁。
在其中一个实施例中，所述热盘管为工质热盘管。
在其中一个实施例中，所述相变储能材料层为复合相变储能材料层，其中所述复合相变储能材料层由有机物、无机物、石墨烯、活性炭、膨胀石墨以及泡沫金属中的一种或多种复合制成。
在其中一个实施例中，所述发泡层为泡沫发泡层或PVC人造革发泡层。
在其中一个实施例中，所述水箱内胆为不锈钢水箱内胆或水晶水箱内胆。
附图说明
图1为一个实施例中均温热泵热水箱的立体结构示意图；
图2为一个实施例中均温热泵热水箱的俯视结构示意图；
图3为一个实施例中均温热泵热水箱的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。另外，本文中“第一”、“第二”、“第三”、“第四”只是为了区分所描述的对象，并不是对对象的限定。
文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1至图3所示，一种均温热泵热水箱，包括水箱100、热盘管200、相变储能材料层300、进水管400以及出水管500；其中水箱100从外到内依次包括水箱外壳102、发泡层104和水箱内胆106，相变储能材料层300设在发泡层104与水箱内胆106之间；热盘管200设在相变储能材料层300中，进水管400和出水管500均设置在水箱内胆106的外侧壁，且出水管500的设置位置高于进水管400的设置位置。
热盘管200是一种用来传递热量的载体，常用的是一种管道设备。相变储能材料层300是有相变储能材料组成，相变储能材料是一种可以将暂时不用的能量存储起来，在需要时再释放能量的材料，即在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热(冷)或向环境放出热(冷)量，从而达到能量存储和释放的目的。其中，相变储能材料包括有机储能材料：例如石蜡类、脂肪酸类(硬脂酸、软脂酸)、多元醇类、石蜡类等；无机储能材料：例如Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O等无机盐结晶水合盐类以及熔融盐类等；复合相变储能材料：例如石蜡基/膨胀石墨、CaCl2·6H2O/膨胀石墨、石蜡/石墨烯纳米颗粒、CaCl2·6H2O/多孔Al2O3等复合相变储能材料。
进水管400用于将冷水输入水箱内胆106；出水管500用于将热水从水箱内胆106中输出。
上述的均温热泵热水箱包括水箱100、热盘管200、相变储能材料层300、进水管400和出水管500，其中水箱100由依次从外到内设置的水箱外壳102、发泡层104和水箱内胆106组成，相变储能材料层300设置在发泡层104与水箱内胆106之间，热盘管200设在或相变储能材料层300中，进水管400和出水管500都设置在水箱内胆106的外侧壁。热盘管200中的热量由相变储能材料层存储起来并传递至水箱内胆中的水，相变储能材料因其较高的导热性能且与水箱内胆106接触面积大，一方面可以提高加热效率缩短加热时间；另一方面相变储能材料层300传热均匀，可以使水箱中的水均匀受热，从而避免了水箱中水上下温度不均的问题。另外，上述的均温热泵热水箱可以均匀的加热水箱中的水，能有效减小水箱的总体积，从而较大的提高热泵热水箱的运行效率、稳定性并且节能。
在其中一个实施例中，如图3所示，热盘管200设在水箱内胆106的外侧壁。
具体地，热盘管200沿着水箱内胆106的外侧壁设置；可选地，热盘管200可以纵向排列紧贴水箱内胆106的外侧壁设置，也可以呈螺旋状缠绕水箱内胆106的外侧壁上。一方面热盘管200直接与水箱内胆106接触，可以将热量传递至水箱内胆106对水箱内胆106中的水进行加热；另一方面热盘管200可以将热量传递至相变储能材料并存储，相变储能材料将热量进一步传递至水箱内胆106从而对水箱内胆106中的水进行加热。
在其中一个实施例中，如图1或图3所示，进水管400设置在水箱内胆106的外侧壁底部，出水管500设置在水箱内胆106的外侧壁顶部。
在本实施例中，进水管400设置在水箱内胆106外侧壁靠近底部的位置，出水管500设置在水箱内胆106外侧壁靠近顶部的位置；上述的进水管400和出水管500的安装方式减少了空气对流对冷热水管的影响。
在其中一个实施例中，如图1或图3所示，相变储能材料层300分别与发泡层104和水箱内胆106的外侧壁抵接。
具体地，相变储能材料层300的厚度是根据发泡层104与水箱内胆106之间的空间距离决定的，在本实施例中相变储能材料层300与发泡层104以及水箱内胆106相抵接，即发泡层104和水箱内胆106之间完全(即填满)着相变储能材料。上述的结构最大程度地增加了相变储能材料与水箱内胆106的接触面积，进而提高了加热效率，减少加热时间。
在其中一个实施例中，如图1至图2所示，热盘管200的数量为多个，每一个热盘管200的端部通过弯管首尾相接，相接后的热盘管200镶嵌在相变储能材料层300中。
具体地，热盘管200数量为若干个，每一个热盘管200端部通过弯管首尾相接，在相变储能材料层300中打孔，使得相接后的热盘管200插入相变储能材料层中，热盘管200中的热量就可以传递至相变储能材料并存储，相变储能材料将热量进一步传递至水箱内胆106从而对水箱内胆106中的水进行加热。
在其中一个实施例中，如图3所示，热盘管200的数量为多个，每一个热盘管300的端部通过弯管首尾相接，相接后的热盘管200呈螺旋状缠绕在水箱内胆106的外侧壁。
在本实施例中，热盘管200的热盘管200数量为若干个，每一个热盘管200端部通过弯管首尾相接，热盘管200沿着水箱内胆106的外侧壁呈螺旋状缠绕设置，一方面热盘管200直接与水箱内胆106接触，可以将热量传递至水箱内胆106对水箱内胆106中的水进行加热；另一方面热盘管200可以将热量传递至相变储能材料并存储，相变储能材料将热量进一步传递至水箱内胆106从而对水箱内胆106中的水进行加热。
在其中一个实施例中，热盘管200为工质热盘管。
具体而言，工质，又称工作物质。各种热机或热力设备借以完成热能与机械能相互转换的媒介物质。常见的有：燃烧气体、水蒸汽、制冷剂以及空气等。实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质，依靠它在热机中的状态变化(如膨胀)才能获得功，而做功通过工质才能传递热。燃气在燃气发动机中、蒸汽在蒸汽发动机中工作时，都是把热能转换成机械能以产生原动力。制冷剂在压缩式制冷装置中则消耗一定量的机械能将热量从低温处传送到高温处，以达到制冷的目的。利用压缩机、鼓风机或通风机对空气进行不同程度的压缩以提高其压力，实质上也是一个把原动机所提供的机械能转化为热能的过程。由于气态物质受热之后具有良好的膨胀性能和巨大的作功本领，故用作各类热机的工质均为气态物质。在本实施例中。工质热盘管中常用的工质为制冷剂。另外，由于在本实施例中，工质热盘管并不是主要通过与水箱内胆106直接接触传热进而对水箱内胆106中的液体(水)进行加热，因此，工质热盘管的形状对传热效率影响不大，在本实施例中工质热盘管的形状可以是任意形状。
在其中一个实施例中，相变储能材料层为复合相变储能材料层，其中复合相变储能材料层由有机物、无机物、石墨烯、活性炭、膨胀石墨以及泡沫金属中的一种或多种复合制成。
在本实施例中，相变储能材料层为复合相变储能材料层，其中复合相变储能材料层通常是由有机物、无机物、石墨烯、活性炭、膨胀石墨以及泡沫金属等材料中选择一种或多种组合而成。复合相变储能材料具有高导热性以及稳定性，采用复合相变储能材料能提高热泵热水箱热传导的效率，并且稳定性高。
在其中一个实施例中，发泡层为泡沫发泡层或PVC人造革发泡层。
具体地，发泡层实际是一种保温层，用于隔热，减少水箱内胆里外的冷热传递，冷气不容易出来就可以减少压缩机的运作时间。制作发泡层的材料较多，其中包括泡沫、PVC人造革以及树脂等。在本实施例中，发泡层为泡沫发泡层、PVC人造革发泡层或树脂发泡层，其中泡沫发泡层价格低，使用方便；PVC人造革发泡层强度、韧性以及柔软度好。
在其中一个实施例中，水箱内胆为不锈钢水箱内胆或水晶水箱内胆。
具体地，水晶水箱内胆主要的组成是两层，外层主要是铁质的材料，而内层则是彻底的水晶涂层，在经过高温的融合之后组合而成。水晶其实即是比较大略的工程塑料，主要是通过铁质的内胆，不锈钢水箱在板滞长进行高温的运转之后，将塑料进行融化而粘连的，水晶水箱内胆价格低。不锈钢水箱内胆是无毒且耐蚀的性能比较强，任何环境下都可以有效的确保水质的清洁，因为密封的性能以及渗漏的环境比较好，所以很多厂家还是比较青睐于不锈钢水箱的内胆。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种均温热泵热水箱，其特征在于，包括水箱、热盘管、相变储能材料层、进水管以及出水管；其中所述水箱从外到内依次包括水箱外壳、发泡层和水箱内胆，所述相变储能材料层设在所述发泡层与所述水箱内胆之间；
所述热盘管设在所述相变储能材料层中，所述进水管和所述出水管均设置在所述水箱内胆的外侧壁，且所述出水管的设置位置高于所述进水管的设置位置。
2.根据权利要求1所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述热盘管设在所述水箱内胆的外侧壁。
3.根据权利要求1所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述进水管设置在所述水箱内胆的外侧壁底部，所述出水管设置在所述水箱内胆的外侧壁顶部。
4.根据权利要求1-3任一项所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述相变储能材料层分别与所述发泡层和所述水箱内胆的外侧壁抵接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述热盘管的数量为多个，每一个所述热盘管的端部通过弯管首尾相接，相接后的所述热盘管镶嵌在所述相变储能材料层中。
6.根据权利要求2所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述热盘管的数量为多个，每一个所述热盘管的端部通过弯管首尾相接，相接后的所述热盘管呈螺旋状缠绕在所述水箱内胆的外侧壁。
7.根据权利要求1或2所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述热盘管为工质热盘管。
8.根据权利要求7所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述相变储能材料层为复合相变储能材料层，其中所述复合相变储能材料层由有机物、无机物、石墨烯、活性炭、膨胀石墨以及泡沫金属中的一种或多种复合制成。
9.根据权利要求8所述的均温热泵热水箱，其特征在于，所述发泡层为泡沫发泡层或PVC人造革发泡层。
10.根据权利要求8或9的均温热泵热水箱，其特征在于，所述水箱内胆为不锈钢水箱内胆或水晶水箱内胆。
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