CN212566302U - 相变蓄能水箱 - Google Patents
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Abstract
相变蓄能水箱，水箱外壳内放置内胆，内胆内灌注相变材料，内胆内均布若干竖向的螺旋盘管，螺旋盘管的上端连接上环管，螺旋盘管的下端连接下环管，上环管和下环管之间通过连接杆固定联结，上环管连接出水管，下环管连接入水管。本实用新型利用内胆中的相变材料能够大量储存热量的特点，进水管与自来水管连接，打开水龙头后自来水可被相变材料加热/冷，从水龙头流出的水满足使用者需求，克服传统储水热水器热水容量小，使用不便的确点；且本实用新型具有相变材料与水流热交换充分，加热速率快的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及供水设备领域，具体为一种相变蓄能水箱。
背景技术
相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料生活各个领域被广泛应用，成为节能环保的最佳绿色环保载体，其优点为：储热密度大、储放热过程近似等温和过程容易控制等。
传统的蓄热水箱主要以蓄水容器，加上加热元件构成，水箱中的水通过加热后保温储存在水箱中，供家庭使用，水容量一般限制在80L以下。传统蓄热水箱的缺点在于：蓄水量由于容器大小的限制，容量较小，当容器中热水消耗完后，还需等待新灌注的冷水重新进行加热到温后才能继续使用，使用不方便。
今年经过相变材料的快速发展，将相变材料应用于蓄热水箱已越来越普遍，利用相变材料储热密度大的特性，在用电低谷时给相变材料加热蓄能，当水温低于相变材料温度时，相变材料将热量快速传导给冷水将其加温，从而使水温保持恒定。例如：
1、一种水与相变材料双作用式热泵热水器储热装置；申请号：CN201420725783.5；申请人：广东工业大学; 佛山市顺德区光腾太阳能电器有限公司;摘要：水与相变材料双作用式热泵热水器储热装置，由盘管式冷凝器及其进出口、相变材料及其容器、水箱壳体及其进出水管、外壳及保温材料组成；盘管式冷凝器、相变材料容器、水箱壳体及外壳均为同心布置；相变材料容器中装有相变材料，盘管式冷凝器置于相变材料中；相变材料容器的外壁面与水箱壳体的内壁面形成一个夹层式水箱；水箱壳体的外壁面与外壳之间填充保温材料；盘管式冷凝器上接有制冷剂进口及制冷剂出口；水箱壳体上接有进水管及出水管。该水与相变材料双作用式热泵热水器储热装置可以有效减小储热水箱的体积，减少相变材料的用量，降低储热装置的成本，具有结构简单，响应迅速，供热稳定的特点。
2、螺距渐变翅片式螺旋盘管蓄热器；申请号：CN201621087825.2；申请人：郑州轻工业学院；摘要：一种螺距渐变翅片式螺旋盘管蓄热器。要解决的技术问题是传统蓄热器蓄热过程中存在的温度不均匀、传热流体与蓄热单元接触时间短、传热效率低，本实用新型包括壳体和设置在壳体两端的端盖，所述壳体内设有螺旋盘管，壳体和螺旋盘管之间设有相变材料，壳体上设有相变材料入口；螺旋盘管为螺距渐变式结构，螺距从螺旋盘管入口端向螺旋盘管出口端逐渐递减，螺旋盘管外壁面上焊接有翅片。采用这样的技术方案后的本实用新型，热量可以在螺旋盘管螺距较大的一端很快的传递给相变材料，随着传热流体温度降低，螺旋盘管螺距也随之递减，此时传热流体中的热量也能很快的传递给相变材料，提高了蓄热器蓄热过程中的综合性能。
现有技术中，相变蓄热器或储热装置大部分采用盘管结构增加相变材料和流体的接触面积，达到快速导热的目的。但经过申请人大量实验使用后仍然发现，现有的单盘管结构，在水流与相变材料的热交换速率依然不尽如人意，当水流达到一定流速，相变材料热量来不及传导到水，出水口的水温依然较达不到理想状态。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种相变蓄能水箱，利用内胆中的相变材料能够大量储存热量的特点，进水管与自来水管连接，打开水龙头后自来水可被相变材料加热/冷，从水龙头流出的水满足使用者需求，克服传统储水热水器热水容量小，使用不便的确点；且本实用新型具有相变材料与水流热交换充分，加热/冷速率快，应用广泛的优点。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
相变蓄能水箱，水箱外壳内放置内胆，内胆内灌注相变材料，内胆内均布若干竖向的螺旋盘管，螺旋盘管的上端连接上环管，螺旋盘管的下端连接下环管，上环管和下环管之间通过连接杆固定联结，上环管连接出水管，下环管连接入水管。与普通的单盘管形式蓄热装置相比，多盘管并联后与相变材料的接触面积更大，自来水从下环管进入，同时通过多个螺旋盘管想上环管送水，加热后的自来水从出水管即可输送到使用者处进行使用，方便快捷，相变储存的大量能量可以提供大量热量与水进行热交换，使蓄热水箱没有传统水箱的水容量限制缺点，体积更小，能量密度更大，持续时间更长久。
所述内胆外缠绕电加热带，电加热带通过连接安装在水箱外壳侧面的电控盒进行控制。电加热带提供相变材料的能量来源，电加热带通过不锈钢内胆将热量传递给相变材料；在实际当中，可以设定当夜间用电低谷时段对电加热带通电加热，低谷时段储存的热量即可满足蓄热水箱一整天的用水加热需求，可大大缓解用电紧张地区的用电平衡，如分不同时段实行不同电价的地区也可节省大量用电成本，利国利民。
所述内胆上方设置加注口，内胆下方设置排料口。加注口用于加注相变材料，排料口用于排出相变材料。
所述水箱外壳和内胆设置相对应通孔，通孔插入测温装置进入相变材料内。测温装置可为测温热电偶，用来实时测量相变材料的温度，当温度低于设定值，热电偶通过信号线缆输入信号至电控盒，由电控盒中程序决定是否通电电加热带。电控盒上还可设置监控屏，可实时看到内胆内温度。
所述水箱外壳上方固定盥洗池，出水管连接水龙头，盥洗池底部排水口连接排水管。盥洗池和下方的相变蓄能水箱合为一体，热水直接从水龙头中流出使用，可直接放置在家庭中卫生间，美观实用。
所述电加热带由太阳能热水盘管代替，太阳能热水盘管布置盘旋布置在内胆内，紧贴螺旋盘管外侧，太阳能入水管和太阳能出水管连接外部的太阳能热水器水箱。太阳能热水盘管可为金属波纹管，外部太阳能热水器的热水通过太阳能入水管进入太阳能热水盘管加热相变材料，冷却的水再从太阳能出水管流入太阳能热水器进行加热，从而实现利用太阳能加热相变材料；使用太阳能替代电加热形式储存能量，更为清洁环保。
所述太阳能热水盘管由空气能盘管代替，空气能盘管布置盘旋布置在内胆内，紧贴螺旋盘管外侧，空气能冷/热媒入口管和空气能冷/热媒出水管连接外部的空气能热泵。将其与空气能热泵连接，还可实现对相变材料进行制冷，实现通过水箱流出的水为冰水，大大提高了本实用新型的应用范围。
本实用新型的优点：
（1）本实用新型替代传统储水型热水器，能量密度更大，热水即开即用，持续时间长。
（2）本实用新型较普通相变材料蓄热水箱，热传递效率更高，相变材料能量利用率更高，结构更紧凑合理。
（3）本实用新型可实现制冷/热的双重功能，提高了蓄能水箱的应用范围。
附图说明：
图1为本实用新型内部结构示意图；
图2为内胆外观结构示意图；
图3为螺旋盘管组件的结构示意图；
图4为本实用新型俯视内部结构示意图；
图5为增加盥洗池的家用设备结构示意图；
图6为实施例2的内部结构示意图；
图中标识名称如下：1、水箱外壳；11、地脚；12、测温装置；2、内胆；21、加注口；22、排料口；3、电加热带；31、电控盒；41、螺旋盘管；42、上环管；43、下环管；44、出水管；45、入水管；46、连接杆；51、盥洗池；52、水龙头；53、排水管；6、太阳能热水盘管；61、太阳能入水管；62、太阳能出水管。
具体实施方式
相变蓄能水箱，水箱外壳1内放置内胆2，内胆2内灌注相变材料，内胆2内均布若干竖向的螺旋盘管41，螺旋盘管41的上端连接上环管42，螺旋盘管41的下端连接下环管（43），上环管42和下环管43之间通过连接杆46固定联结，上环管（42）连接出水管（44），下环管43连接入水管45。
所述内胆2外缠绕电加热带3，电加热带3通过连接安装在水箱外壳1侧面的电控盒31进行控制。
所述内胆2上方设置加注口21，内胆2下方设置排料口22。
所述水箱外壳1和内胆2设置相对应通孔，通孔插入测温装置12进入相变材料内。
所述水箱外壳1上方固定盥洗池51，出水管44连接水龙头52，盥洗池51底部排水口连接排水管53。
实施例2
所述电加热带3由太阳能热水盘管6代替，太阳能热水盘管6布置盘旋布置在内胆2内，紧贴螺旋盘管41外侧，太阳能入水管61和太阳能出水管62连接外部的太阳能热水器水箱。
实施例3
所述太阳能热水盘管由空气能盘管代替，空气能盘管布置盘旋布置在内胆内，紧贴螺旋盘管外侧，空气能冷/热媒入口管和空气能冷/热媒出水管连接外部的空气能热泵。
Claims (7)
1.相变蓄能水箱，其特征在于：水箱外壳（1）内放置内胆（2），内胆（2）内灌注相变材料，内胆（2）内均布若干竖向的螺旋盘管（41），螺旋盘管（41）的上端连接上环管（42），螺旋盘管（41）的下端连接下环管（43），上环管（42）和下环管（43）之间通过连接杆（46）固定联结，上环管（42）连接出水管（44），下环管（43）连接入水管（45）。
2.根据权利要求1所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述内胆（2）外缠绕电加热带（3），电加热带（3）通过连接安装在水箱外壳（1）侧面的电控盒（31）进行控制。
3.根据权利要求1所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述内胆（2）上方设置加注口（21），内胆（2）下方设置排料口（22）。
4.根据权利要求1所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述水箱外壳（1）和内胆（2）设置相对应通孔，通孔插入测温装置（12）进入相变材料内。
5.根据权利要求1所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述水箱外壳（1）上方固定盥洗池（51），出水管（44）连接水龙头（52），盥洗池（51）底部排水口连接排水管（53）。
6.根据权利要求2所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述电加热带（3）由太阳能热水盘管（6）代替，太阳能热水盘管（6）布置盘旋布置在内胆（2）内，紧贴螺旋盘管（41）外侧，太阳能入水管（61）和太阳能出水管（62）连接外部的太阳能热水器水箱。
7.根据权利要求6所述相变蓄能水箱，其特征在于：所述太阳能热水盘管（6）由空气能盘管代替，空气能盘管布置盘旋布置在内胆（2）内，紧贴螺旋盘管（41）外侧，空气能冷/热媒入口管和空气能冷/热媒出水管连接外部的空气能热泵。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112611108A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-06 | 黄琦峰 | 相变恒温热水器 |
| CN113551415A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-26 | 河南工学院 | 一种内循环双向加热一体式储能放热设备 |
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2020
- 2020-06-17 CN CN202021119002.XU patent/CN212566302U/zh not_active Expired - Fee Related
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