CN204460712U - 一种蓄能换热装置及包含其的热水器 - Google Patents

一种蓄能换热装置及包含其的热水器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种蓄能换热装置,包括壳体、保温隔层、换热管、加热部件,其中,所述保温隔层贴合设置在所述壳体内侧,所述换热管和所述加热部件分别设置在所述保温隔层内部,所述蓄能换热装置还包括:蓄能材料,填充于所述保温隔层内部,用于将所述加热部件的热量储存起来;进水口连接所述换热管的一个端部,出水口连接所述换热管的另一个端部;以及多个共用翅片,整体浸没在所述蓄能材料中,将所述换热管以及所述加热部件连接在一起。本实用新型还公开一种包括该蓄能换热装置的热水器。本实用新型提供的一种蓄能换热装置以及热水器结构简单、蓄能量大且换热效率高,易于大批量生产。

Description

一种蓄能换热装置及包含其的热水器
技术领域
本实用新型涉及节能技术领域,尤其涉及一种相变蓄能的蓄能换热装置、热水器以及蓄能热水器技术。
背景技术
目前家庭及工业使用的热水器可以分为电加热、燃气式热水器和太阳能热水器,其中电加热热水器为市场的主流产品,市场占有率超过60%。电热水器分为储水式和即热式两种,而电热水器的使用存在以下问题:
(1)结垢问题。由于电加热管与水接触,温差就会导致结垢产生,甚至有些情况下热水器的结垢很严重从而影响到加热的效率。水垢的存在不仅浪费能源,而且对用户的健康产生影响。
(2)安全问题。目前电热水器水电不分离,存在漏电风险。
(3)缺乏个性化设计。由于承压内胆的存在,目前电热水器基本为圆柱形。而现在个性化的需求为必然的发展趋势,设计个性化的产品也是用户的需求。但由于其结构的限制,热水器很难设计成其他形状。并且,轻薄短小设计是家电产品发展的趋势,然而从原理上来讲,目前的热水器设计做不到这一点。
近来相继出现利用相变材料将太阳能或电能进行蓄热而后使用的蓄能装置,但是这些装置普遍结构复杂、换热效率不高,难于大批量生产,在实际应用中存在使用效果不佳的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、蓄能量大且换热效率高的蓄能装置,尤其是一种蓄能换热装置以及包括其的蓄能热水器。
为实现上述目的,本实用新型的一种蓄能换热装置的具体技术方案为:
一种蓄能换热装置,包括壳体、保温隔层、换热管、加热部件,其中,所述保温隔层贴合设置在所述壳体内侧,所述换热管和所述加热部件分别设置在所述保温隔层内部,所述蓄能换热装置还包括:蓄能材料,填充于所述保温隔层内部,用于将所述加热部件的热量储存起来;进水口,连接所述换热管的一个端部,出水口,连接所述换热管的另一个端部;以及多个共用翅片,整体浸没在所述蓄能材料中,将所述换热管以及所述加热部件连接在一起。
本实用新型的蓄能换热装置,还可包括设置在所述保温隔层内侧的内胆,所述内胆是双层壁结构的并可形成真空层。
优选地,所述换热管是圆管或扁平管并弯曲的呈U形或Z形安置于所述保温隔层内部。
优选地,所述共用翅片为圆形或矩形金属片,厚度为0.01cm-20cm。
优选地,所述加热部件与所述蓄能材料之间为分离式设计,由此加热部件与所述壳体可拆卸。
优选地,所述蓄能材料由水合硝酸锂、水合碳酸钠、水合溴化钙、水和磷酸钠、水合硝酸锌、水合氟化钾、水合醋酸钾、水合磷酸钾、水合硝酸锌、水合硝酸钙、水合氢氧化钠、水合氢氧化钡、水合硫酸钾铝、水合硫酸铝钾、水合硫酸铝、水合硝酸铝、水合硝酸镁、水合硫化钠、水合醋酸钠、合硫酸铝铵、或者石蜡中的一种或多种组成,内部掺杂石墨粉、铝粉、铜粉、金属丝、泡沫铜或者泡沫铝中的一种或多种,相变温度为0℃-350℃。
优选地,所述换热管内部具有强致热交换部件,可使水沿所述换热管的长度轴线方向呈曲线流动。
优选地,所述强致热交换部件为内螺旋片、内翅片或者内金属丝。
本实用新型还保护一种热水器,包括上述的的蓄能换热装置,并且所述热水器还包括智能控制装置,用于控制所述加热部件的加热。
优选地,所述热水器还包括安全排气阀、压力传感器、温度传感器、报警器,其中,当保温隔层或内胆内的温度和/或压力超过预设的阈值时,所述智能控制装置控制所述报警器发出报警信号。
优选地,所述智能控制装置内部还设有时钟设置装置,用来控制加热部件在特定时间段内对热水器内的蓄能材料进行加热。
本实用新型的蓄能换热装置具有以下优点:
1)本实用新型的蓄能换热装置与传统换热装置相比,冷水处于流动状态,不储存,不存在结垢问题。
2)真正的水电分离,彻底解决了安全问题。
3)蓄能材料的蓄热能力,远远大于水,所需体积至少能够减少1/3。
4)易于个性化设计。本实用新型的蓄能换热装置不含有储水罐,蓄能材料可以任意设计,例如长方形,正方形,产品的个性化设计能力大大增强。
5)通过峰谷电价的不同,为用户降低使用成本。
6)充分利用能量的热交换,提高蓄能换热装置的换热效率。
7)结构一体化设计,易于加工,并且相变蓄能材料直接灌装,极大地缩短了生产工时。
附图说明
图1为本实用新型的蓄能换热装置的第一实施例的结构示意图;
图2为本实用新型的蓄能换热装置的第一实施例的内部立体结构示意图;
图3为本实用新型的蓄能换热装置的第二实施例的结构示意图;
图4为本实用新型的蓄能换热装置换热水管的侧视图。
具体实施方式
为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能,下面结合附图,对本实用新型的一种蓄能换热装置做进一步详细的描述。尽管本实用新型通过这些实施方式进行阐述和说明,但需要注意的是本实用新型并不仅仅只局限于这些实施方式。相反,本实用新型涵盖所附权利要求所定义的实用新型精神和实用新型范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外,为了更好的说明本实用新型,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有这些具体细节,本实用新型同样可以实施。在另外一些实例中,对于本领域技术人员熟知的结构、特征未作详细描述,以便于凸显实用新型的主旨。
图1、图2所示为本实用新型蓄能换热装置的第一实施例。本实用新型的蓄能换热装置100包括壳体101、保温隔层102、换热管104、加热部件107,其中,保温隔层102贴合设置在壳体101内侧,换热管104和加热部件107分别设置在保温隔层102内部,该设置方式可以是固定安装等方式。蓄能换热装置100还包括多个共用翅片108,将换热管104、加热部件107连接在一起。蓄能材料103填充于保温隔层102内部,用于将加热部件107的热量储存起来。换热管104的一个端部设置有进水口105,另一端设置有出水口106。其中,共用翅片108为圆形金属片,厚度在0.01cm-20cm的范围内,这里具体为0.6cm厚,整体浸没在蓄能材料103中。换热管104是圆管或扁平管并弯曲的呈U形或Z形安置于保温隔层102内部。当然,换热管104还可以是其它形式的弯曲形状,在此不做限定。
本实施例中,多个共用翅片108将换热管104、加热部件107连接在一起,本领域技术人员可以选择任何现有的具体连接方式。通过这种共用的连接方式,既增大了加热部件与蓄能材料的换热面积,也增大了蓄能材料与换热管的换热面积,从而显著地提高了该蓄能换热装置的换热效率。
本实用新型的蓄能换热装置100,设置于保温隔层102内部的加热部件107通过电或太阳能进行加热,并将热能储存在蓄能材料103中。同时,换热管104浸没于蓄能材料103内,当冷水由进水管105进入换热管104时,冷水在换热管104内一边流动一边吸收蓄能材料中的热量,从而使得冷水变成热水,并经过出水口106流出热水,供用户使用。
图3所示为本实用新型蓄能换热装置的第二实施例。蓄能换热装置300包括壳体301、保温隔层302、内胆309、换热管304、加热部件307,其中,保温隔层302贴合设置在壳体301内侧。在保温隔层302内侧还设置有内胆309,该内胆309是双层壁结构的并可形成真空层,由此进一步实现保温作用。换热管304和加热部件307分别安装固定在内胆309内部。蓄能换热装置300还包括多个共用翅片308,将换热管304、加热部件307连接在一起。蓄能材料303填充于内胆309内部,用于将加热部件307的热量储存起来。换热管304的一个端部连接进水口305,另一端连接出水口306。其中,共用翅片308为圆形金属片,厚度在0.01cm-20cm的范围内,这里具体为0.6cm厚,整体浸没在蓄能材料303中。换热管304是圆管或扁平管并弯曲的呈U形或Z形安置于内胆309内部。当然,换热管还可以是其它形式的弯曲形状,在此不做限定。
本实施例中,多个共用翅片308将换热管304、加热部件307连接在一起,本领域技术人员可以选择任何现有的具体连接方式。通过这种共用的连接方式,既增大了加热部件与蓄能材料的换热面积,也增大了蓄能材料与换热管的换热面积,从而显著地提高了该蓄能换热装置的换热效率。
本实用新型的蓄能换热装置300,设置于内胆309内部的加热部件307通过电或太阳能进行加热,并将热能储存在蓄能材料303中。同时,换热管304浸没于蓄能材料303内,当冷水由进水管305进入换热管304时,冷水在换热管304内一边流动一边吸收蓄能材料中的热量,从而使得冷水变成热换热水,并经过出水口306流出热水,供用户使用。
优选地,本实用新型蓄能换热装置的加热部件可以设计为与保温隔层102或内胆309可拆卸形式,并通过传热材料传输热量,这样,加热部件与蓄能材料,就可以做成分离式设计。
图4所示为本实用新型蓄能换热装置的换热管(104)的侧视图。
如图4所示,换热管(104)内部具有多个内螺旋片(401),作为一种强致热交换部件,可使管中的水沿所述换热管(104)的长度轴线方向呈曲线流动。由此进一步增强管道的换热能力,缩短管长,节约材料。
具体地,内螺旋片(401)是沿着所述换热管(104)的长度轴线方向螺旋延伸在内壁的条状凸起,且与所述长度轴线方向正交的截面形状为长方形,凸起高度值在0.1-20cm的范围内,这里具体为0.8cm,宽度在0.1-20cm的范围内,这里具体为0.8cm。并且,多个内螺旋片(401)平行排布于换热管(104)内壁,间距为0.1-20cm。通过此设置,可对管内的水起到导流作用,从而能够更加可靠地提高换热管(104)内水的热交换效果,由此更加可靠地确保蓄能换热装置中的热交换量。当然,上述截面形状还可以是梯形、三角形等,此处不做限定。
上述内螺旋片的材料可以选自铝、铜等金属、合金或者塑料,该内螺旋片可通过直接加工成型、焊接或固定放置等方式设置于换热管(104)的内壁上,具体不做特殊限定。
所述强致热交换部件还可以是内翅片或者内金属丝,这里不做限定。
本实用新型中所述保温隔层102的材料为聚氨酯保温材料或保温石棉等保温材料。
本实用新型中的所述蓄能材料(103)由水合硝酸锂、水合碳酸钠、水合溴化钙、水和磷酸钠、水合硝酸锌、水合氟化钾、水合醋酸钾、水合磷酸钾、水合硝酸锌、水合硝酸钙、水合氢氧化钠、水合氢氧化钡、水合硫酸钾铝、水合硫酸铝钾、水合硫酸铝、水合硝酸铝、水合硝酸镁、水合硫化钠、水合醋酸钠、合硫酸铝铵、或者石蜡中的一种或多种组成,内部掺杂石墨粉、铝粉、铜粉、金属丝、泡沫铜或者泡沫铝中的一种或多种,相变温度为0℃-350℃,优选30℃-120℃。
本实用新型还保护一种包括上述的蓄能换热装置的热水器,其中,在壳体101内部设置有压力传感器和温度传感器(未示出),在壳体101上设置有报警器和智能控制装置(未示出),以及安全排气阀(未示出),当保温隔层102或内胆309温度或压力超过预设的阈值时,智能控制装置控制蜂鸣报警或者灯光显示,同时使安全排气阀自动打开,以确保热水器使用安全。所述智能控制装置内部还设有时钟设置装置,可以控制加热部件在特定时间段内对热水器内的蓄能材料103进行加热,从而实现峰谷电价的节能用电模式。
本实用新型的蓄能换热装置以及热水器采用产品模块化设计,便于组装,加热部件、共用翅片与换热管一体化设计,易于加工。并且,相变蓄能材料直接灌装,极大地缩短了生产工时。
以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种蓄能换热装置(100,300),其特征在于,包括壳体(101)、保温隔层(102,302)、换热管(104)、加热部件(107),其中,所述保温隔层(102)贴合设置在所述壳体(101)内侧,所述换热管(104)和所述加热部件(107)分别设置在所述保温隔层(102)内部,所述蓄能换热装置(100)还包括:
蓄能材料(103),填充于所述保温隔层(102)内部,用于将所述加热部件(107)的热量储存起来;
进水口(105),连接所述换热管(104)的一个端部;
出水口(106),连接所述换热管(104)的另一个端部,以及
多个共用翅片(108),整体浸没在所述蓄能材料(103)中,将所述换热管(104)以及所述加热部件(107)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述蓄能换热装置(300)还包括设置在所述保温隔层(302)内侧的内胆(309),所述内胆(309)是双层壁结构的并可形成真空层。
3.根据权利要求1或所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述换热管(104)是圆管或扁平管并弯曲的呈U形或Z形安置于所述保温隔层(102)内部。
4.根据权利要求1或2所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述共用翅片(108)为圆形金属片,厚度为0.01cm-20cm。
5.根据权利要求1或2所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述加热部件(107)与所述蓄能材料(103)之间为分离式设计,由此加热部件(107)与所述壳体(101)可拆卸。
6.根据权利要求1或2所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述换热管(104)内部具有强致热交换部件,可使水沿所述换热管(104)的长度轴 线方向呈曲线流动。
7.根据权利要求6所述的蓄能换热装置,其特征在于,所述强致热交换部件包括内螺旋片、内翅片或者内金属丝。
8.一种热水器,包括权利要求1-7中任一项所述的蓄能换热装置(100,300),以及:
智能控制装置,用于控制所述加热部件(107)的加热。
9.根据权利要求8所述的热水器,其特征在于,所述热水器还包括安全排气阀、压力传感器、温度传感器、报警器,其中,
当保温隔层(102)或内胆(309)内的温度和/或压力超过预设的阈值时,所述智能控制装置控制所述报警器发出报警信号。
10.根据权利要求9所述的热水器,其特征在于,所述智能控制装置内部还设有时钟设置装置,用来控制加热部件(107)在特定时间段内对所述热水器内的蓄能材料(103)进行加热。
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