CN201517847U - 真空相变储能安全电热水器 - Google Patents
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Abstract
一种真空相变储能安全电热水器，由内胆、外胆、真空腔、保温层、电加热器、高聚能储热导热介质、盘管热交换器、内、外循环道、水汽混合恒温阀、花洒、温控器、电源、控制电路、进出水管、防漏电屏、泄压阀、真空阀、外壳组成，其特征是内胆内部是一真空体系，内胆与外胆之间为真空腔，电加热器位于内胆中部，其周围装高聚能储热导热介质，盘管热交换器均布于高聚能储热导热介质中，其两端与进出水管相连通。该热水器热损小，热转换效率高，可用小功率加热器在电网低谷时给相变储热导热材料充电蓄热，工作无噪声，安全可靠，能用正常自来水水压实施大水洗浴，对缓解电网负荷，节约用户洗浴费用有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于一种电热水器装置，具体讲是一种家用真空相变储能安全电热水器。
背景技术
储能电热水器能将电网负荷低谷时段的电能转换成热能储存起来，供用户在用电高峰期或随时沐浴使用。目前，市场上的速热储能式电热水器选用较大功率加热器(6KW)以水做为显热储热材料蓄热，因水箱体积小和水温不能过高，储热十分有限，出水量小，满足不了人们洗浴需要；而且大的加热功率威胁到供电电路安全和其它用户的正常用电，且这类热水器热转换效率低，工作时噪声大，在水温超过90℃控制电路失灵或者在高原低气压地区使用时，水箱中蒸气压力很大，极易发生水箱炸裂不安全因素。
发明内容
本发明的目的提供一种热转换效率高，可用小功率加热器加热储热材料，利用显热加相变潜热存储热能，工作无噪声，安全可靠，可以用正常自来水水压实施大水洗浴的真空相变储能电热水器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种真空相变储能安全电热水器，由内胆、外胆、真空腔、保温层、电加热器、高聚能储热导热介质、盘管热交换器、内、外循环道、水汽混合恒温阀、花洒、温控器、电源、控制电路、进出水管、防漏电屏、泄压阀、真空阀、外壳组成，其特征是内胆内部是一真空体系，内胆与外胆之间为真空腔，电加热器位于内胆中部，其周围装高聚能储热导热介质，盘管热交换器均布于高聚能储热导热介质中，其两端与进出水管相连通，在电加热器加热时，高聚能储热导热介质利用其固有的热容和物态变化受热后升温、熔解、再升温，以显热和潜热方式将大量的电能转化成热能储存在其中。因储热温度高，当冷水进入盘管热交换器后与其周围的高聚能储热导热介质所储的热进行热交换，出来的是高温水汽混合物，此高温水汽混合物在水汽混合恒温阀中与冷水混合，然后从花洒中流出供人们洗浴使用。由于内胆内部是真空体系，所用高聚能储热导热介质的工作压力很低，对内胆几乎不造成任何正压，因此热水器工作十分安全。
上边所述的热水器的内胆和外胆为圆柱型或扁圆柱型，所采用的材质是薄碳钢板或者不锈钢板或者钢化玻璃或者耐高温塑料。
所述的内胆真空体系的真空度等于或大于1.33×0.001Pa，可以保障高聚能储热导热介质处于稳定的工作状态，可以保证热水器的安全不炸胆。
所述的真空阀装在内胆的上部，可以保证热水器的内胆真空度维持在设计值。
所述的内胆和外胆之间的真空腔真空度等于或大于1.33×0.001Pa，可较好地储存高聚能储热导热介质的显热和相变潜热。
所述的高聚能储热导热介质是受热可以相变的与盘管热交换器金属热相容的无机水合盐或者混合盐或者储热密度高的易熔合金，或者是有机脂，或者掺有铝屑、石墨粉的高温石蜡。本案采用掺有铝屑或石墨粉的高温石蜡，在石蜡中掺加铝屑或石墨粉可以提高石蜡的热导率。
所述的电加热器是带有翅片的防干烧分档加热器，装配在盘管热交换器的中部，加热丝采用镍铬合金或者铝鉄铬合金，电加热器外表面单位面积热负荷值应小于或等于12W/cn2。
所述的盘管热交换器为均匀的分布在高聚能储热介质中的金属盘管热交换器，盘管热交换器中心部位和周围留有储热导热介质的内循环道和外循环道，当高聚能储热导热介质受热溶解后继续升温时，为保持内胆中各处的温度均衡，即储存更多的显热，电加热器周围的储热导热介质再加热容重减轻，就会延着内循环道上升流入盘管热交换器周围的外循环道而下行，然后再进入盘管热交换器中心部位的内循环道被加热器继续加热，这种循环式的加热可使储热导热介质的温度迅速升高，保持内胆中各处的温度均衡，在真空状态下储存更多的热能。
所述的水汽混合恒温阀是一空间较大的装有记忆金属片的可自动调节水汽与冷水进入量的水、汽混合恒温装置，能保证热水器出水温度基本恒定，不烫伤人体。
所述的控制电路设计有自动分时度量电能装置，可以在每天晚上用电谷值设定时段自动接通电源给热水器的高聚能储热导热介质充电蓄热。
所述的温控器在热水器内的高聚能储热导热介质温度达到120-400℃时可以自动切断热水器的电源。
所述的泄压阀可以及时泄掉盘管热交换器中超标的水汽压力。
以上部件除泄压阀、水汽混合恒温阀和花洒外，均装在一塑制外壳中。
该热水器的工作原理：真空相变储能电热水器工作时，电加热器升温，高聚能储热导热介质得热升温，达到熔点后熔化，熔化后继续升温至设计温度电源自动切断，热量以显热-潜热-显热形式储存在高聚能储热导热介质中。洗浴时冷水从进水管进入盘管热交换器，高聚能储热导热介质中的热量将进入盘管热交换器中的水加热并部分汽化，从盘管热交换器出来的高温水汽混合物经出水管进入水汽混合恒温阀中与冷水混合，然后从花洒中流出恒温的热水供人们洗浴使用，直到高聚能储热导热介质的热量不能将冷水继续加热到设计温度时，控制电路自动启动使热水器继续加热。
热水器工作时，电加热器使用小的功率档给热水器高聚能储热导热介质充电，可以确保用电电路的安全。在电网低谷时利用谷差充电，利于缓解电网负荷，利于用户节约洗浴费用。采用真空保温，热损小，效率高，热水器体积小，工作无噪音，同体积下以显热加潜热方式储存电能其贮热量是水储热的三倍以上，可以大水洗浴。由于内胆内部是真空体系，所用高聚能储热导热介质的工作压力很低，对内胆内几乎不造成任何正压，又有装有防漏电屏、泄压阀安全装置，因此热水器工作十分安全。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图。
图中1、内胆 2、外胆 3、真空腔 4、保温层 5、电加热器 6、高聚能储热传热介质 7、盘管热交换器 8、内循环道9、外循环道 10、水汽混合恒温阀 11、花洒 12、温控器 13、电源 14、控制电路 15、进水管 16、出水管 17、防漏电屏18、泄压阀 19、真空阀 20、外壳
下面结合附图1对本实用新型作进一步说明：一种真空相变储能安全电热水器，由内胆1、外胆2、真空腔3、保温层4、电加热器5、高聚能储热导热介质6、盘管热交换器7、内循环道8、外循环道9、水汽混合恒温阀10、花洒11、温控器12、电源13、控制电路14、进出水管15、出水管16、防漏电屏17、泄压阀18、真空阀19、外壳20组成，其特征是内胆1内部是一真空体系，内胆1与外胆2之间为真空腔3，电加热器5位于内胆1中部，其周围装高聚能储热导热介质6，盘管热交换器7均布于高聚能储热导热介质6中，其两端与进出水管15、16相连通，在电加热器5加热时，高聚能储热导热介质6利用其固有的热容和物态变化受热后升温、熔解、再升温，以显热和潜热方式将大量的电能转化成热能储存在其中。因储热温度高，当冷水进入盘管热交换器7后与其周围的高聚能储热导热介质6所储的热进行热交换，出来的是高温水汽混合物，此高温水汽混合物在水汽混合恒温阀10中与冷水混合，然后从花洒11中流出供人们洗浴使用。由于内胆1内部是真空体系，所用高聚能储热导热介质6的工作压力很低，对内胆1几乎不造成任何正压，因此此热水器工作十分安全。
上边所述的热水器的内胆1和外胆2为圆柱型或扁圆柱型，所采用的材质是薄碳钢板或者不锈钢板或者钢化玻璃或者耐高温塑料。
所述的内胆1真空体系的真空度等于或大于1.33×0.001Pa，可以保障高聚能储热导热介质6处于稳定的工作状态，可以保证热水器的安全不炸胆。
所述的真空阀19装在内胆1的上部，可以保证热水器的内胆真空度维持在设计值。
所述的内胆1和外胆2之间的真空腔3真空度等于或大于1.33×0.001Pa，可较好地储存高聚能储热导热介质6的显热和相变潜热。
所述的高聚能储热导热介质6是受热可以相变的与盘管热交换器7金属热相容的无机水合盐或者混合盐或者储热密度高的易熔合金，或者是有机脂，或者掺有铝屑、石墨粉的高温石蜡。本案采用掺有铝屑或石墨粉的高温石蜡，在石蜡中掺加铝屑或石墨粉可以提高石蜡的热导率。
所述的电加热器5是带有翅片的防干烧分档加热器，装配在盘管热交换器7的中部，加热丝采用镍铬合金或者铝鉄铬合金，电加热器外表面单位面积热负荷值应小于或等于12W/cn2。
所述的盘管热交换器7为均匀的分布在高聚能储热介质6中的金属盘管热交换器，盘管热交换器7中心部位和周围留有储热导热介质6的内循环道8和外循环道9，当高聚能储热导热介质6受热溶解后继续升温时，为保持内胆1中各处的温度均衡，即储存更多的显热，电加热器5周围的储热导热介质6再加热容重减轻，就会延着内循环道8上升后流入盘管热交换器7周围的外循环道9而下行，然后再进入盘管热交换器7中心部位的内循环道8被加热器5继续加热，这种循环式的加热可使储热导热介质6的温度迅速升高，保持内胆1中各处的温度均衡，在真空状态下储存更多的热能。
所述的水汽混合恒温阀10是一空间较大的装有记忆金属片的可自动调节水汽与冷水进入量的水、汽混合恒温装置，能保证热水器出水温度基本恒定，不烫伤人体。
所述的控制电路14设计有自动分时度量电能装置，可以在每天晚上用电谷值设定时段自动接通电源13给热水器的高聚能储热导热介质6充电蓄热。
所述的温控器12在热水器内的高聚能储热导热介质6温度达到120-400℃时可以自动切断热水器的电源13。
所述的泄压阀18可以及时泄掉盘管热交换器7中超标的水汽压力。
以上部件除泄压阀18、水汽混合恒温阀10和花洒11外，均装在一塑制外壳20中。
该热水器的工作原理：真空相变储能电热水器工作时，电加热器5升温，高聚能储热导热介质6得热升温，达到熔点后熔化，熔化后继续升温至设计温度电源13自动切断，热量以显热-潜热-显热形式储存在高聚能储热导热介质6中。洗浴时冷水从进水管15进入盘管热交换器7，高聚能储热导热介质6中的热量将进入盘管热交换器7中的水加热并部分汽化，从盘管热交换器7出来的高温水汽混合物经出水管16进入水汽混合恒温阀10中与冷水混合，然后从花洒11中流出恒温的热水供人们洗浴使用，直到高聚能储热导热介质6的热量不能将冷水继续加热到设计温度时，控制电路14自动接通电源13使热水器继续加热。
Claims (10)
1.一种真空相变储能安全电热水器，由内胆(1)、外胆(2)、真空腔(3)、保温层(4)、电加热器(5)、高聚能储热导热介质(6)、盘管热交换器(7)、内循环道(8)、外循环道(9)、水汽混合恒温阀(10)、花洒(11)、温控器(12)、电源(13)、控制电路(14)、进出水管(15)、出水管(16)、防漏电屏(17)、泄压阀(18)、真空阀(19)、外壳(20)组成，其特征是内胆(1)内部是一真空体系，内胆(1)与外胆(2)之间为真空腔(3)，电加热器(5)位于内胆(1)中部，其周围装高聚能储热导热介质(6)，盘管热交换器(7)均布于高聚能储热导热介质(6)中，其两端与进出水管(15)、(16)相连通.
2.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的热水器的内胆(1)和外胆(2)为圆柱型或扁圆柱型，所采用的材质是薄碳钢板或者不锈钢板或者钢化玻璃或者耐高温塑料。
3.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的内胆(1)真空体系的真空度等于或大于1.33x0.001Pa。
4.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的内胆(1)和外胆(2)之间的真空腔(3)真空度等于或大于1.33x0.001Pa。
5.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的高聚能储热导热介质(6)是受热可以相变的与盘管热交换器(7)金属热相容的材料。
6.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的电加热器(5)是带有翅片的防干烧分档加热器，装配在盘管热交换器(7)的中部，加热丝采用镍铬合金或者铝铁铬合金，电加热器外表面单位面积热负荷值应小于或等于12W/cn2。
7.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的盘管热交换器(7)为均匀的分布在高聚能储热介质(6)中的金属盘管热交换器，盘管热交换器(7)中心部位和周围留有储热导热介质(6)的内循环道(8)和外循环道(9)，当高聚能储热导热介质(6)受热溶解后继续升温时，电加热器(5)周围的储热导热介质(6)再加热容重减轻，就会延着内循环道(8)上升后流入盘管热交换器(7)周围的外循环道(9)而下行，然后可再进入盘管热交换器(7)中心部位的内循环道(8)被加热器(5)继续加热。
8.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的水汽混合恒温阀(10)是一空间较大的装有记忆金属片的可自动调节水汽与冷水进入量的水、汽混合恒温装置。
9.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的控制电路(14)设计有自动分时度量电能装置，可以在每天晚上用电谷值设定时段自动接通电源(13)给热水器的高聚能储热导热介质(6)充电蓄热。
10.根据权利要求1所述的真空相变储能安全电热水器，其特征在于：所述的温控器(12)在热水器内的高聚能储热导热介质(6)温度达到120-400℃时可以自动切断热水器的电源(13)，泄压阀(18)可以及时泄掉盘管热交换器(7)中超标的水汽压力。
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