CN108954808B - 加热系统和电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种加热系统和电热水器，其中，加热系统包括：储能箱，储能箱内填充有相变材料；换热器，设于储能箱内；循环管路，循环管路穿过储能箱，且部分循环管路设于换热器内；水胆，设于循环管路上，水胆内设有加热器，通过加热器对水胆内的流体加热，其中，相变材料用以存储通过换热器与循环管路中经水胆的加热器加热后的流体交换的热量。通过本发明的技术方案，有效地对加热器提供的热量进行了存储，提高了加热系统的储热能力和换热效率，在相同的水胆体积下大幅提高了热水器的热水量。

Description

加热系统和电热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，具体而言，涉及一种加热系统和一种电热水器。

背景技术

传统储水式电热水器以水为储热介质，受水的比热容较低的限制，热水量较少，如果要增加水量，则需要采用更大容积水胆，占用室内更多空间；并且随着热水向外放出，热水器的储水胆内的水温也逐渐下降，导致水温和热水量均不能满足使用的需要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种加热系统。

本发明的另一个目的在于提供一种电热水器。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种加热系统，包括：储能箱，储能箱内填充有相变材料；换热器，设于储能箱内；循环管路，循环管路穿过储能箱，且部分循环管路设于换热器内；水胆，设于循环管路上，水胆内设有加热器，通过加热器对水胆内的流体加热，其中，相变材料用以存储通过换热器与循环管路中经水胆的加热器加热后的流体交换的热量。

在该技术方案中，通过循环管路穿过储能箱，并在储能箱内填充相变材料，以存储通过换热器与循环管路中经水胆的加热器加热后的流体交换的热量，即在水胆外设置了热量储存机构，提高了加热系统的热量存储性能和换热速度，并且相变材料比热容较大，同样体积的相变材料可以比水存储更多的热量，因此使用相变材料储热，可以节省空间，并在用水时，通过相变材料补充热量，提高水温，进而增加了热水的水量，提高了热水器使用的便利性和舒适性。

具体地，在加热系统中设置填充有相变材料的储能箱，便于通过相变材料储存热量；在储能箱内设置换热器，循环管路穿过储能箱，且部分循环管路设于换热器内，有利于储能箱内的相变材料通过换热器与循环管路中的温度较高的流体进行换热，以吸收并存储流体中的热量；还有利于在使用热水器时，使相变材料通过换热器与循环管路中的流体再次进行热交换，以将其所存储的热量释放给温度较低的流体，提高流体的温度，增加热水的水量；水胆设于循环管路上，水胆内设有加热器，通过加热器对水胆内的流体加热，可以为流体提供热量，并通过流体在循环管路中循环而将热量通过换热器传递给储能箱内的相变材料，还可以使流体在完成热量传递后，循环回到水胆中再次加热，以便持续将热量传递给相变材料，从而进一步提高加热系统的储热能力和系统的换热速度，实现快速使用热水，减少用户等待时间，增加热水水量的目的。

可以理解地，利用流体通过换热器将热量交换给相变材料，而不是直接使用加热器对相变材料供热，还可以避免相变材料局部温度过高而导致损坏的可能。

在上述技术方案中，进一步地，水胆具体包括：胆体，加热器包括固设于胆体的一端的端盖以及向胆体的内部延伸的加热管；进水管，与循环管路相连，且进水管设于胆体靠近端盖的一端；出水管，与循环管路相连，且出水管设于胆体远离端盖的一端。

在该技术方案中，在水胆中具体设置胆体和加热管、进水管以及出水管，且进水管、出水管均与循环管路相连，便于在水胆中通过加热管对进水管放入的冷水进行加热，再通过出水管放出加热后的热水进入循环管路，与相变材料进行热交换，并循环上述过程，持续实现加热系统的热能存储，提高加热系统中的储热性能，进而提高换热速度和热水量；加热器包括固设于胆体的一端的端盖，便于通过端盖密封胆体，减少热量外泄；加热管向胆体的内部延伸，便于在胆体内对更多的流体进行加热，提高加热的均匀性和加热效率；将进水管设于胆体靠近端盖的一端，而出水管设于胆体远离端盖的一端，使进水和出水的位置错开，减少了放进的冷水直接从出水管放出的可能，提高了加热效率；同时，由于加热管向胆体内部延伸，而出水设于胆体远离端盖的一端，两者相互配合，提高了出水管放出的流体为热水的可能，进而提高了系统的换热效率。

在上述技术方案中，可选地，循环管路包括：第一换热支管，设于换热器内，且第一换热支管的一端与出水管相连；第二换热支管，设于换热器内，且第二换热支管的一端与进水管相连，其中，第一换热支管与第二换热支管相连。

在该技术方案中，通过在换热器内设置相互连接的第一换热支管和第二换热支管，且第一换热支管的一端与出水管相连；第二换热支管的一端与进水管相连，使第一换热支管和第二换热支管以及进水管、出水管形成了闭合的循环管路，便于流体在水胆、储能箱、换热器之间往复循环流动，进而使流体能被水胆中的加热管循环加热，与储能箱中的相变材料循环进行热交换，实现加热系统通过相变材料进行储热的目的，增加了加热系统的储热性能和换热效率，从而既可以快速使用热水，又能提高整机排出的热水量。

在上述技术方案中，可选地，加热系统还包括：进出支管，连接于第一换热支管与第二换热支管之间；第一电磁阀，设于第一换热支管上；第二电磁阀，设于进出支管上。

在该技术方案中，通过在第一换热支管和第二换热支管之间设置进出支管，且将第一电磁阀设于第一换热支管上，控制第一换热支管的通断，第二电磁阀设于进出支管上，控制进出支管的通断，从而可以实现不同的循环路线，为热水器的使用，提供了多种循环路线选择，提高了热水器使用的便利性和舒适性。

具体而言，第一电磁阀关闭而第二电磁阀开启时，第一换热支管的管路被截断，从而使水胆的水从出水管排出后，从进出支管流走而不进入换热器，加热系统不进行储热；此种循环路线适用于用水量较少时，有利于节省能源，减少不必要的储热。

当第一电磁阀开启而第二电磁阀关闭时，进出支管的管路被关闭，水胆的热水从出水管排出后，可流经第一换热支管、换热器，与储能箱内的相变材料进行热交换，实现相变材料的储能，此时水温降低，降温后的冷水经第二换热支管、进水管重新流入水胆，再次进入水胆中进行再加热，再流向换热器，往复循环，增加了加热系统内的热能存储量和热水水量，在用水量较大的时候，采用此循环路线，可以提高热水器使用的便利性和舒适性。

在上述技术方案中，进一步地，加热系统还包括：入水管，入水管的一端与水源连通，入水管的另一端与循环管路连通。

在该技术方案中，入水管的一端与水源连通，而另一端与循环管路连通，为加热系统的循环管路提供了水源，避免了干烧的可能，提高了加热系统的安全性。

在上述技术方案中，进一步地，加热系统还包括：循环泵，设于循环管路内，以驱动流体在循环管路中流动。

在该技术方案中，通过在循环管路中设置循环泵，驱动流体在循环管路中流动，可以加快流体在循环管路中的流动速度，提高换热效率，进而提高加热系统的储热性能和热水量，提高热水器使用的便利性和舒适性。

在上述任一项技术方案中，进一步地，加热系统还包括：排水管，排水管的一端与循环管路连通。

在该技术方案中，通过在加热系统中设置排水管，且排水管的一端与循环管路连通，便于通过排水管向外排放热水，以供用户使用，提高了热水器使用的便利性和舒适性。

在上述技术方案中，进一步地，加热箱体还包括：单向阀，设于循环管路上，且单向阀设于排水管与入水管之间，以限制流体由循环管路与排水管相连的一侧向循环管路与入水管相连的一侧单向流动。

在该技术方案中，通过在排水管与入水管之间设置单向阀，限制流体由循环管路与排水管相连的一侧向循环管路与入水管相连的一侧单向流动，避免了入水管的流体直接从排水管流出而导致循环管路和水胆中无水出现干烧的可能，提高了加热系统的安全性。

在上述技术方案中，可选地，循环泵设于连接换热器与入水管之间的循环管路中，以使流体通过入水管进入循环管路时，经循环泵驱动。

在该技术方案中，将循环泵设于连接换热器与入水管之间的循环管路中，以使流体通过入水管进入循环管路时，经循环泵驱动，可以更好地加快循环管路中流体的流速，减少在入水管处堵塞的可能，提高了加热系统的换热效率。

在上述技术方案中，进一步地，加热系统还包括：微控制器，与第一电磁阀、第二电磁阀和循环泵电连接，微控制器在接收到加热信号时，控制第一电磁阀和循环泵关闭，第二电磁阀打开，以对内胆中的流体加热，微控制器在接收到储热信号时，控制第一电磁阀和循环泵打开，第二电磁阀关闭，以使相变材料存储热量。

在该技术方案中，通过设置微控制器，且微控制器与第一电磁阀、第二电磁阀和循环泵电连接，微控制器在接收到加热信号时，控制第一电磁阀和循环泵关闭，第二电磁阀打开，以对内胆中的流体加热，微控制器在接收到储热信号时，控制第一电磁阀和循环泵打开，第二电磁阀关闭，以使相变材料存储热量，提高了加热系统的自动化程度，进而提高了热水器使用的便利性和舒适性。

本发明第二方面的技术方案提供了一种电热水器，包括上述第一方面中的任一项技术方案的加热系统。

在该技术方案中，通过采用上述第一方面中的任一项技术方案的加热系统，从而具有了上述技术方案的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的加热系统的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的水胆的结构示意图。

其中，图1至图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10储能箱，12相变材料，14换热器，16水胆，160胆体，162进水管，164出水管，18加热器，180端盖，182加热管，20循环管路，200第一换热支管，202第一换热支管，22进出支管，24第一电磁阀，26第二电磁阀，28入水管，30排水管，32循环泵，34单向阀。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图2描述根据本发明的一些实施例。

如图1至图2所示，根据本发明提出的一个实施例的加热系统，包括储能箱10、换热器14、循环管路20和水胆16，其中，储能箱10内填充有相变材料12；换热器14设于储能箱10内；循环管路20穿过储能箱10，且部分循环管路20设于换热器14内；水胆16设于循环管路20上。进一步地，水胆16内设有加热器18，通过加热器18对水胆16内的流体加热，其中，相变材料12用以存储通过换热器14与循环管路20中经水胆16的加热器18加热后的流体交换的热量。

在本实施例中，通过循环管路20穿过储能箱10，并在储能箱10内填充相变材料12，以存储通过换热器14与循环管路20中经水胆16的加热器18加热后的流体交换的热量，即在水胆16外设置了热量储存机构，提高了加热系统的热量存储性能和换热速度，并且相变材料12比热容较大，同样体积的相变材料12可以比水存储更多的热量，因此使用相变材料12储热，可以节省空间，并在用水时，通过相变材料12补充热量，提高水温，进而增加了热水的水量，提高了热水器使用的便利性和舒适性。

具体地，在加热系统中设置填充有相变材料12的储能箱10，便于通过相变材料12储存热量；在储能箱10内设置换热器14，循环管路20穿过储能箱10，且部分循环管路20设于换热器14内，有利于储能箱10内的相变材料12通过换热器14与循环管路20中的温度较高的流体进行换热，以吸收并存储流体中的热量；还有利于在使用热水器时，使相变材料12通过换热器14与循环管路20中的流体再次进行热交换，以将其所存储的热量释放给温度较低的流体，提高流体的温度，增加热水的水量；水胆16设于循环管路20上，水胆16内设有加热器18，通过加热器18对水胆16内的流体加热，可以为流体提供热量，并通过流体在循环管路20中循环而将热量通过换热器14传递给储能箱10内的相变材料12，还可以使流体在完成热量传递后，循环回到水胆16中再次加热，以便持续将热量传递给相变材料12，从而进一步提高加热系统的储热能力和系统的换热速度，实现快速使用热水，减少用户等待时间，增加热水水量的目的。

可以理解地，利用流体通过换热器14将热量交换给相变材料12，而不是直接使用加热器18对相变材料12供热，还可以避免相变材料12局部温度过高而导致损坏的可能。

在本发明的一个具体实施例中，加热系统具体包括储能箱10、相变材料12、换热器14、水胆16、循环泵32、进水管162、循环管路20、出水管164、单向阀34、第一电磁阀24、第二电磁阀26组成。

水胆16由胆体160、进水管162、加热器18、出水管164组成。

相变材料12填充在储能箱10中，换热器14置于相变材料12中。

在储能箱10外置有水胆16，循环泵32、循环管路20、单向阀34和第一电磁阀24、第二电磁阀26。

加热系统可以有两种使用方式，第一种方式不对相变材料12进行加热储能，只将水胆16的水进行加热即可，不启动循环泵32，第一电磁阀24关闭，第二电磁阀26打开；第二种方式对相变材料12进行加热储能，启动循环泵32，第一电磁阀24打开，第二电磁阀26关闭，热量经过换热器14置换给相变材料12，这个过程实现相变材料12的储能。热水通过换热器14将热量置换给相变材料12，水温降低变成冷水，再次经过加热，流向换热器14；周期循环直到相变材料12储能完成。

进一步地，本实施例的加热系统，还包括：入水管28和排水管30，入水管28的一端与水源连通，入水管28的另一端与循环管路20连通，以便为循环管路20提供水源，避免了干烧的可能；排水管30的一端与循环管路20连通，以便通过排水管30向外排放热水，以供用户使用。

在循环管路20上，入水管28和排水管30之间，还设有单向阀34，以限制流体由循环管路20与排水管30相连的一侧向循环管路20与入水管28相连的一侧单向流动，避免了入水管28的水直接从排水管30流出而导致循环管路20和水胆16中无水出现干烧的可能，提高了加热系统的安全性，还减少了水资源的浪费。

可选地，在本发明的一些实施例中，加热系统还包括：循环泵32，设于循环管路20内，以驱动流体在循环管路20中流动，加快流体在循环管路20中的流动速度，提高换热效率。

具体地，在本发明的一些实施例中，加热器18包括固设于水胆16的胆体160的一端的端盖180以及向胆体160内部延伸的加热管182，进水管162与循环管路20相连，且进水管162设于胆体160靠近端盖180的一端；出水管164，与循环管路20相连，且出水管164设于胆体160远离端盖180的一端，以便于在水胆16中通过加热管182对进水管162放入的冷水进行加热，再通过出水管164放出加热后的热水进入循环管路20，与相变材料12进行热交换，并循环上述过程，持续实现加热系统的热能存储，提高加热系统中的储热性能，进而提高换热速度和热水量。

在一些实施例中，进一步地，循环管路20包括设于换热器14内的第一换热支管200和第二支管，且第一换热支管200的一端与出水管164相连；第二换热支管202的一端与进水管162相连，使第一换热支管200和第二换热支管202以及进水管162、出水管164形成了闭合的循环管路20，便于流体在水胆16、储能箱10、换热器14之间往复循环流动，使流体能被水胆16中的加热管182循环加热，并与储能箱10中的相变材料12循环进行热交换，实现加热系统通过相变材料12进行储热的目的。

在本发明的另一些实施例中，加热系统还包括：进出支管22，连接于第一换热支管200与第二换热支管202之间；第一电磁阀24，设于第一换热支管200上；第二电磁阀26，设于进出支管22上，以便通过第一电磁阀24和第二电磁阀26的通断，实现不同的循环路线，提高热水器使用的便利性和舒适性。

具体地，第一电磁阀24关闭而第二电磁阀26开启时，第一换热支管200的管路被截断，从而使水胆16的水从出水管164排出后，从进出支管22流走而不进入换热器14，加热系统不进行储热；此种循环路线适用于用水量较少时，有利于节省能源，减少不必要的储热。

当第一电磁阀24开启而第二电磁阀26关闭时，进出支管22的管路被关闭，水胆16的热水从出水管164排出后，可流经第一换热支管200、换热器14，与储能箱10内的相变材料12进行热交换，实现相变材料12的储能，此时水温降低，降温后的冷水经第二换热支管202、进水管162重新流入水胆16，再次进入水胆16中进行再加热，再流向换热器14，往复循环，增加了加热系统内的热能存储量和热水水量，在用水量较大的时候，采用此循环路线，可以提高热水器使用的便利性和舒适性。

进一步地，本发明的一些实施例中，还设有微控制器，微控制器与第一电磁阀24、第二电磁阀26和循环泵32电连接，微控制器在接收到加热信号时，控制第一电磁阀24和循环泵32关闭，第二电磁阀26打开，以对内胆中的流体加热，微控制器在接收到储热信号时，控制第一电磁阀24和循环泵32打开，第二电磁阀26关闭，以使相变材料12存储热量，从而提高加热系统的自动化程度，进而提高了热水器使用的便利性和舒适性。

本发明的实施例提供的电热水器，包括上述实施例中的任一个加热系统，从而具有了上述实施例的全部有益效果，在此不再赘述。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，有效地对加热器提供的热量进行了存储，提高了加热系统的储热能力和换热效率，在相同的水胆体积下大幅提高了热水器的热水量。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加热系统，其特征在于，包括:

储能箱，所述储能箱内填充有相变材料；

换热器，设于所述储能箱内；

循环管路，所述循环管路穿过所述储能箱，且部分所述循环管路设于所述换热器内；

水胆，设于所述循环管路上，所述水胆内设有加热器，通过所述加热器对所述水胆内的流体加热，

其中，所述相变材料用以存储通过所述换热器与所述循环管路中经所述水胆的加热器加热后的流体交换的热量；

所述水胆具体包括：

进水管，与所述循环管路相连；

出水管，与所述循环管路相连；

所述循环管路包括：

第一换热支管，设于所述换热器内，且所述第一换热支管的一端与所述出水管相连；

第二换热支管，设于所述换热器内，且所述第二换热支管的一端与所述进水管相连，

其中，所述第一换热支管与所述第二换热支管相连；

所述加热系统还包括：

进出支管，连接于所述第一换热支管与所述第二换热支管之间；

第一电磁阀，设于所述第一换热支管上；

第二电磁阀，设于所述进出支管上。

2.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述水胆具体还包括：

胆体，所述加热器包括固设于所述胆体的一端的端盖以及向所述胆体的内部延伸的加热管；

所述进水管设于所述胆体靠近所述端盖的一端；

所述出水管设于所述胆体远离所述端盖的一端。

3.根据权利要求2所述的加热系统，其特征在于，还包括：

入水管，所述入水管的一端与水源连通，所述入水管的另一端与所述循环管路连通。

4.根据权利要求3所述的加热系统，其特征在于，还包括：

循环泵，设于所述循环管路内，以驱动所述流体在所述循环管路中流动。

5.根据权利要求4所述的加热系统，其特征在于，还包括：

排水管，所述排水管的一端与所述循环管路连通。

6.根据权利要求5所述的加热系统，其特征在于，还包括：

单向阀，设于所述循环管路上，且所述单向阀设于所述排水管与所述入水管之间，以限制流体由所述循环管路与所述排水管相连的一侧向所述循环管路与所述入水管相连的一侧单向流动。

7.根据权利要求6所述的加热系统，其特征在于，所述循环泵设于连接所述换热器与所述入水管之间的循环管路中，以使所述流体通过所述入水管进入所述循环管路时，经所述循环泵驱动。

8.根据权利要求4所述的加热系统，其特征在于，还包括：

微控制器，与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述循环泵电连接，所述微控制器在接收到加热信号时，控制所述第一电磁阀和所述循环泵关闭，所述第二电磁阀打开，以对所述胆体中的流体加热，所述微控制器在接收到储热信号时，控制所述第一电磁阀和所述循环泵打开，所述第二电磁阀关闭，以使所述相变材料存储热量。

9.一种电热水器，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的加热系统。