專利名稱：一種外盤蓄熱模箱和冷凝換熱器的組合式蓄熱水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于熱泵熱水器的外盤蓄熱模箱和冷凝換 熱器的組合式蓄熱水箱。
背景技術(shù)：
熱泵熱水器的水箱通常由水箱內(nèi)膽、保溫層和加熱管(即冷凝器)組成，加熱管道通常包覆在水箱內(nèi)膽外側(cè)和保溫層之間或者內(nèi)裝在水箱內(nèi)膽中，常見的加熱管多為薄壁銅管，薄壁銅管大多呈螺旋狀纏繞在水箱內(nèi)膽外側(cè)表面或按螺旋盤繞后內(nèi)裝在水箱內(nèi)膽之中。制冷劑流經(jīng)加熱管冷凝放熱，水箱中的水吸收冷凝熱，溫度上升。對于加熱器為單管形式的圓薄壁銅管外盤式的水箱，薄壁換熱器銅管與水箱側(cè)面的接觸為圓弧面與平面的接觸，接觸面積較小。熱量僅能從制冷劑側(cè)通過薄壁銅圓管與水箱內(nèi)膽平面的線接觸傳導(dǎo)到水箱內(nèi)部的水中，熱阻較大，嚴(yán)重影響熱量的傳導(dǎo)效率，加大壓縮機的負荷功率。由于熱阻大，為了增強換熱性能，冷凝盤管必須盤繞密度高且冷凝系統(tǒng)內(nèi)制冷劑流程長，壓降大，系統(tǒng)經(jīng)濟性差。對于薄壁銅管構(gòu)成的冷凝器置于水箱內(nèi)部的形式，由于冷凝換熱器的換熱管直接浸泡于水中。由于腐蝕作用，換熱器管道容易破裂積垢，制冷劑泄露直接進入水箱，水管積垢后其換熱性能也會大幅度下降。銹蝕或微生物繁殖產(chǎn)生的生物粘泥也嚴(yán)重影響生活用水的水質(zhì)，現(xiàn)階段歐洲等國家已經(jīng)不容許熱泵熱水器采用內(nèi)盤式結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于蓄熱材料的蓄熱能力比水要高，因此采用蓄熱材料對熱泵冷凝熱的儲存比水蓄熱要大的多。加裝有蓄熱模箱的蓄熱水箱，在蓄熱能力相當(dāng)?shù)那闆r下，能有效減少水箱體積，使應(yīng)用了蓄熱模箱技術(shù)的熱泵熱水器結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時還具有延長水箱內(nèi)熱水的保溫時間的優(yōu)勢。蓄熱模箱在放熱的過程中，可以起到穩(wěn)定出水溫度、減緩出水溫度下降速度的作用?，F(xiàn)有蓄熱模箱的放置方式主要是置于水箱內(nèi)部，模箱與水直接接觸。模箱置于水箱內(nèi)部有使水箱內(nèi)部水溫分布更加均勻，與水換熱速率更快等優(yōu)點。但由于直接浸泡水中，仍存在銹蝕破損等影響水質(zhì)安全的缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種外盤式冷凝換熱器的蓄熱水箱，克服現(xiàn)有技術(shù)層面上的缺點和不足在滿足用水健康和出水溫度的前提下，增強換熱效率，降低能源消耗，延長水箱內(nèi)部水的保溫時間，提高系統(tǒng)使用的經(jīng)濟性。本實用新型目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種外盤式冷凝換熱器的蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)(蓄熱模箱上開有灌注口，用于填裝蓄熱材料)，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進、出水口 ；所述蓄熱模箱外包于水箱內(nèi)膽的外壁，所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。當(dāng)水溫高于相變材料溫度時，蓄熱材料處于吸熱狀態(tài)而且自身溫度不斷上升，到達相變溫度時，相變材料開始融化蓄熱且溫度穩(wěn)定不變。當(dāng)蓄熱材料完全融化，其自身溫度繼續(xù)往上升高。當(dāng)水箱重新加入冷水(使用熱水)或者因長時間保溫，水的熱量散失時，水箱中水溫低于相變蓄熱材料溫度時，蓄熱材料開始將之前所儲存的熱量放出，從而達到預(yù)熱冷水、穩(wěn)定出水溫度，延長保溫時間。通過蓄熱技術(shù)將用電時間和用水時間匹配起來，從而達到錯峰用電、節(jié)能環(huán)保的目的。優(yōu)選地，所述蓄熱模箱與水箱內(nèi)膽一體成型。 優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用盤管式換熱器。優(yōu)選地，所述盤管式換熱器的橫截面的形狀為D型，使得換熱器的換熱管道與內(nèi) 膽壁采用面面接觸。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進、出口集流管及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束，所述集流管和扁管束之間相連通，所述扁管束的扁平面與水箱內(nèi)膽的外壁貼合在一起。水內(nèi)膽與換熱器扁管束接觸面間可以涂抹高導(dǎo)熱系數(shù)材料(如導(dǎo)熱硅膠等)增大兩者之間的熱導(dǎo)率。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用一個微通道冷凝器，其中一條集流管的下部設(shè)有冷媒出口管，另一條集流管的上部設(shè)有冷媒進口管。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用兩個微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個微通道冷凝器的進口集流管通過冷媒流通管連通，兩個微通道冷凝器的出口集流管通過冷媒流通管連通，其中一條冷媒流通管位于集流管的下部，并連通有冷媒出口管，另一條冷媒流通管位于集流管的上部，并連通有冷媒進口管。優(yōu)選地，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱上部，所述冷凝換熱器設(shè)于水箱下部。優(yōu)選地，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱上部和下部，所述冷凝換熱器設(shè)于水箱中部。優(yōu)選地，所述蓄熱材料的相變溫度點在進口與出口水溫之間。蓄熱模箱采用銅或者各種高導(dǎo)熱性材料為外殼，冷凝換熱器換熱管道的布管密度或者布管長度，由系統(tǒng)設(shè)計水箱所需加熱量的大小確定。從壓縮機出來的高溫高壓制冷劑流經(jīng)該冷凝換熱器后，熱量傳遞路線為制冷劑-換熱器管壁-內(nèi)膽壁-水-蓄熱模箱壁-蓄熱材料，同時由內(nèi)膽壁直接加熱相變蓄熱模箱壁。冷凝換熱器一般可置于水箱的下部，冷水從水箱下部進入蓄熱模箱，經(jīng)過外盤式冷凝盤管加熱后，熱水由于熱對流等作用上升到水箱上部，從而加熱蓄熱材料。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(I)所述蓄熱模箱和冷凝換熱器均設(shè)于水箱內(nèi)膽的外壁，由于避免了直接浸泡于水中，從而保證了水質(zhì)的安全，同時也使得蓄熱模箱壁和冷凝換熱器壁免受腐蝕，延長了它們的使用壽命；由于它們不再占用水箱內(nèi)膽的體積，從而增大了水箱的蓄水量。(2)所述盤管式換熱器的橫截面的形狀為D型，冷凝換熱器的換熱管道與內(nèi)膽壁采用面面接觸；由于微通道冷凝器中采用了微通道扁管結(jié)構(gòu)，扁管壁面與水箱壁面也采用面面換熱，從而增大換熱面積，降低熱阻，提高了系統(tǒng)的換熱效率，降低系統(tǒng)能耗。接觸面處可涂有導(dǎo)熱硅膠，增大兩者間的導(dǎo)熱系數(shù)，換熱熱阻降低，換熱效率增加。(3)本實用新型蓄熱材料并沒有外包在冷凝換熱器上。蓄熱器與冷凝器分開的設(shè)置，有利于提高熱水對機組的響應(yīng)速度。冷凝換熱器的冷凝熱直接加熱熱水，當(dāng)水溫上升到一定的時候，由于水溫與蓄熱材料產(chǎn)生溫差，熱水上升到一定的溫度(該溫度與蓄熱材料的相變溫度有關(guān))再加熱蓄熱材料，但并不延緩水箱內(nèi)水溫的上升速率。(4)蓄熱模箱直接與水箱內(nèi)膽加工成一體，減少了蓄熱模箱壁這一環(huán)節(jié)在熱量傳輸中的熱損耗。(5)由于微通道冷凝器換熱效率高，材料可以從銅制換熱器變成鋁制換熱器，生產(chǎn)成本降低。微通道冷凝器承受壓力能力高，特別是在采用系統(tǒng)冷凝壓力高的R410A制冷劑時，換熱器承壓不易變形。(6)組合式冷凝器流程短，壓降損失低；單片式微通道冷凝器加工工藝簡單。

圖I為本實用新型實施例I蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例2蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型實施例3蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例4蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型實施例I冷凝換熱器展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖I的俯視圖；圖7為本實用新型實施例2冷凝換熱器展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖2的俯視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述，但本實用新型的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。實施例I如圖I所示，一種外盤式冷凝換熱器的蓄熱水箱，包括外殼I、蓄熱模箱2、蓄熱材料5、水箱內(nèi)膽3、冷凝換熱器4和絕熱材料6，所述蓄熱材料5填充于蓄熱模箱2內(nèi)，蓄熱材料5的相變溫度點在進口與出口水溫之間；絕熱材料6發(fā)泡于外殼I與水箱內(nèi)膽3之間，水箱內(nèi)膽3上設(shè)有進、出水口 7、8 ;所述蓄熱模箱2外包于水箱內(nèi)膽3的外壁，蓄熱模箱2與水箱內(nèi)膽3 —體成型；所述冷凝換熱器4外包于水箱內(nèi)膽3的外壁；所述蓄熱模箱2設(shè)于水箱上部，冷凝換熱器4設(shè)于水箱下部。所述冷凝換熱器4采用一個微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進、出口集流管42、46及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束41，所述進、出口集流管42,46和扁管束41之間相連通，所述扁管束41的扁平面與水箱內(nèi)膽3的外壁貼合在一起；其中出口集流管46的下部設(shè)有冷媒出口管43，進口集流管42的上部設(shè)有冷媒進口管44。如圖I所示，高溫高壓的制冷劑從壓縮機出口流到冷凝換熱器中與水箱中的冷水進行換熱，冷水被加熱后由于熱對流的作用上升到水箱上部。當(dāng)被加熱的熱水溫度比相變蓄熱器內(nèi)的蓄熱材料溫度要高時。由于溫差傳熱，熱水把一部分的熱量通過內(nèi)膽壁，蓄熱模箱壁然后存儲到蓄熱材料中。蓄熱模箱以潛熱的方式對熱量進行存儲，并起到一個保溫層的作用。當(dāng)用戶大量使用熱水時，水箱上部水的溫度逐步降低。當(dāng)降到一定溫度時，蓄熱模箱開始對水箱體內(nèi)部水進行放熱。從而提高出水溫度，解決大量用水時出水溫度快速下降的缺點。當(dāng)長時間不使用熱水時，蓄熱器還能起到保溫層的效果，延緩箱內(nèi)水溫下降。水箱完成加熱和蓄熱過程后，用戶用水時，熱水從水箱上部流出。冷水從水箱下端進入儲水箱后經(jīng)過下部蓄熱模箱進行預(yù)熱，然后再由冷凝換熱器加熱。完成最終的熱水加熱過程。實施例2如圖2所示，本實施例與實施例I的不同之處在于所述蓄熱模箱2設(shè)于水箱上部和下部，所述冷凝換熱器4設(shè)于水箱中部。所述冷凝換熱器4采用兩個微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個微通道冷凝器的進口集流管42通過冷媒流通管45連通，兩個微通道冷凝器的出口集流管46通過冷媒流通管45連通，其中一條冷媒流通管位于出口集流管46的下部，并連通有冷媒出口管43，另一條冷媒流通管位于進口集流管42的上部，并連通有冷媒進口管44。實施例3如圖3所示，本實施例與實施例I的不同之處在于所述冷凝換熱器4采用盤管式換熱器，其橫截面的形狀為D型。實施例4如圖4所示，本實施例與實施例2的不同之處在于所述冷凝換熱器4采用盤管式換熱器，其橫截面的形狀為D型。上述實施例為本實用新型專利較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，不受換熱器的外盤方法及其與水箱的相對位置、蓄熱材料的種類的限制。在實際情況中，各種蓄熱器與各種換熱器(包括薄壁銅管換熱器和微通道冷凝器等)分別外包于水箱外側(cè)的組合均在本實用新型專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種外盤蓄熱模箱和冷凝換熱器的組合式蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進、出水口 ；其特征在于，所述蓄熱模箱外包于水箱內(nèi)膽的外壁，所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述蓄熱模箱與水箱內(nèi)膽一體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用盤管式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述盤管式換熱器的橫截面的形狀為D型。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進、出口集流管及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束，所述集流管和扁管束之間相連通，所述扁管束的扁平面與水箱內(nèi)膽的外壁貼合在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用一個微通道冷凝器，其中一條集流管的下部設(shè)有冷媒出口管，另一條集流管的上部設(shè)有冷媒進口管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用兩個微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個微通道冷凝器的進口集流管通過冷媒流通管連通，兩個微通道冷凝器的出口集流管通過冷媒流通管連通，其中一條冷媒流通管位于集流管的下部，并連通有冷媒出口管，另一條冷媒流通管位于集流管的上部，并連通有冷媒進口管。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱上部，所述冷凝換熱器設(shè)于水箱下部。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱上部和下部，所述冷凝換熱器設(shè)于水箱中部。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述蓄熱材料的相變溫度點在進水口與出水口水溫之間。
專利摘要本實用新型公開了一種外盤蓄熱模箱和冷凝換熱器的組合式蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進、出水口；所述蓄熱模箱外包于水箱內(nèi)膽的外壁，所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。本實用新型由于避免了蓄熱模箱和冷凝換熱器直接浸泡于水中，從而保證了水質(zhì)的安全，同時也使得蓄熱模箱壁和冷凝換熱器壁免受腐蝕，延長了它們的使用壽命；由于它們不再占用水箱內(nèi)膽的體積，從而增大了水箱的蓄水量。
文檔編號F24H9/00GK202660740SQ20122019379
公開日2013年1月9日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者巫江虹, 劉超鵬, 王凱 申請人:華南理工大學(xué)