CN204612559U - 一种储热式节能节水器 - Google Patents

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丁玉琴
张叶龙
许�永
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Abstract

本实用新型提供了一种储热式节能节水器,通过与市场上现有热水器配套,或通过对已安装在用的热水器管路做少量改动,加入本实用新型设计的节能节水器装置,不需改变热水器的构造,在热水器初次使用时利用节能节水器装置进行相变蓄热;当间隔一定时间后再次使用热水器时,相变储热材料对管道中存留的冷水放热,达到及时热水供应的需求,从而不需要放掉水管内积存的冷水,实现节能节水的目的,适宜大规模推广使用。

Description

一种储热式节能节水器
技术领域
本实用新型涉及储能、节能及热能工程技术领域,更具体的说,本实用新型主要涉及一种储热式节能节水器,应用于家用及办公场所与各类热水器和浴室淋浴等配套使用。
背景技术
目前国内外热水器产品以传统的电热水器和燃气热水器为主导,传统的电热型热水器升温较快,但热水提供量有限,且容易发生触电危险;燃气热水器能提供足量的热水,然而升温速度不快并伴有大量废气和废热产生。近几年由于房地产市场的火爆,太阳能热水器和空气能热水器由于更为节能,得到了快速发展。然而,不管是何种类型的热水器都会同时遇到一个问题,即怎样能减少热水使用和运输中的热量损失。热水器一般安装在一个固定位置,热水使用点则是分散的,热水器和使用点之间通过管路相连;水管一般较长,热水器使用完毕后水管内一般仍充满了水,这些管内的水只能通过出水开关向外流出,一般没有二次加热,因此在热水器使用完毕后,水管内已加热的水逐渐降温,再次开启出水开关时得不到设定温度的水,造成能源浪费;此外,再次使用热水时,需要先放掉水管内积存的冷水,又造成了水资源浪费。
针对以上热水运输和使用过程中热量损失和水资源损失的问题,前人已经做了一些工作;专利CN102809213A公开了一种带储存的即热式混合型节水节能热水方法,设计了主热水器和分布于各使用点的副热水器,在多点同时用热水的情况下,各使用点的副热水器可辅助加热以保证提供设定温度的热水,从而达到节能节水效果,但这种热水器并不能真正节能,并且比较复杂;专利CN204115271U公开了一种无线遥控排空节能节水器,通过无线遥控装置,在热水使用完毕时遥控控制系统驱动双向电动阀,使进气管道与用水管道相连通并切断出水管道,出水管道内的热水流出排空,从而起到节约水资源、防管道冻堵的作用;使用时通过无线遥控控制双向电动阀,使出水与用水管道相连通并切断进气管道,太阳能热水器的水箱中的热水顺着出水管道流下,做到热水的即时供应,但是这种方法并不节水,而且需要使用燃气资源,其系统较为复杂;专利CN203421853U公开了一种家用太阳能节能节水器,在传统的太阳能热水器构造基础上增加三通电磁阀和温度控制器,提高了水加热过程的自动化程度;太阳能热水器进水管上的电磁阀和热水器内设有水位器,与太阳能控制器接通,使整个加水过程自动化更高,然而这种方法仍不能真正节水和节能。
如上所述,目前的技术不能真正达到节能节水目的,并增加了系统复杂性和成本,因此需要从问题的源头,即热水运输和使用管路的设计等方面进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述问题,提供一种储热式节能节水器,这种节能节水器安装在热水使用端,以解决目前热水器的热水运输和使用过程中的热量损失和水资源损失的问题,同时达到节能减排和降低成本的目的。
为达此目的,本实用新型提供一种储热式节能节水器,包括隔热层、储热层、弹性体积变化补偿器和带翅片的水管单元;
所述隔热层包括隔热夹套、密封盖和隔热材料;所述隔热夹套位于储热式节能节水器的最外侧,与隔热材料及密封盖相邻;所述密封盖有两个,分别位于水管单元的进水口和出水口处,用于将隔热材料层和储热材料层与环境隔离,密封盖内部与储热材料相邻处填有隔热材料,以减少储热热损失;所述隔热材料位于储热层和隔热夹套之间,用于对储热层的保温绝热;
所述储热层由储热材料构成;所述储热材料位于隔热层和和水管单元之间;
所述弹性体积补偿器由弹簧和顶片组成,位于储热式节能节水器的进水口部位;所述顶片为圆盘状薄片,中心带孔,并套装在水管单元上,其一面与储热材料相接触,另一面与弹簧相连;所述弹簧可以是各类压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧,其位于一个封盖内侧,一端固定在密封盖内侧,另一端与顶片相连;体积弹性补偿器用于缓冲储热材料相变过程中的体积变化;
所述带翅片的水管单元由水管和翅片组成分;所述水管由外管和内管组成;所述外管位于储热层和隔热层之间,用于存放和密封储热材料;所述内管位于外管内部,包括进水口和出水口,主要用于热水的运输和热量的存储;所述翅片位于内管与外管之间,并固定在内管外壁面上,用于强化内管中的水与储热材料之间的传热,改进热量的存储和释放过程。
优选的,所述隔热材料可以为低导热系数材料包括泡沫塑料、炭化软木、蛭石、泡沫玻璃、陶瓷纤维、轻质保温棉、微孔硅酸钙、珍珠岩及玻璃棉等;
优选的,所述翅片为纵向翅片,采用2片、4片、6片或8片对称均匀分布,翅片形状包括片状、针状、环状等并均匀分布,其中片状翅片包括方翅片、螺旋翅片、纵向翅片、螺旋锯齿状翅片等;翅片材质包括铜、铝、钢、铁、碳材料、碳化硅等;
优选的,所述储热材料可以为固-液相变温度在20-80℃之间的各类储热材料包括各类无机盐水合物、有机物和高分子等,以及基于这些材料的复合结构相变材料;
本实用新型的有益效果为:通过将本实用新型设计的节能节水器装置与市场上现有热水器配套安装,或通过对已安装在用的热水器的管路做少量改动,加入本实用新型设计的节能节水器装置,而不需改变热水器的构造,在热水器初次使用时利用节能节水器装置进行相变蓄热;当间隔一定时间后再次使用热水器时,相变储热材料对管道中存留的冷水放热,达到及时热水供应的需求,从而不需要放掉水管内积存冷水,实现节能节水的目的,适宜大规模推广使用。
附图说明
图1和图2是为本实用新型具体实施方式提供的一种储热式节能节水器的结构示意图。
图中:
1、密封盖;2、隔热夹套;3、隔热材料;4、外管;5、弹性体积补偿器;6、翅片;7、储热材料;8、内管;9、进水口;10、出水口;
具体实施方式
图1和图2是本实用新型具体实施方式提供的一种储热式节能节水器的结构示意图,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型的具体实施方式为:当初次使用热水器时,冷水通过热水器主机系统加热后(电、燃气或太阳能等加热方式),从内管(8)的进水口(9)进入,通过内管(8)管壁和翅片(6)向储热材料(7)进行传热,储热材料(7)温度升高并发生固-液相变,从而实现蓄热;相变过程引起的体积变化通过弹性体积补偿器(5)中弹簧的伸缩得以补偿,热水经由出水口(10)流出供给至使用点为用户提供热水;在第二次与第一次使用热水的时间间隔较长时,存留在管道中的热水会变冷,当这部分冷水流经内管(8)时,存储在储热材料(7)热量会对冷水加热,使出水为热水,因此不需要放空冷水,达到节水节能效果。
本实用新型是通过实施例进行描述的,本领域技术人员知悉,在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外,在本实用新型的指导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不脱离本实用新型的精神和范围。因此,本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种储热式节能节水器,包括隔热层、储热层、弹性体积补偿器(5)和带翅片的水管单元,其特征在于:所述隔热层包括密封盖(1)、隔热夹套(2)和隔热材料(3);所述隔热夹套(2)位于储热式节能节水器的最外侧,与隔热材料(3)及密封盖(1)相邻;所述密封盖(1)有两个,分别位于进水口(9)和出水口(10)处,用于将隔热材料(3)层和储热材料(7)层与环境隔离;密封盖(1)内部与储热材料(7)相邻处填有隔热材料(3),以减少储热的热损失;所述隔热材料(3)位于储热层和隔热夹套(2)之间,用于对储热层的保温绝热;
所述储热层由储热材料(7)构成;所述储热材料(7)位于隔热层和带翅片的水管单元之间;
所述弹性体积补偿器(5)由弹簧和顶片组成,位于储热式节能节水器的进水口(9)部位;所述顶片为圆盘状薄片,中心带孔,并套装在水管单元上,其一面与储热材料(7)相接触,另一面与弹簧相连;所述弹簧是压缩弹簧、扭转弹簧或弯曲弹簧,其位于一个密封盖(1)内侧,一端固定在密封盖(1)内侧,另一端与顶片相连;体积弹性补偿器(5)用于缓冲储热材料(7)相变过程中的体积变化;
所述带翅片的水管单元由水管和翅片(6)组成分;所述水管由外管(4)和内管(8)组成;所述外管(4)位于储热层和隔热层之间,用于存放和密封储热材料(7);所述内管(8)位于外管(4)内部,包括进水口(9)和出水口(10),主要用于热水的运输和热量的存储;所述翅片(6)位于外管(4)和内管(8)之间,并固定在内管(8)外壁面上,用于强化内管(8)中的水与储热材料(7)之间的传热,改进热量的存储和释放过程。
2.根据权利要求1所述的一种储热式节能节水器,其特征在于:所述隔热材料(3)为低导热系数材料,该低导热系数材料为泡沫塑料、炭化软木、蛭石、泡沫玻璃、陶瓷纤维、轻质保温棉、微孔硅酸钙、珍珠岩或玻璃棉。
3.根据权利要求1所述的一种储热式节能节水器,其特征在于:所述翅片(6)为纵向翅片,采用2片、4片、6片或8片对称分布,该翅片形状为片状、针状、或环状并均匀分布,其中片状翅片为方翅片、螺旋翅片、纵向翅片或螺旋锯齿状翅片;该翅片材质为铜、铝、钢、铁或碳化硅。
4.根据权利要求1所述的一种储热式节能节水器,其特征在于:所述储热材料(7)为固-液相变温度在20-80℃之间的储热材料,该储热材料为无机盐水合物、有机物、高分子或基于这些材料的复合结构相变材料。
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