CN201382588Y - 组合式多热源快速热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型组合式多热源快速热水器涉及的是一种太阳能超导加热、蒸汽加热和电加热等多热源的快速热水器。包括外壳体、保温层、承压箱体、热交换装置、快速电加热装置、安全阀、承压箱体进水口、承压箱体出水口和控制面板；承压箱体外装有外壳体，外壳体与承压箱体之间装有保温层，承压箱体内装有热交换装置，在承压箱体与外壳体之间的保温层内装有快速电热装置；所述的热交换装置由若干个异形金属管或若干块中空异形金属板串联而成；所述的快速电加热装置包括多曲面凸起内管、外套管、电加热管、超导介质储筒、超导介质、抽真空接头；多曲面凸起内管套装在多曲面凸起外管内，超导介质储筒内装有电加热套管，超导介质储筒与多曲面凸起内管连通。

Description

组合式多热源快速热水器

技术领域

本实用新型组合式多热源快速热水器涉及的是一种太阳能超导加热、蒸汽加热和电加热等多热源的快速热水器。

背景技术

目前太阳能热水器装置主要采用真空集热管或平板集热器加热与之配套的热水器。当阴雨天或阳光不足时，特别是冬天需要大量热水时，太阳能热水器无法满足用户对热水的需求，在上述情况下，如需用热水，必须启动设置在太阳能热水器水箱内的电加热管来进行加热，加热时间长，需要消耗大量电能，如一次性用不完水箱中的热水就造成浪费。

发明内容

本实用新型目的是针对上述不足之处提供一种组合式多热源快速热水器，热交换装置装在承压箱体内，在承压箱体外侧保温层内安装有快速电热装置，快速电热装置与承压箱体连接。太阳能经过一系列的能量转换装置后可直接加热承压箱体内的水，但是，当阴天或冬天阳光不足却需要大量热水时，将快速电热装置启动，快速加热承压箱体内流入的低温热水，产生所需热水供使用者应用。

组合式多热源快速热水器是采取以下技术方案实现的：组合式多热源快速热水器包括外壳体、保温层、承压箱体、热交换装置、快速电加热装置、安全阀、承压箱体进水口进水口、承压箱体出水口和控制面板。

承压箱体外装有外壳体，外壳体与承压箱体之间装有保温层，承压箱体内装有热交换装置，在承压箱体与外壳体之间的保温层内装有快速电热装置，在外壳体一侧装有控制面板，控制面板上装有显示器、指示灯、控制开关、微调按钮。所述的指示灯包括工作指示、报警指示。所述的显示器采用液晶显示屏。在承压箱体上部装有安全阀，承压箱体设置有进水口与承压箱体出水口。

所述的热交换装置由若干个异形金属管或若干块中空异形金属板串联而成，一端连接有热源进口，另一端与余热回收出口相连通。热源通过异形金属管或中空异形金属板与承压箱体内介质实现冷热交换。异形金属管采用成型有内外增容的多曲面凸起的异形金属管，中空异形金属板具有基板，在基板上成型有内外增容的多曲面凸起，多曲面凸起与基板之间有中空流体通道。热交换装置由于采用异形金属管或者中空异形金属板，增大了换热面积，提高换热速度。

所述的快速电加热装置包括多曲面凸起内管、外套管、电加热管、超导介质储筒、超导介质、内外管上连接件、内外管下连接件、抽真空接头、进水口和出水口。多曲面凸起内管套装在外套管内，在多曲面凸起内管与外套管之间形成流体空腔。多曲面凸起内管与外套管上下端分别通过内外管上连接件和内外管下连接件密封焊接，在内外管上连接件上设置有出水口和抽真空接头，内外管下连接件上设置有进水口和管口法兰，管口法兰与超导介质储筒法兰密封对接。超导介质储筒内装有电加热套管，且在超导介质储筒和电加热套管之间装有超导介质，电加热套管内部装有电加热管，其间隙内用高温导热材料填充，超导介质储筒与多曲面凸起内管连通，形成汽化气体通道。外套管可以采用多曲面凸起的套管，或圆形套管。

快速电加热装置设置有若干组，可以采用串联或并联连接，串联连接为各个快速电加热装置设置的进水口和出水口顺次相连，其中一端的进水口与承压箱体连接，另一端作为热水出口。并联连接为各个快速电加热装置设置的进水口均与承压箱体连接，出水口作为热水出口。两种结构形式分别适用于不同的场合，满足不同的需要，快速电加热装置可以设置1组～8组。

工作原理

以太阳能作为热源的太阳能热水器，利用太阳能使超导介质汽化产生气体，经管道输送进入承压箱体内的热交换装置，并通过热交换装置与承压箱体内的水实现热交换。热交换完成后的汽化气体以冷凝液的形式，在循环泵的作用下，重新进入太阳能聚热系统，从而实现工作循环。当阳光充足时，仅利用太阳能就可以使承压箱体内的水达到所需温度，热水由承压箱体出水口排出，供用户直接使用，满足生产生活需要；在阳光不足或水箱内具有剩余热量的情况下，经过太阳能初步加热或具有剩余热量的承压箱体内的水，在常压状态下，进入快速电热水器装置的多曲面凸起内管与多曲面凸起外管之间形成流体空腔中。超导介质储筒内的超导介质经电加热管加热，迅速汽化，沿多曲面凸起内管内壁上升，并以热传导的方式传递到多曲面凸起内管外壁，与多曲面凸起内和多曲面凸起外管流体空腔内的水实现快速热交换，冷却后的冷凝液回落到底部，重新加热、汽化、实现循环，经快速电加热装置加热过的热水通过热水出口提供用户使用。

进入承压箱体内热交换装置的热源可以多种多样，比如太阳能超导液、蒸汽、热工业尾气、废热水、地热等一切可以利用的能源，从而最终实现多热源快速加热。

本实用新型具有明显的技术和经济优势

1、热交换面积大，是同规格圆管的1.8倍左右。热交换装置和快速电加热装置中的换热结构均采用成型有内外增容的多曲面凸起的金属管或多曲面凸起的金属板，使高温区的热能迅速传递到低温区，实现快速热交换。

2、水电分离、安全性能高、不易结水垢、使用寿命长：通常电加热管设置在水里工作，周围温度高，易形成水垢，阻碍热交换的进行。本实用新型承压储水水箱内仅设置热交换装置，无电加热管。快速电加热装置中的电加热管采用双套管形式，水不与电加热管直接接触，不易结水垢、使用寿命长。

3、换热速度快、效率高，由于多曲面内管抽真空后管内呈负压状态，使得本身就具有低温启动特性的超导介质沸点降低，达到无与伦比的换热效果。在启动电加热装置时，热能不断散发，能迅速达到所需温度并使多曲面内管每一个曲面与所需加热的液体实现热交换。

4、热源来源广泛：热源的选择形式多样，电能、燃烧后的余热尾气、地热和太阳能。以太阳能为例：太阳能热水器产生的汽化气体或蒸汽是主要的热源，太阳能作为普遍节能环保的能源具有无可比拟的优点。

3、节约用水，充分利用能源：本实用新型实际解决了容积式热水器浪费和等待的现象，以及快速电热水器功率偏高的问题，合理的将太阳能热水器和快速电加热装置组合使用，使得不需预热，即开即热，无需等待，同时不会产生保温时的热量散失。承压箱体内的水由于已经经过汽化气体初步加热，并达到一定的温度，在经由快速电热水器装置加热，节约能源。按普通的三口之家来计算，如果平均每人洗澡用水为20分钟，洗澡用水温度为45℃，流量按照可将肥皂泡沫冲干净的最大水量4L/min计算，即用水量80L/人。假定，一般容积式热水器的容量为100L，功率为2500W，自来水初始温度为15℃。如果把这些水加热到75℃，在没有能量损失的情况下需要160分钟。为了能够达到洗澡温度，需要在75℃的热水中注入100L自来水，使得总热水量为200L，但是仍不能满足三口之家的热水使用量。需继续注入自来水并加热，理论上剩余的20升75℃的水与新注入的自来水中的一部分(20L)混合后温度可达45℃，所以需要加热剩余的60L自来水到45℃，大约需50分钟。但是加热完成后仅一个人使用，消耗80L，浪费了剩余的20L水，也就是浪费了使这20L水从15℃到45℃的能量，相当于2.5度电能。当然，实际上在自动上水仪的调节下，使用多少水，随时就注入相应的水，浪费更加严重。当使用组合式多热源快速热水器时，即便是在寒冷的冬季，太阳能聚热装置也可以达到25-35℃，初步加热承压箱体内的水，使其升高到一定的温度，经快速电加热装置加热到45℃即可使用，而且可以使用多少，加热多少，节约能源。

6、结构合理，投资成本适中，应用范围广、易普及。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是组合式多热源快速热水器的结构示意图。

图2是组合式多热源快速热水器的A-A剖视图。

图3是组合式多热源快速热水器的快速电加热装置结构示意图。

图4是组合式多热源快速热水器的快速电加热装置B-B剖视图。

图5是组合式多热源快速热水器的快速电加热装置C-C剖视图。

具体实施方式

参照附图1～5，组合式多热源快速热水器包括外壳体6、保温层2、承压箱体7、热交换装置9、快速电加热装置8、安全阀3、承压箱体进水口11、承压箱体出水口14、控制面板。

承压箱体7外装有外壳体6，外壳体6与承压箱体7之间装有保温层2，承压箱体7内装有热交换装置9，在承压箱体7与外壳体6之间的保温层2内装有快速电热装置8，在外壳体6一侧装有控制面板，控制面板上装有显示器、指示灯、控制开关、微调按钮。所述的指示灯包括工作指示、报警指示。所述的显示器采用液晶显示屏。在承压箱体7上部装有安全阀3，承压箱体7设置有承压箱体进水口11和承压箱体出水口14。

所述的热交换装置9由若干个异形金属管或若干块中空异形金属板串联而成，一端连接有热源进口10，另一端与余热回收出口15相连通。热源通过异形金属管或中空异形金属板与承压箱体7内介质实现冷热交换。异形金属管采用成型有内外增容的多曲面凸起的异形金属管，中空异形金属板具有基板，在基板上成型有内外增容的多曲面凸起，多曲面凸起与基板之间有中空流体通道。热交换装置9由于采用异形金属管或者中空异形金属板，增大了换热面积，提高换热速度。

所述的快速电加热装置8包括多曲面凸起内管13、外套管12、电加热管18、超导介质储筒21、超导介质19、内外管上连接件16、内外管下连接件22、抽真空接头17、进水口24和出水口5。多曲面凸起内管13套装在外套管12内，在多曲面凸起内管13与外套管12之间形成流体空腔。多曲面凸起内管13与外套管12上下端分别通过内外管上连接件16和内外管下连接件22密封焊接，在内外管上连接件16上设置有出水口5和抽真空接头17，内外管下连接件22上设置有进水口和管口法兰，管口法兰与超导介质储筒法兰密封对接。超导介质储筒21内装有电加热套管20，且在超导介质储筒21和电加热套管20之间装有超导介质19，电加热套管20内部装有电加热管18，超导介质储筒21与多曲面凸起内管13连通，形成汽化气体通道。外套管12可以采用多曲面凸起的套管或圆形套管。所述的电加热套管20内与电加热管之间填充有耐高温导热绝缘材料，耐高温导热绝缘材料采用结晶氧化镁或石英沙。

快速电加热装置设置8有若干组，可以采用串联或并联连接，串联连接为各个快速电加热装置设置的进水口和出水口顺次相连，其中一端的进水口与承压箱体7连接，另一端作为热水出口。并联连接为各个快速电加热装置8设置的进水口均与承压箱体7连接，出水口作为热水出口。两种结构形式分别适用于不同的场合，满足不同的需要，快速电加热装置8可以设置1组～8组。

所述的超导介质19采用市售型号为2-2超导介质(山东潍坊市华丰新产品研究所生产)、低温导热油以及导热液，该导热液在低温35℃到50℃左右时迅速汽化。在负压情况下，启动温度更低。在启动电加热的状态下，热能不断散发，使得超导介质迅速吸热升温汽化并沸腾起来，沿管内壁向上运动，速度是水的数十倍以上。

Claims (9)

1、一种组合式多热源快速热水器，其特征在于包括外壳体、保温层、承压箱体、热交换装置、快速电加热装置、安全阀、进水口、承压箱体出水口和控制面板；

承压箱体外装有外壳体，外壳体与承压箱体之间装有保温层，承压箱体内装有热交换装置，在承压箱体与外壳体之间的保温层内装有快速电热装置，在外壳体一侧装有控制面板，在承压箱体上部装有安全阀，承压箱体设置有承压箱体进水口与承压箱体出水口；

所述的热交换装置由若干个异形金属管或若干块中空异形金属板串联而成，一端连接有热源进口，另一端与余热回收出口相连通；

所述的快速电加热装置包括多曲面凸起内管、外套管、电加热管、超导介质储筒、超导介质、内外管上连接件、内外管下连接件、抽真空接头、进水口和出水口；多曲面凸起内管套装在外套管内，在多曲面凸起内管与外套管之间形成流体空腔，多曲面凸起内管与外套管上下端分别通过内外管上连接件和内外管下连接件密封焊接，在内外管上连接件上设置有出水口和抽真空接头，内外管下连接件上设置有进水口和管口法兰，管口法兰与超导介质储筒法兰密封对接；超导介质储筒内装有电加热套管，在超导介质储筒和电加热套管之间装有超导介质，电加热套管内部装有电加热管，超导介质储筒与多曲面凸起内管连通，形成汽化气体通道。

2、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于控制面板上装有显示器、指示灯、控制开关、微调按钮。

3、根据权利要求2所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的指示灯包括工作指示、报警指示。

4、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的异形金属管采用成型有内外增容的多曲面凸起的异形金属管。

5、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的中空异形金属板具有基板，在基板上成型有内外增容的多曲面凸起，多曲面凸起与基板之间有中空流体通道。

6、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的电加热套管内与电加热管之间填充有耐高温导热绝缘材料，耐高温导热绝缘材料采用结晶氧化镁或石英沙。

7、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于外套管采用多曲面凸起的套管或圆形套管。

8、根据权利要求1所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的快速电加热装置设置有若干组，采用串联或并联连接，串联连接为各个快速电加热装置设置的进水口和出水口顺次相连，相连后，其中一端的进水口与承压箱体连接，另一端作为热水出口；并联连接为各个快速电加热装置设置的进水口均与承压箱体连接，出水口作为热水出口。

9、根据权利要求1或8所述的组合式多热源快速热水器，其特征在于所述的快速电加热装置设置有1组～8组。

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