CN205191914U - 一种无水箱蓄能热泵热水器 - Google Patents

Abstract

一种无水箱蓄能热泵热水器，包括热泵主机和蓄能箱，其特征在于，所述的蓄能箱包括外保温壳体、内胆、冷凝器盘管、换热盘管、相变蓄能材料以及温度传感器，所述的换热盘管和相变蓄能材料设置在所述的内胆内，所述的温度传感器的感应头部分设置在所述的内胆内，所述的冷凝器盘管缠绕在所述的内胆的外壁上且一起设置在所述的外保温壳体内，所述的外保温壳体上至少设置有一冷水进口、热水出口、工质进口、工质出口，所述的冷凝器盘管一端连接工质进口，另一端则连接工质出口，所述的换热盘管一端连接所述的冷水进口，另一端则连接热水出口，所述的热泵主机通过连接蓄能箱上的工质进口和工质出口组成一个完整的热泵热水器系统。

Description

一种无水箱蓄能热泵热水器

技术领域

本实用新型属于家用电器及储能、节能技术领域，尤其涉及一种无水箱蓄能热泵热水器的技术。

背景技术

随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，电能等消耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的30左右％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。

相变蓄能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。

当前的大环境下，低碳、节能环保、蓄能等技术是国际上重点发展方向。

现有的市场上，还没有一款无需水箱的蓄能热泵热水器。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有市场的需求，提供一种设计合理、结构简单、体积小、储能量大的一种无水箱蓄能热泵热水器。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：一种无水箱蓄能热泵热水器，包括热泵主机和蓄能箱，其特征在于，所述的蓄能箱包括外保温壳体、内胆、冷凝器盘管、换热盘管、相变蓄能材料以及温度传感器，所述的换热盘管和相变蓄能材料设置在所述的内胆内，所述的温度传感器的感应头部分设置在所述的内胆内或外壁上，所述的冷凝器盘管缠绕在所述的内胆的外壁上且一起设置在所述的外保温壳体内，所述的外保温壳体上至少设置有一冷水进口、热水出口、工质进口、工质出口，所述的冷凝器盘管一端连接工质进口，另一端则连接工质出口，所述的换热盘管一端连接所述的冷水进口，另一端则连接热水出口，所述的热泵主机通过连接蓄能箱上的工质进口和工质出口组成一个完整的热泵热水器系统。通常，相变蓄能材料的相变温度点在50℃至70℃之间。

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆内近上端部设置有一水平隔板，所述的隔板把所述的内胆分隔成上部的气囊腔和下部的容置腔，所述的隔板上设置有若干通孔和气嘴，所述的气嘴贯通气囊腔和容置腔，所述的换热盘管从所述的通孔内通过，所述的容置腔内设置有换热盘管和相变蓄能材料，所述的容置腔内还设置有若干水平且一定间距设置的挡板，所述的挡板的边缘上设置有若干开口，所述的开口内走换热盘管，所述的气囊腔内设置有一气囊，所述的气囊和所述的气嘴贯通，所述的内胆的顶部还设置有一贯穿所述的外保温壳体的透气孔。通常，相变蓄能材料在内胆内被挡板分隔成若干层，这样的设计大大降低了相变蓄能材料的单层厚度，起到防止相变蓄能材料在使用过程中有可能出现的相分离问题，有效地解决了相变蓄能材料的加热、导热以及相分离等主要问题。

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆的外壁上还设置有一夹套，所述的夹套和内胆的外壁之间形成一密闭的环形空腔且所述的冷凝器盘管处在所述的环形空腔内，所述的环形空腔内还灌注有导热液。

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆内还设置有若干整体呈棒状的电加热元件，所述的挡板上设置有与所述的电加热元件适配的电加热元件接口，所述的电加热元件的一端从所述的电加热元件接口内通过且与之过盈配合，另一端则从所述的通孔伸出到所述的气囊腔内

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的换热盘管为紫铜翅片管或紫铜管或不锈钢波纹管盘制而成

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的相变蓄能材料所占体积不超过所述的容置腔有效空间的90％。

在上述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的外保温壳体包括外壳体以及处于所述的外壳体和第一内胆之间的保温材料。

与现有的技术相比，本技术设计合理、结构简单、体积小、蓄能量大的优点。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种无水箱蓄能热泵热水器结构示意图；

图2是本实用新型提供的图1中所示的B-B截面结构示意图；

图3是本实用新型提供的图1中所示的局部A放大结构示意图；

图4是本实用新型提供的冷凝器盘管和内胆的热传递结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种换热盘管的结构示意图；

图6是本实用新型提供的一种蓄能箱俯视图；

图7是本实用新型提供的一种挡板结构示意图；

图8是本实用新型提供的图7所示的E-E截面图。

图中，热泵主机1、蓄能箱2、外保温壳体3、内胆4、冷凝器盘管5、换热盘管6、相变蓄能材料7、温度传感器8、气囊9、电加热元件10、电加热元件接口11、冷水进口30、热水出口31、工质进口32、工质出口33、透气孔34、外壳体35、保温材料36、隔板40、气囊腔41、容置腔42、通孔43、气嘴44、挡板45、开口46、夹套47、环形空腔48、导热液49。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图3、图5、图6、图7和图8所示，一种无水箱蓄能热泵热水器，包括热泵主机1和蓄能箱2。蓄能箱2整体呈扁平瘦长的盒体状，包括外保温壳体3、内胆4、冷凝器盘管5、换热盘管6、相变蓄能材料7以及温度传感器8，其中，换热盘管6和相变蓄能材料7设置在内胆4内，温度传感器8的感应头部分设置在内胆4内，冷凝器盘管5缠绕在内胆4的外壁上且一起设置在外保温壳体3内，外保温壳体3包括外壳体35以及处在外壳体35和内胆4外壁之间的保温材料36而外保温壳体3上至少设置有一冷水进口30、热水出口31、工质进口32、工质出口33，冷凝器盘管5一端连接工质进口32，另一端则连接工质出口33，换热盘管6一端连接冷水进口30，另一端则连接热水出口31，热泵主机1通过连接蓄能箱2上的工质进口32和工质出口33组成一个完整的热泵热水器系统。

由于本实施例中的内胆4采用扁平瘦长的盒体状，内胆4本体不受压，而相变蓄能材料7在相变过程中会有体积上的膨胀或缩小，而相变蓄能材料7最好不与空气接触，以防止相变蓄能材料7内的部分成分因接触到空气而产生化学反应而变质，或者相变蓄能材料7会散发出部分不令人愉快的气味，针对这种状况，本实施例中提出了一种富有创造性的解决方案，内胆4内近上端部设置有一水平隔板40，隔板40把内胆4分隔成上部的气囊腔41和下部的容置腔42，隔板40上设置有若干通孔43和气嘴44，气嘴44贯通气囊腔41和容置腔42，换热盘管6从通孔43内通过，容置腔42内设置有换热盘管6和相变蓄能材料7，容置腔42内还设置有若干水平且一定间距设置的挡板45，挡板45的边缘上设置有若干开口46，开口46内走换热盘管6，气囊腔41内设置有一气囊9，气囊9和气嘴44贯通，内胆4的顶部还设置有一贯穿外保温壳体3的透气孔34。其中，气囊9在相变蓄能材料7处于固态时保持干瘪的状态，通过气嘴44与内胆4内的容置腔42贯通，相变蓄能材料7在容置腔42内装填的量不超过容置腔42内的有效体积的90％，这样，一旦相变蓄能材料7在受热膨胀时能把原容置腔42内10％的气体排出到气囊9内，使得原先干瘪的气囊9内吸收了来自原容置腔42内的气体而鼓起来，而气囊腔41的容积足够容纳下完全鼓起来后的气囊9，而一旦相变蓄能材料7在放热后变为固态，其体积也相应恢复到原先的时候，气囊9也恢复到干瘪的状态。如图5和图2所示，本实施例中，换热盘管6在容置腔42内呈两排对称的S型盘管状，且卡在开口46内，其中换热盘管6的两个端口分别从通孔43内穿出，直接和外保温壳体3上的冷水进口30和热水出口31连接，其中还有一个通孔43用来安放温度传感器8的探头部分。

如图4所示，为了加强冷凝器盘管5和内胆4的外壁的传热效果，本实施例中，特意在内胆4的外壁上设置了一夹套47，夹套47和内胆4的外壁之间形成一密闭的环形空腔48，整个环形空腔48把冷凝器盘管5包裹在内形成一个密闭的环内胆4外壁的环形空腔48，其内还灌注有导热液49，用于把冷凝器盘管5完全浸泡在其中，这样的设计，将彻底解决了传统外盘管式冷凝器的起热慢，传热效果差的问题，而导热液通常采用导热油或超导液。

本实施例中，内胆4内还设置有两根整体呈棒状的电加热元件10，挡板45上设置有与电加热元件10适配的电加热元件接口11，电加热元件10的一端从电加热元件接口11内通过且与之过盈配合，且把所有的挡板45平行等间距串接起来，另一端则从通孔43伸出到气囊腔41内。电加热元件10的外壁和挡板45上的电加热元件接口11之间实现过盈配合，这样既可以把所有的挡板45牢固地串接在一起，而且利于把来自于电加热元件10的热量快速而均匀地导给容置腔42内的相变蓄能材料7。而挡板45在容置腔42内平行且等间距设置，充分考虑到无机相变蓄能材料7的特殊性，即一般的无机相变蓄能材料普遍存在相分离的现象，其装填的单层厚度最好控制在6厘米左右，本实施例的特殊设计，将极大改善了无机相变蓄能材料的相分离问题。

换热盘管6为紫铜翅片管或紫铜管或不锈钢波纹管盘制而成。

本发明所用到的相变蓄能材料7为高导热无机相变材料，可按照如下组成成份及质量百分比含量的其中一个配方制备：

(1)蓄能材料93％、成核剂2％、改性剂1％、水2％、导热增强材料2％；

(2)蓄能材料93％、成核剂0.5％、改性剂3％、水2.5％、导热增强材料1％；

(3)蓄能材料80％、成核剂0.25％、改性剂0.1％、水0.65％、导热增强材料19％；

(4)蓄能材料99.4％、成核剂0.25％、改性剂0.1％、水0.1％、导热增强材料0.15％；

(5)蓄能材料80％、成核剂10％、改性剂4％、水1％、导热增强材料5％；

(6)蓄能材料81％、成核剂0.4％、改性剂15％、水3％、导热增强材料0.6％；

(7)蓄能材料80％、成核剂4％、改性剂0.7％、水15％、导热增强材料0.3％。

其中，蓄能材料为结晶水合盐，该结晶水合盐为十二水磷酸氢钠、十二水硫酸钠、三水醋酸钠、八水氢氧化钡、五水硫代硫酸钠、六水氯化钙、七水硫酸镁、十水碳酸钠中的一种或者几种的混合物。成核剂为碳酸盐或硼酸盐，碳酸盐为碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶、碳酸镁中的一种或者几种的混合物，硼酸盐为硼砂。改性剂为聚丙烯酸乳液或增稠粉，增稠粉为稠度增倍剂、即溶全透明增稠粉、速溶耐酸碱透明增稠粉、全透明增稠粉、半透明增稠粉中的一种或者几种的混合物。导热增强材料为石墨、碳粉、铜粉、碳纤维、碳化硅粉中的一种或者几种的混合物。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了外热泵主机、蓄能箱、外保温壳体、内胆、冷凝器盘管、换热盘管、相变蓄能材料、温度传感器、气囊、电加热元件、电加热元件接口、冷水进口、热水出口、工质进口、工质出口、透气孔、外壳体、保温材料、隔板、气囊腔、容置腔、通孔、气嘴、挡板、开口、夹套、环形空腔、导热液等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (7)

1.一种无水箱蓄能热泵热水器，包括热泵主机(1)和蓄能箱(2)，其特征在于，所述的蓄能箱(2)包括外保温壳体(3)、内胆(4)、冷凝器盘管(5)、换热盘管(6)、相变蓄能材料(7)以及温度传感器(8)，所述的换热盘管(6)和相变蓄能材料(7)设置在所述的内胆(4)内，所述的温度传感器(8)的感应头部分设置在所述的内胆(4)内或外壁上，所述的冷凝器盘管(5)缠绕在所述的内胆(4)的外壁上且一起设置在所述的外保温壳体(3)内，所述的外保温壳体(3)上至少设置有一冷水进口(30)、热水出口(31)、工质进口(32)、工质出口(33)，所述的冷凝器盘管(5)一端连接工质进口(32)，另一端则连接工质出口(33)，所述的换热盘管(6)一端连接所述的冷水进口(30)，另一端则连接热水出口(31)，所述的热泵主机(1)通过连接蓄能箱(2)上的工质进口(32)和工质出口(33)组成一个完整的热泵热水器系统。

2.根据权利要求1所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆(4)内近上端部设置有一水平隔板(40)，所述的隔板(40)把所述的内胆(4)分隔成上部的气囊腔(41)和下部的容置腔(42)，所述的隔板(40)上设置有若干通孔(43)和气嘴(44)，所述的气嘴(44)贯通气囊腔(41)和容置腔(42)，所述的换热盘管(6)从所述的通孔(43)内通过，所述的容置腔(42)内设置有换热盘管(6)和相变蓄能材料(7)，所述的容置腔(42)内还设置有若干水平且一定间距设置的挡板(45)，所述的挡板(45)的边缘上设置有若干开口(46)，所述的开口(46)内走换热盘管(6)，所述的气囊腔(41)内设置有一气囊(9)，所述的气囊(9)和所述的气嘴(44)贯通，所述的内胆(4)的顶部还设置有一贯穿所述的外保温壳体(3)的透气孔(34)。

3.根据权利要求1所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆(4)的外壁上还设置有一夹套(47)，所述的夹套(47)和内胆(4)的外壁之间形成一密闭的环形空腔(48)且所述的冷凝器盘管(5)处在所述的环形空腔(48)内，所述的环形空腔(48)内还灌注有导热液(49)。

4.根据权利要求2所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的内胆(4)内还设置有若干整体呈棒状的电加热元件(10)，所述的挡板(45)上设置有与所述的电加热元件(10)适配的电加热元件接口(11)，所述的电加热元件(10)的一端从所述的电加热元件接口(11)内通过且与之过盈配合，另一端则从所述的通孔(43)伸出到所述的气囊腔(41)内。

5.根据权利要求1所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的换热盘管(6)为紫铜翅片管或紫铜管或不锈钢波纹管盘制而成。

6.根据权利要求2所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的相变蓄能材料(7)所占体积不超过所述的容置腔(42)有效空间的90％。

7.根据权利要求1所述的一种无水箱蓄能热泵热水器，其特征在于，所述的外保温壳体(3)包括外壳体(35)以及处在外壳体(35)和内胆(4)外壁之间的保温材料(36)。