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一种相变储热式热水器及其控制方法

2021-02-25 16:38:09

一种相变储热式热水器及其控制方法

  技术领域

  本发明涉及热水器技术领域,尤其是指一种相变储热式热水器及其控制方法。

  背景技术

  相变储热式热水器是通过在内胆中填充相变材料,并将换热器埋没于相变材料中,利用相变材料热焓值高,储能密度大的优势,将热能存储在相变材料中。当需要热水时,冷水通过换热器与相变材料进行热交换,以置换出相变材料中储存的热量。现有技术中,相变储热式热水器采用热水器循环泵不仅能耗高,在高温水循环状态容易使得泵损坏,更换麻烦。

  发明内容

  本发明要解决的技术问题是提供一种相变储热式热水器及其控制方法,蓄热过程不需要循环泵增加换热能力,降低了损耗,且加热速度快,水即流即用,不囤水,不易滋生细菌。

  为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

  一种相变储热式热水器,包括壳体,所述壳体内设有蓄能内胆,所述蓄能内胆包括保温箱体,所述保温箱体内设有支撑支架、加热棒和分水器,所述支撑支架上间隔均匀设置有若干换热板片,所述换热板片为管状;所述换热板片包括两片金属板,两片所述金属板的边缘相互焊接形成密封空间,两片所述金属板的面板上设有若干压接处,使得两片金属板之间形成若干相通的小空腔,焊接后的两片所述金属板弯折对称的两侧边再次焊接形成管状空腔,所述管状空腔内填充有相变材料。

  优选地,所述两片金属板的边缘焊接处开设有进水接管和出水接管,所述进水接管与所述小空腔连通并与所述出水接管形成连通的用于活水流通的流道。

  优选地,分水器包括第一分水器和第二分水器,所述第一分水器连接热水器的进水管,所述第一分水器还与所述进水接管连通,所述第二分水器连接热水器的出水管,所述第二分水器还与所述出水接管连通。

  优选地,所述保温箱体内除所述加热棒和换热板片以外全部填充有导热介质,所述导热介质为纯净水或者油。

  优选地,两片所述金属板焊接形成带有小空腔的换热板片之后,还可以将所述换热板片折叠焊接呈方体盒状。

  优选地,两片所述金属片还可以为波浪状。

  一种相变储热式热水器的控制方法,包括以下控制模式:

  S1,单蓄模式:

  S01,采用电加热器低功率加热导热介质,长时间蓄热,封装在所述管状空腔内的相变材料逐渐发生相变蓄热。

  S02,采用电加热器高功率加热传热介质,短时间蓄热,封装在所述管状空腔(53)内的相变材料快速发生相变蓄热。

  S2,单放模式:

  S03,在相变材料蓄满热的情况下,通过所述小空腔形成的流道中的水与相变材料和外部导热介质同时进行热交换;

  S04,在相变材料未蓄热的情况下,采用电加热器高功率加热导热介质,导热介质直接传热给所述小空腔形成的流道中的水。

  S3,边蓄边放模式:

  S05,采用电加热器高功率加热介质,在相变材料测温点到80℃,自动切换单放模式。

  优选地,所述S01,适用于夜间非使用时间段;所述S02,适用于间歇性使用时间段。

  优选地,所述S04,适用于长期未使用,直插直用的情况。

  本发明的有益效果:

  在实际使用情景中,工作时,打开热水器开关,进水管开始送水到第一分水器中,第一分水器与管状的换热板片连通,第一分水器中的水流入换热板片两片金属板之间的小空腔内,与外部的加热介质进行热交换后被加热,同时,产生的热量还会传递给管状空腔内部的相变材料,相变材料被加热后储存热能,被加热的水从小空腔的另一端流入另一侧的第二分水器,随后进入热水器的出水管,这样就能使用热水了;换热板片外为导热介质,始终作为加热介质,加热棒可以是电阻式或电磁式加热,蓄热过程不需要循环泵增加换热能力,而是通过管状空腔内部的相变材料事先储存的热能进行放热交换,降低了损耗,如果是高温油也可以提高蓄热速度,换热板片流道内走水,多板片设置,流道长,加热速度快,水即流即用,不囤水,不易滋生细菌。

  附图说明

  图1为本发明的剖面结构示意图;

  图2为本发明的蓄能内胆内部结构示意图;

  图3为本发明的金属板结构示意图;

  图4为本发明的管状换热板片的结构示意图;

  图5为本发明的盒状换热板片的结构示意图。

  附图标记:

  1-壳体;2-加热棒;3-保温箱;4-支撑支架;5-换热板片;51-金属板;511-进水接管;512-出水接管;52-小空腔;53-管状空腔;61-第一分水器;第二分水器。

  具体实施方式

  为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

  实施例1

  如图1-4所示,本发明提供相变储热式热水器,在制作管状换热板5时,先将两片方形金属板的边缘焊接,焊接处穿设有进水接管511和出水接管512,然后在将焊接好的金属板弯折成管状,形成管状的空腔,在管状空腔53内注入相变材料,填充的相变材料的相变温度优选55-65℃范围,介质和相变材料中分别设测温点,介质上限温度95℃,相变材料上限温度80℃,再将管状空腔进行密封,形成管状的的换热板片5。工作时,打开热水器开关,进水管开始送水到第一分水器61中,第一分水器61与通过若干进水接管511与管状的若干换热板片5连通,第一分水器61中的水流入换热板片5两片金属板51之间的小空腔52内,与外部的加热介质进行热交换后被加热,同时,产生的热量还会传递给管状空腔53内部的相变材料,相变材料被加热后储存热能,被加热的水从小空腔52的另一端出水接管512流入另一侧的第二分水器62,随后进入热水器的出水管,这样就能使用热水了,其中进水接管511与小空腔52连通并与出水接管512形成连通的用于活水流通的流道,使得活水的加热流道处于外部加热介质和内部相变储热材料之间,双重热交换进行加热;换热板片5外为导热介质水或者油,始终作为加热介质,加热棒2可以是电阻式或电磁式加热,蓄热过程不需要循环泵增加换热能力,而是通过管状空腔53内部的相变材料事先储存的热能进行放热交换,降低了损耗,并且高温油可以提高蓄热速度,换热板片5的小空腔52内走水,多个换热板片5的设置,以及小空腔52形成的流道长,使得加热速度快,水即流即用,不囤水,不易滋生细菌。采用纯净水作为导热介质成本较低,且水的比热容大,能够更加长时间的储热,如果是采用高温油还可以提高蓄热速度。

  实施例2

  如2、5所示,本发明提供相变储热式热水器,在制作盒状换热板5时,先将两片方形金属板的边缘焊接,焊接处穿设有进水接管511和出水接管512,然后在将焊接好的金属板弯折成盒状,形成盒状的空腔53,在盒状空腔内注入相变材料,填充的相变材料的相变温度优选55-65℃范围,介质和相变材料中分别设测温点,介质上限温度95℃,相变材料上限温度80℃,再对盒状空腔进行密封,形成盒状的换热板片5。工作时,打开热水器开关,进水管开始送水到第一分水器61中,第一分水器61与通过若干进水接管511与盒状的若干换热板片5连通,第一分水器61中的水流入换热板片5两片金属板51之间的小空腔52内,与外部的加热介质进行热交换后被加热,同时,产生的热量还会传递给盒状空腔53内部的相变材料,相变材料被加热后储存热能,被加热的水从小空腔52的另一端出水接管512流入另一侧的第二分水器62,随后进入热水器的出水管,这样就能使用热水了,其中进水接管511与小空腔52连通并与出水接管512形成连通的用于活水流通的流道,使得活水的加热流道处于外部加热介质和内部相变储热材料之间,双重热交换进行加热;换热板片5外为导热介质水或者油,始终作为加热介质,加热棒2可以是电阻式或电磁式加热,蓄热过程不需要循环泵增加换热能力,而是通过盒状空腔53内部的相变材料事先储存的热能进行放热交换,降低了损耗,并且高温油可以提高蓄热速度,换热板片5的小空腔52内走水,多个换热板片5的设置,以及小空腔52形成的流道长,使得加热速度快,水即流即用,不囤水,不易滋生细菌。采用纯净水作为导热介质成本较低,且水的比热容大,能够更加长时间的储热,如果是采用高温油还可以提高蓄热速度。

  实施例3

  本发明提供相变储热式热水器,在制作波浪状换热板5时,先将两片方形金属板的边缘焊接,焊接处穿设有进水接管511和出水接管512,然后在将焊接好的金属板弯折成波浪状,形成波浪状的空腔53,在波浪状空腔内注入相变材料,填充的相变材料的相变温度优选55-65℃范围,介质和相变材料中分别设测温点,介质上限温度95℃,相变材料上限温度80℃,再将波浪状空腔进行密封,形成盒波浪状的换热板片。工作时,打开热水器开关,进水管开始送水到第一分水器61中,第一分水器61与通过若干进水接管511与波浪状的若干换热板片5连通,第一分水器61中的水流入换热板片5两片金属板51之间的小空腔52内,与外部的加热介质进行热交换后被加热,同时,产生的热量还会传递给波浪状空腔53内部的相变材料,相变材料被加热后储存热能,被加热的水从小空腔52的另一端出水接管512流入另一侧的第二分水器62,随后进入热水器的出水管,这样就能使用热水了,其中进水接管511与小空腔52连通并与出水接管512形成连通的用于活水流通的流道,使得活水的加热流道处于外部加热介质和内部相变储热材料之间,双重热交换进行加热;换热板片5外为导热介质水或者油,始终作为加热介质,加热棒2可以是电阻式或电磁式加热,蓄热过程不需要循环泵增加换热能力,而是通过波浪状空腔53内部的相变材料事先储存的热能进行放热交换,降低了损耗,并且高温油可以提高蓄热速度,换热板片5的小空腔52内走水,多个换热板片5的设置,以及小空腔52形成的流道长,使得加热速度快,水即流即用,不囤水,不易滋生细菌。采用纯净水作为导热介质成本较低,且水的比热容大,能够更加长时间的储热,如果是采用高温油还可以提高蓄热速度。

  实施例4

  选择实施例1中采用管状换热板片的热水器,分别采用三种控制模式控制热水器进行加热工作:

  1)采用单蓄模式控制加热;有如下两种蓄热方式:一是电加热器低功率加热导热介质,长时间蓄热,封装在所述管状空腔内的相变材料逐渐发生相变蓄热,该方式适用于夜间非使用时间段使用;二是电加热器高功率加热传热介质,短时间蓄热,封装在所述管状空腔内的相变材料快速发生相变蓄热,该方式适用于适用于间歇性使用时间段使用。

  2)采用单放模式控制加热;分两种情况进行加热:一是在相变材料蓄满热的情况下,通过所述小空腔形成的流道中的水与相变材料和外部导热介质同时进行热交换,此方式适应于正常使用时间段使用;二是在相变材料未蓄热的情况下,采用电加热器高功率加热导热介质,导热介质直接传热给所述小空腔形成的流道中的水,此方式适用于长期未使用,直插直用的情况。

  3)采用边蓄边放模式控制加热;电加热器高功率加热介质,在相变材料测温点到80℃,自动切换单放模式。

  实施例5

  选择实施例2中采用盒状换热板片的热水器,分别采用三种控制模式控制热水器进行加热工作:

  1)采用单蓄模式控制加热;有如下两种蓄热方式:一是电加热器低功率加热导热介质,长时间蓄热,封装在所述盒状空腔内的相变材料逐渐发生相变蓄热,该方式适用于夜间非使用时间段使用;二是电加热器高功率加热传热介质,短时间蓄热,封装在所述盒状空腔内的相变材料快速发生相变蓄热,该方式适用于适用于间歇性使用时间段使用。

  2)采用单放模式控制加热;分两种情况进行加热:一是在相变材料蓄满热的情况下,通过所述小空腔形成的流道中的水与相变材料和外部导热介质同时进行热交换,此方式适应于正常使用时间段使用;二是在相变材料未蓄热的情况下,采用电加热器高功率加热导热介质,导热介质直接传热给所述小空腔形成的流道中的水,此方式适用于长期未使用,直插直用的情况。

  3)采用边蓄边放模式控制加热;电加热器高功率加热介质,在相变材料测温点到80℃,自动切换单放模式。

  实施例6

  选择实施例1中采用波浪状换热板片的热水器,分别采用三种控制模式控制热水器进行加热工作:

  1)采用单蓄模式控制加热;有如下两种蓄热方式:一是电加热器低功率加热导热介质,长时间蓄热,封装在所述波浪状空腔内的相变材料逐渐发生相变蓄热,该方式适用于夜间非使用时间段使用;二是电加热器高功率加热传热介质,短时间蓄热,封装在所述波浪状空腔内的相变材料快速发生相变蓄热,该方式适用于适用于间歇性使用时间段使用。

  2)采用单放模式控制加热;分两种情况进行加热:一是在相变材料蓄满热的情况下,通过所述小空腔形成的流道中的水与相变材料和外部导热介质同时进行热交换,此方式适应于正常使用时间段使用;二是在相变材料未蓄热的情况下,采用电加热器高功率加热导热介质,导热介质直接传热给所述小空腔形成的流道中的水,此方式适用于长期未使用,直插直用的情况。

  3)采用边蓄边放模式控制加热;电加热器高功率加热介质,在相变材料测温点到80℃,自动切换单放模式。

  本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行外观修改。

  上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

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