CN111156699A - 一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，包括箱体外壳、保温层、内部箱体、蓄热仓、导热介质、相变层、进出水管、板式换热器、控制器、温度传感器、进水口、出水口、冷媒进口、冷媒出口、主机和冷媒管道，所述内部箱体的外部一侧中心处安装有温度传感器，所述内部箱体的内部中心两侧分别安装有导热介质，所述内部箱体的内部中心处安装有冷媒管道，所述内部箱体的内部中心两侧分别安装有进出水管，且进出水管位于相互对应的导热介质的内侧，所述内部箱体的内部两侧分别安装有蓄热仓，且蓄热仓的内部填充有相变层，该发明，使用方便，通过采用以空气为主体，节约能量，不仅可以节约人们的使用成本，且有利于保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，具体为一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器。
背景技术
目前的空气源热泵热水器存在一个大的问题就是热水器安装问题，家用空气源热泵热水器往往需要一个大的圆柱形水箱来加热和储存热水。一般水箱需要150L-400L，只能将空气源热泵热水器安装在阳台或飘窗上，这样大尺寸的水箱不容易与整体家居协调。现实中有立式安装的，需占用昂贵空间；有壁挂式安装的，几百公斤的水箱在墙上存在安全隐患，因此设计一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，包括箱体外壳、保温层、内部箱体、蓄热仓、导热介质、相变层、进出水管、板式换热器、控制器、温度传感器、进水口、出水口、冷媒进口、冷媒出口、主机和冷媒管道，所述内部箱体的外部一侧中心处安装有温度传感器，所述内部箱体的内部中心两侧分别安装有导热介质，所述内部箱体的内部中心处安装有冷媒管道，所述内部箱体的内部中心两侧分别安装有进出水管，且进出水管位于相互对应的导热介质的内侧，所述内部箱体的内部两侧分别安装有蓄热仓，且蓄热仓的内部填充有相变层，所述箱体外壳的内部顶端安装有主机，且主机的底端分别与冷媒进口和冷媒出口的一端固定连接，所述冷媒进口和冷媒出口的另一端分别与冷媒管道的一端固定连接，所述进出水管的底端分别与进水口和出水口的一端固定连接。
进一步的，所述箱体外壳的内部安装有内部箱体，且箱体外壳和保温层形成的腔体中填充有保温层。
进一步的，所述进水口和出水口的另一端分别位于箱体外壳的外部，所述箱体外壳的内部底端安装有控制器。
进一步的，所述主机包括压缩机、热交换器、膨胀阀、储液罐、节流器、过滤器、空气滤网和风机。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明将空气中的低温热能通过压缩机转化为高温热能，以相同的热水制造量为基准，和电热器热水器相比，最大化节约电能，使用成本只有电热水器的四分之一；而与燃气热水器比，不用耗用任何的燃气燃料，使用成本只是燃气热水器的三分之一，以空气为主体，节约能量，不仅可以节约人们的使用成本，且有利于保护环境。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明整体俯视剖视图；
图3是本发明整体侧视剖视图；
图4是本发明整体正视剖视图；
图中：1、箱体外壳；2、保温层；3、内部箱体；4、蓄热仓；5、导热介质；6、相变层；7、进出水管；8、板式换热器；9、控制器；10、温度传感器；11、进水口；12、出水口；13、冷媒进口；14、冷媒出口；15、主机；16、冷媒管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，包括箱体外壳1、保温层2、内部箱体3、蓄热仓4、导热介质5、相变层6、进出水管7、板式换热器8、控制器9、温度传感器10、进水口11、出水口12、冷媒进口13、冷媒出口14、主机15和冷媒管道16，箱体外壳1的内部安装有内部箱体3，且箱体外壳1和保温层2形成的腔体中填充有保温层2，且保温层2选取聚氨酯发泡、聚乙烯泡沫或岩棉等，内部箱体3的外部一侧中心处安装有温度传感器10，通过温度传感器10感应相变层6的温度，经控制器9控制，在保证相变层6充分相变完毕的合理温度区间内停止主机15运行，防止相变层6过热失能和降低使用寿命，内部箱体3的内部中心两侧分别安装有导热介质5，内部箱体3的内部中心处安装有冷媒管道16，内部箱体3的内部中心两侧分别安装有进出水管7，且进出水管7位于相互对应的导热介质5的内侧，内部箱体3的内部两侧分别安装有蓄热仓4，且蓄热仓4的内部填充有相变层6，蓄热仓4选用耐压、耐腐蚀的热传导效率高的金属材料，且相变层6经高压成型的高储能密度、高导热性复合纳米相变材料，相变材料优选选用由较高相变潜热，导热性能优于有机类相变材料的无机相变材料与高导热性的支撑结构材料在特定温度和压力条件下制成，该热水器用无机类相变蓄热材料以水合盐类相变材料为主，由于无机类相变材料在相变储热-放热过程中会出现过冷及相分离现象，对此，我们采用添加增稠剂和成核剂办法制成复合相变材料，所选用的无机相变材料主要是以下一种或一种以上的组合：十水合硫酸钠、八水合氢氧化钡、四水合硝酸铬、铵明矾、十二水合硫酸铝钾、十水合碳酸钠、四硼酸钠、七水合磷酸钾、三水合醋酸钠、十水合磷酸氢钠、十八水合硫酸铝、十水合磷酸氢二钠、六水合氯化钙、六水合硝酸镁等，用焦磷酸钠或碳酸钡为成核剂，用羧甲基纤维素钠为增稠剂在一定工况条件下制成复合相变材料，该相变温度在20-118℃范围内，也可由有机相变材料与高导热性的支撑结构材料在特定温度和压力条件下制成，该有机相变材料是以下一种或几种材料的组合，醇类的聚乙二醇、赤丁四醇，脂肪酸类的棕榈酸、葵酸、月桂酸及烷烃类石蜡，其与吸附性和导热性良好的膨胀石墨(EG)或活性炭颗粒(ACG)支撑材料,采用物理吸附加熔融共混的方法制备出不同分子量的高密度高导热的复合定型相变材料，该相变温度在20-118℃范围内，相变层6采用高压成型工艺，单位体积内相变材料的储量大幅提高，增加了储能量，且箱体外壳1的内部顶端安装有主机15，且主机15的底端分别与冷媒进口13和冷媒出口14的一端固定连接，主机15包括压缩机、热交换器、膨胀阀、储液罐、节流器、过滤器、空气滤网和风机，主机15吸收空气中热能后排出的冷气经风机直接排出，亦可通过排风管道排出室外或经管道排至室内其他房间用作夏季室内降温，冷媒进口13和冷媒出口14的另一端分别与冷媒管道16的一端固定连接，进出水管7的底端分别与进水口11和出水口12的一端固定连接，进水口11和出水口12的另一端分别位于箱体外壳1的外部，箱体外壳1的内部底端安装有控制器9；当使用该发明时，人工分别使板式换热器8、控制器9、温度传感器10和主机15的负极与电源的负极电性连接，且使板式换热器8、控制器9、温度传感器10和主机15的正极与电源的正极电性连接，当进行蓄热时，通电开机，在风机的作用下，空气从进风侧经过滤器过滤进入主机15内部，吸收空气中的低温热量加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发，冷媒蒸汽经由压缩机压缩成高温高压气体，经冷媒管道16从冷媒进口13进入储放热内部箱体3后由板式换热器8液化将热量释放给导热介质5，同时蓄热仓4升温进而给相变层6蓄热，冷媒降温后经冷媒出口14进入储液罐，再经节流器节流降压降温回到热交换器进入下一个循环，当使用热水时，冷水经进水口11进入箱体储放热内部箱体3中，通过板式换热器8吸收高温导热介质5的热能，随着热能的不断吸收导出，导热介质5也不断的从相变层6中吸收热能，将冷水升温至高温热水，高温热水经出水口12流出；相变层6持续放热，当温度降至相变温度以下或到达系统设定的补温温度范围时，开启主机15工作进行补热，且同时满足正常热水的供应即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，包括箱体外壳(1)、保温层(2)、内部箱体(3)、蓄热仓(4)、导热介质(5)、相变层(6)、进出水管(7)、板式换热器(8)、控制器(9)、温度传感器(10)、进水口(11)、出水口(12)、冷媒进口(13)、冷媒出口(14)、主机(15)和冷媒管道(16)，其特征在于：所述内部箱体(3)的外部一侧中心处安装有温度传感器(10)，所述内部箱体(3)的内部中心两侧分别安装有导热介质(5)，所述内部箱体(3)的内部中心处安装有冷媒管道(16)，所述内部箱体(3)的内部中心两侧分别安装有进出水管(7)，且进出水管(7)位于相互对应的导热介质(5)的内侧，所述内部箱体(3)的内部两侧分别安装有蓄热仓(4)，且蓄热仓(4)的内部填充有相变层(6)，所述箱体外壳(1)的内部顶端安装有主机(15)，且主机(15)的底端分别与冷媒进口(13)和冷媒出口(14)的一端固定连接，所述冷媒进口(13)和冷媒出口(14)的另一端分别与冷媒管道(16)的一端固定连接，所述进出水管(7)的底端分别与进水口(11)和出水口(12)的一端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，其特征在于：所述箱体外壳(1)的内部安装有内部箱体(3)，且箱体外壳(1)和保温层(2)形成的腔体中填充有保温层(2)。
3.根据权利要求1所述的一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，其特征在于：所述进水口(11)和出水口(12)的另一端分别位于箱体外壳(1)的外部，所述箱体外壳(1)的内部底端安装有控制器(9)。
4.根据权利要求1所述的一种相变材料蓄热的空气源热泵热水器，其特征在于：所述主机(15)包括压缩机、热交换器、膨胀阀、储液罐、节流器、过滤器、空气滤网和风机。
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