[發(fā)明專利]一種相變儲熱節(jié)能型電熱水器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010271298.1
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101943466A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建強(qiáng);徐哲;馬炳倩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: F24H1/20
• 分類號: F24H1/20;C09K5/06
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種相變儲熱節(jié)能型電熱水器。

背景技術(shù)

隨著能源形勢的日益嚴(yán)峻，節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為各大熱水器品牌競爭的焦點(diǎn)。目前主流的電熱水器為儲水式熱水器，其節(jié)能主要包括有兩個(gè)方面，一是加熱過程的節(jié)能，二是保溫過程的節(jié)能，前者在熱水器能耗中所占比例極小，而后者占97％以上。因此，熱水器行業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)核心著眼點(diǎn)主要在保溫層的革新上。

目前儲水式電熱水器的保溫主要依靠聚氨酯泡沫材料進(jìn)行隔熱。聚氨酯是聚氨基甲酯的簡稱，凡是在高分子主鏈上含有重復(fù)-NHCOO-基團(tuán)的高分子化合物通稱聚氨酯。聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要品種，具有容重強(qiáng)度高、輕質(zhì)、使用壽命長、導(dǎo)熱系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好、成型方便等優(yōu)異性能，是目前應(yīng)用最為廣泛、綜合性能最優(yōu)的絕熱材料。然而，使用聚氨酯保溫本質(zhì)上屬于被動(dòng)的隔熱方式，保溫方法單一，目前節(jié)能效果已達(dá)極限，除非有新型的保溫材料和保溫方法出現(xiàn)。

相變材料是近年來國內(nèi)外在能源利用和材料科學(xué)方面研究十分活躍的領(lǐng)域。相變材料在其物相變化過程中，可以從環(huán)境吸收熱(冷)量或向環(huán)境放出熱(冷)量，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲存和釋放。由于是利用相變潛熱，能量儲存密度通常要比顯熱儲熱高1-2個(gè)數(shù)量級，這也意味著相同的條件下儲熱單元的體積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于顯熱存儲。因而，相變材料用于熱水器中可以實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)儲熱、節(jié)約能源的目的。現(xiàn)有使用相變儲熱材料的熱水器，基本都是在內(nèi)膽中加入相變材料，如專利“相變蓄能太陽能熱水器(ZL20060064881.6)”，設(shè)置了蓄能換熱內(nèi)膽，用C₁₈H₄₂石蠟為相變材料；又如專利“一種相變式電熱水器(ZL0220996.7)”，在電熱水器的內(nèi)膽中充入相變材料(石蠟)儲存熱能，又在相變材料中植入換熱元件，電加熱元件同樣植入相變材料中，熱水器通電后先加熱相變材料至熔化，需要熱水時(shí)，讓熱水通過換熱元件從相變材料吸取熱量。然而，這些內(nèi)置式的相變熱水器，與非相變產(chǎn)品比較，節(jié)能優(yōu)勢并不明顯，至今沒有推廣。究其原因，一方面是因?yàn)閮?nèi)置的相變材料壓縮了熱水的體積，而水的比熱很高，在較寬的溫度范圍內(nèi)水儲顯熱是可以和潛熱相比較的，因此節(jié)能并不明顯；另一方面，石蠟等相變材料熱導(dǎo)率不高，完全依靠相變材料加熱水效率很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種相變儲熱節(jié)能型電熱水器，使用外置式相變材料儲熱層，與聚氨酯泡沫材料一起構(gòu)成復(fù)合保溫層，起到儲熱和隔熱耦合的保溫作用，有效降低儲水式電熱水器的能耗的作用。

本發(fā)明本包括，熱水器外殼、保溫層、內(nèi)膽、鎂棒、排污口、熱水出水口、冷水進(jìn)水口、漏電保護(hù)開關(guān)、溫度控制器、電加熱管；熱水器外殼和內(nèi)膽之間的保溫層采用復(fù)合保溫層設(shè)計(jì)，復(fù)合保溫層由聚氨酯泡沫隔熱層和相變儲熱層組成，通過儲熱-隔熱耦合的雙重保溫機(jī)制實(shí)現(xiàn)儲水式電熱水器的深度節(jié)能。聚氨酯泡沫隔熱層位于外殼與相變儲熱層之間，相變儲熱層緊貼內(nèi)膽外側(cè)，復(fù)合保溫層總厚度25～45mm，相變儲熱層與聚氨酯泡沫隔熱層厚度比為0.4～0.8。

相變儲熱層由相變材料經(jīng)宏膠囊方法封裝而成，制成多塊片狀膠囊緊湊排布于內(nèi)膽外壁放置(外置式)，緊貼內(nèi)膽外側(cè)。宏膠囊是指尺寸為1～1000mm的膠囊。

相變材料的熔點(diǎn)為50～75℃(比熱水器的設(shè)定保溫溫度60～75℃低0～10℃)；相變材料為正二十七烷、正二十八烷、正二十九烷、正三十烷、正三十一烷、正三十三烷及上述材料按照任意比例的混合物，或?yàn)?-十六烷酸、1-十八烷酸、1-十八醇、1-二十烷醇、聚乙二醇、二硬脂酸乙二醇酯及上述材料按照任意比例的混合物，或?yàn)镹a(CH₃COO)·3H₂O、Cd(NO₃)₂·4H₂O、Fe(NO₃)₂·6H₂O、水合NaOH、Na₂B₄O₇·10H₂O、Na₃PO₄·12H₂O、Na₂P₂O₇·10H₂O及上述材料按照任意比例的混合物。