CN2672555Y - 无内胆高密度蓄能型电热生活水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种集电加热、蓄热、换热、保温于一体具有低谷电蓄热功能的无内胆高密度蓄能型电热生活水装置。它呈长方体，由外壳、保温层、相变蓄热壳体、相变蓄热材料、换热盘管、加热套管、电加热管、导热翅片、温度传感器、控制器、底部支架、自来水进口、热水出口、调温阀等部分组成。可按控制程序实现低谷蓄热、供生活热水。具有安装方便，占地空间小、运行费用低等优点。应用于客房、家庭，可起到移峰填谷、调荷节电、降低费用等作用，有很好的经济效益和社会效益。
Description
所属领域：
本实用新型涉及一种集电加热、蓄热、换热、保温于一体具有低谷电蓄热功能的电热供水装置，尤其是涉及一种无内胆、绝对水电隔离、通电加热与用水分时的安全型电热供水装置。
目前，公知的家庭生活热水大多采用以下方式：直热式电热水器、蓄水式电热水器、燃气热水器、集中供水等，其中直热式电热水器一般不能蓄热，属瞬时加热，功率大但供水量不足，由于不能使用低谷电进行蓄热，因此运行费用较高，并且由于加热管与水直接接触、通电时用水，存在漏电等安全隐患，用户越来越难以承受；集中供水需要有集中的供热源和统一布置的热网管道，管道损失大，效率低，给家庭美化和装修带来不便，业主整体投资大，且经常遇到收取暖费困难等问题；家用燃气热水器刚刚兴起就遇到费用高、安全性差等许多困难；蓄水式电热水器，蓄水量小、体积、重量大，安装使用不方便，内胆怕结垢，加热管宜结垢损坏和破裂，存在漏电等安全隐患。
为了克服上述供热水装置的种种不足，本实用新型提供一种户式无内胆高密度蓄能电热水装置。该实用新型不仅涉及一种特殊的相变蓄热材料；而且涉及一种具有较高换热能力的经特殊加工处理的紫铜蛇行盘管；具有较好的换热能力；还涉及一种能够进行快速安装和移动的装置；同时还涉及一种能够将加热管通电时产生的热量均匀传递到相变蓄热材料的金属翅片；也还涉及一种能够进行全自动控制的温度时间控制器。由此制造成的该实用新型不仅能够独立进行供热水，而且还能通过调温阀进行水温调节；还具有低谷电蓄热功能，大大地降低了初投资和运行费用，安全性和舒适性较好；。从根本上解决了直热式电热水器、蓄水式电热水器、燃气热水器所固有的使用费用高、安全性能差、体积大等问题和缺点。
图1是本实用新型的正视图，图4为其侧视图，图5为其俯视图。
图1中：1.外壳，2.保温层，3.换热盘管，4.相变蓄热壳体，5.蓄热腔加强筋，6.相变蓄热材料，8.导热金属翅片，11.底部金属支撑。
图4中：7.加热套管，9.温度传感器，10.电加热管。
图5中：12.自来水进口，13.热水出口，14.供水温度调节阀，15.温度时间控制器。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：长方形外壳(1)与相变蓄热壳体(4)通过底部金属支撑(11)和蓄热腔加强筋(5)焊接在一起，在二者之间填充保温层(2)：在相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，呈3列4行分布置，列间及翅片与壳体间分布有u字蛇形铜盘管，并用c型弯头穿行连接，盘管的两端一个做自来水进口，另一个做热水出口，进出口之间并联有供水温度调节阀，加热套管(7)的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体(4)的左右两侧金属板上，形成的空腔为蓄热腔，该腔内充满熔点为60-85℃、融解热为50-75kcal/kg的相变蓄热材料(6)，其中心部位设置温度传感器(9)；电加热管(10)穿在加热套管(7)内，通过导线与时间温度控制器(15)电连接；相变蓄热壳体(4)的底部焊接金属支撑架(11)。
本实用新型的工作原理和工作流程是：
蓄热过程：在用电低谷时段，时间温度控制器(15)控制电加热管(10)通过加热套管(7)加热翅片(8)，再通过均布的翅片(8)扩散传递到相变材料(6)中，相变材料(6)的温度逐渐升高，在未达到相变温度-熔点以前存储显热，相变材料获得足够的热量后，逐渐发生晶格变化----相变潜热，相变结束并达到设定温度时蓄热过程完成。
释热供水过程：电加热管(10)停止加热，其相变材料(6)中所储存的热量通过均布的导热翅片(8)和u字蛇形换热铜盘管(3)传递到水中，将水加热至40-80℃，使用时通过调节供水温度调节阀(14)与自来水混合之所需供水温度，相变蓄热材料(6)逐渐发生晶格变化----凝固，释放所存的潜热后，其温度开始下降并释放显热，达到规定的温度(45℃)时，释热过程结束。
本实用新型的有益效果是，可以通过电加热管、加热套管和、导热翅片、换热盘管的传热完成相变材料的蓄热、释热供水两种功能，结构紧凑，安全稳定可靠。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1、图4、图5所示100L户式无内胆高密度蓄能电热水装置可实现：
1.在不需加热的情况下连续供50℃的热水100L，其工作原理：
在用电低谷时段，时间温度控制器(15)控制总功率为900W的电加热管(10)通过加热套管(7)和翅片(8)加热相变材料(6)，相变材料(6)的温度逐渐升高，在未达到相变温度-熔点以前存储显热，相变材料获得足够的热量后，达到相变温度-熔点79.4℃，逐渐发生相变储存潜热，相变结束并达到设定温度时蓄热过程完成，断开加热管电源，该过程约需230分钟，其相变材料(6)中(30kg)所储存的总热量为2800kcal；通过均布的导热翅片(8)和u字蛇形换热铜盘管(3)传递到水中，将水加热至40-80℃，使用时将除水口阀门打开，通过调节供水温度调节阀(14)与自来水混合至所需供水温度，相变蓄热材料(6)逐渐发生晶格变化----凝固，释放所存的潜热后，其温度开始下降并释放显热，达到规定的温度(45℃)时，由于设计换热温差为5℃，出口水温低于40℃，视为释热完毕，此时总共供水量超过100L。
2.在边蓄供边加热的情况下连续供40℃的热水130L，其工作原理：
边蓄供边加热：打开出口供水阀门，相变材料(6)中所携带的热量通过均布的导热翅片和换热管传递到水中实现供水，当带走的热量使相变材料的温度低于设定温度时，在时间温度控制器(15)的控制下，启动电加热管(10)，给相变蓄热材料(6)加热蓄能，将剩余部分热量存储到相变蓄热材料(4)中，该相变蓄热材料的固态密度为2.2g/cm3，液态密度为2.14g/cm3，比热为0.84cal/g.k，熔点为79.4℃，熔解热为73.8cal/g，该过程中总蓄热量为90.6cal/g，其中显热16.8cal/g，潜热73.8cal/g。当相变蓄热材料(4)的温度达到85℃时，停止加热，当相变蓄热材料的温度低于60℃时，重新启动电加热管(6)进行补热，以此实现130L热水供应。
对于供100L热水的蓄热装置，根据《设计规范》，其总热负荷为3000kcal，在用电低谷时段加热管工作4小时即可蓄满，因此该蓄热供水装置加热管(10)总功率应为850w-1000w，需相变材料(6)33kg，所占容积为0.015m3。
由此可见，本实用新型作为以电加热为热源的相变蓄热供热水装置，可实现无内胆、小体积、低谷蓄热，削峰填谷，平衡电网并提高电网的负荷率等效用，同时由于低谷时段的电价较低，也降低了运行费用，同时还降低了初投资和物业管理费用。
图2是目前常规直热电热水器的工作原理简意图。
图2中：1.机体，2.水箱，3.电加热管，4.温控器，5.电源开关6.进水口，7.出水口。
其工作原理和工作流程是：先通过温控器设定好出水温度，再打开出水口开关，电源自动接通，加热管开始直接加热水箱内的水，提供生活热水。关闭出水口开关，电源自动切断。
图3是目前常用蓄水式电热供水装置的工作原理简意图。
图3中：1.外壳，2.保温层，3.蓄热罐内胆，4.温度控制器，5.电加热管，6.供水温度控制阀，7.安全阀，8.进水口9.出水口，10.水位指示。
工作流程：用水前3-4小时插上电源，将蓄热罐内胆(3)充满水，通过温控器(4)设定好供水温度，一般设定为45-50℃，电热管(5)开始加热，蓄热罐内胆(3)内的水温上升，达到设定温度时，停止加热，开始边供水边补冷水边加热。
对比图1、图4、图5、图2、图3后可以看出，图(1)、图(4)、图(5)所示实施例比图(3)所示常规蓄水装置简单，但功能相同，提高了可靠性和运行效率，缩小了近5倍的体积，减少了散热损失，由于在用电低谷时段蓄热降低了运行费用，同时保证了供水和加热分时进行，增加了使用的安全性。因此，该实用新型的推广应用将带来较大的经济效益和社会效益，具有广泛的推广价值和发展前景。
按照图1所述的实施方式形成的其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围。
按照图1所述的实施方式，若把换热盘管的布置方式及外形与结构更换为其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围，以上所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的等效改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的范围内，特此说明。
Claims (8)
1.一种无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：在外壳与焊接在相变蓄热壳体上的散热金属翅片之间填充保温层；在相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，呈3列4行分布置，列间及翅片与壳体间分布有u字蛇形铜盘管，并用c型弯头穿行连接，盘管的两端一个做自来水进口，另一个做热水出口，进出口之间并联有供水温度调节阀；加热套管的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体的左右两侧金属板上，形成的空腔充满相变蓄热材料，其中部设置温度传感器；电加热管穿在加热套管内，通过导线与时间温度控制器电连接；相变蓄热壳体的底板外侧焊接金属支撑架。
2.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：在外壳与焊接在相变蓄热壳体上的散热金属翅片之间填充保温层。
3.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是在蓄热腔的底部安装支撑架。
4.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：相变蓄热壳体内，导热金属翅片并行地垂直穿在加热套管上，呈3列4行分布置，列间及翅片与壳体间分布有u字蛇形铜盘管，并用c型弯头穿行连接，盘管的两端一个做自来水进口，另一个做热水出口，自来水流过时被相变蓄热材料加热。
5.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：垂直于加热套管紧配合地穿有数片间距为5-10mm的导热翅片，以增加传热面积和换热能力。
6、根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：蓄热腔内的相变蓄热材料中设有温度传感器。
7.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：蓄热腔内等间距相互平行地布置有加热套管，电加热管穿入加热套管内。
8.根据权利要求1所述无内胆高密度蓄能型电热生活水装置，其特征是：进出口之间并联有供水温度调节阀
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| CN 02253884 CN2672555Y (zh) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | 无内胆高密度蓄能型电热生活水装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102538532A (zh) * | 2012-02-21 | 2012-07-04 | 江苏启能新能源材料有限公司 | 一种相变储热元件 |
| CN113028644A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-25 | 华北水利水电大学 | 一种多级相变蓄热温度分层水箱 |
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2002
- 2002-09-03 CN CN 02253884 patent/CN2672555Y/zh not_active Expired - Fee Related
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