[發(fā)明專利]熱水器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880103334.4
• 申請日: 2008-07-30
• 公開（公告）號: CN101779088A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·溫特哈爾德
• 申請（專利權(quán)）人: BSH博施及西門子家用器具有限公司
• 主分類號: F24H7/04
• 分類號: F24H7/04;F28D20/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹若;梁冰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱水器，該熱水器包括至少一個水容器、入水口 和出水口、加熱機構(gòu)以及用于蓄熱的金屬體，其中該金屬體包括至少 一種相變材料。

背景技術(shù)

與機械應(yīng)用相比，為了加熱水需要大量熱量。如果從公共電網(wǎng)中 獲取該能量，那么功率就受到連接條件的限制。例如在連續(xù)式加熱器 中，為了每分鐘加熱12升的水量需要21KW的消耗功率。在熱量存儲 器中，在功率消耗為2KW時加熱100升需要168分鐘。必須預(yù)先保存 該100升水，從而隨時提供足夠量的熱水。這種存儲方式需要在一方 面有很大的容積用于存儲器并且在其能效方面是不令人滿意的。為了 將存儲器變小，必須尋找存儲介質(zhì)，用該存儲介質(zhì)可以將包含在水中 的能量存儲在較小的容積中。用于存儲大量能量的方法是使用相變材 料。這種蓄熱技術(shù)的優(yōu)點基于，在由所使用的存儲材料的熔點精確確 定的溫度區(qū)域中可以將大量熱能存儲在比較小的質(zhì)量中。在此，利用 相變明顯比單純加熱介質(zhì)更有效。例如在水凝固時也就是在0℃時從液 態(tài)的水到固態(tài)的冰的相變釋放了大約和用于將這些量的水從0℃加熱 到80℃所需要的熱量一樣多的熱量。比相變焓與比熱容相比也更高(對 于水來說：熔化焓為344KJ每Kg，比熱容大約為4.19KJ＊Kg^-1＊K^-1)， 由此能量密度比熱水存儲器明顯更高。

在現(xiàn)有技術(shù)中公開了使用相變材料來蓄熱的熱水器。例如DE?40 29?355A1描述了一種熱水層存儲器，該熱水層存儲器具有水箱和布置 在其中的帶有熱水進流和熱水回流以及工業(yè)用水進流和工業(yè)用水回流 的熱交換器，其中該儲水箱具有用于提高潛在的存儲能力的凝固鹽包。 然而在現(xiàn)有技術(shù)中提供的熱水器具有這樣的缺點，即其凝固鹽包僅僅 具有非常有限的導(dǎo)熱能力。這尤其在相變材料的固態(tài)狀態(tài)下是有問題 的，因為在凝固的狀態(tài)下熱量的循環(huán)是受到限制的。如果相變材料包 含在空心體中并且凝固過程從外面開始，那么熱量很難從凝固的內(nèi)核 向外滲透。

發(fā)明內(nèi)容

從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種熱水器，該熱水器具 有改善了的導(dǎo)熱能力。

對于熱水器來說，該任務(wù)用按本發(fā)明的熱水器得到解決。按本發(fā) 明的熱水器至少包括水容器、入水口、出水口以及用于蓄熱的金屬體， 其中該金屬體包括至少一種相變材料，其特征在于，所述相變材料包 括至少一種用于傳熱的介質(zhì)。

按本發(fā)明的熱水器在所述類型的熱水器的基礎(chǔ)上通過以下方法來 構(gòu)造，即相變材料具有至少一種用于傳熱的介質(zhì)。

由此，相對于現(xiàn)有技術(shù)明顯改善了導(dǎo)熱性能。如果相變材料開始 凝固，那么通過用于傳熱的介質(zhì)確保即使在相變材料的外層已經(jīng)凝固 時通過相變材料的內(nèi)層的凝固釋放的熱量也可以毫無阻礙地向外滲 透，從而也可以使核心凝固。

特別有利的是，用于傳熱的介質(zhì)包括石墨和/或合成泡沫。該材料 以特別的方式適合于將在凝固過程中在核心中釋放的熱量向外輸送， 從而核心在邊緣區(qū)域開始凝固之后同樣也可以進行凝固。

在此證明有利的是，用于傳熱的介質(zhì)包括碳納米管。也稱為CNT (Carbon?Nanotubes)的碳納米管是由碳構(gòu)成的微小的管狀的結(jié)構(gòu)(分 子納米管)。碳納米管的壁如富勒烯一樣或者如石墨的等級一樣僅僅 由碳構(gòu)成，其中碳原子占據(jù)了具有六角以及相應(yīng)三個連接對 (Bindungspartner)的蜂巢狀的結(jié)構(gòu)。所述管的直徑最大處于1-50 納米的范圍內(nèi)，但是也可以制造具有0.4納米的直徑的管。已經(jīng)實現(xiàn)了 用于管束的20cm以下的各個管的數(shù)個毫米的長度。人們區(qū)分單壁的和 多壁的管、敞開的或者封閉的具有蓋子的管以及空的和例如用銀、液 態(tài)鉛或者稀有氣體填充的管，所述蓋子具有富勒烯結(jié)構(gòu)的截取部分。

在此也有利的是，所述相變材料具有60和100℃之間的熔點。適 合于此的相變材料包括石蠟、糖醇、氣體水合物、水、鹽水溶液、鹽 水共晶體、水合鹽、包含水合鹽的混合物、鹽和鹽的共晶混合物、堿 性金屬氫氧化物、包含鹽和堿金屬類氫氧化物的混合物、脂肪酸、低 聚物、碳、酒精、辛酸、甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、包含短鏈 酸、辛酸和/或十二烷酸的混合物、椰子脂肪酸以及丙烷和/或甲烷。特 別合適的是包括鋰和/或鈉和/或鉀的鹽。

對于液晶的潛熱存儲器在技術(shù)上的應(yīng)用來說，通常希望在熔點下 方馬上進行再結(jié)晶。為此，必須向材料添加合適的成核劑，該成核劑 防止熔液過冷。