相变蓄能式热水系统的制作方法

本实用新型属于相变蓄热技术领域，具体涉及一种相变蓄能式热水系统。

背景技术：

相变蓄热式热泵热水器或者热水系统是将相变蓄热技术应用到热泵热水器上的一种热水器或者热水系统，这类热水器或者热水系统充分利用了相变材料蓄能密度大、相变区间稳定等特点，使之与传统热泵热水器具有蓄热水箱体积较小且放热水温稳定的优点。但是，目前有关相变蓄热热泵热水器大多是将相变材料均匀的封装在相变蓄热罐内，相变蓄热罐中出除了相应的相变蓄热材料外，还相应设置有用于流通制冷剂的制冷剂管及用于流通生活用水的水管，热量在制冷剂-相变材料-生活用水三者之间传递，一方面，由于三者共用一个相变蓄热罐，在罐体体积一定的情况下，其换热面积相对较少(至少减半)，这导致其换热效率偏低、热水系统热水器的能效较低，另一方面，相变材料具备一定的腐蚀性(尤其是在提升其蓄热能力是可能添加的有机盐)，长久应用会对制冷剂管或者水管形成腐蚀，进而存在用水的安全隐患。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种相变蓄能式热水系统，采用相变蓄能装置与用水换热器的分离式设计，能够在利用相变蓄能的高蓄能密度的优势、提高换热能效的同时，提升系统的用水安全性，同时采用具有相变材料微胶囊的悬浮液实现蓄热放热，提升了热水系统的换热效率。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种相变蓄能式热水系统，包括制冷剂循环子系统、悬浮液循环子系统，所述制冷剂循环子系统包括冷凝换热部，所述悬浮液循环子系统包括依次管路连接的循环泵、第一换热部、第二换热部，其中所述第一换热部与所述冷凝换热部之间能够进行热交换，所述第二换热部中设有生活用水换热器且两者之间通过悬浮液实现热交换，悬浮液循环子系统中流通的悬浮液为相变材料微胶囊悬浮液。

优选地，所述相变材料微胶囊中的相变材料相变温度范围为40℃～60℃；和/或，所述循环泵为蠕动泵。

优选地，所述生活用水换热器包括翅片管换热器、螺旋管换热器、蛇形管换热器中的一种。

优选地，所述悬浮液循环子系统的管路上设有灌注阀，和/或，排气阀，和/或，排放阀。

优选地，所述悬浮液循环子系统的管路上还设有膨胀管。

优选地，所述第二换热部包括罐体，所述生活用水换热器处于所述罐体内。

优选地，所述罐体上设有保护阀，和/或，压力检测装置。

本实用新型提供的一种相变蓄能式热水系统，采用相变蓄能装置与用水换热器的分离式设计，能够在利用相变蓄能的高蓄能密度的优势、提高换热能效的同时，提升系统的用水安全性，同时采用具有相变材料微胶囊的悬浮液实现蓄热放热，提升了热水系统的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的相变蓄能式热水系统的系统原理示意图，图中箭头分别对应示出了制冷剂管中制冷剂的流向、悬浮液循环子系统中管路的悬浮液的流向及水管中水的流向。

附图标记表示为：

101、冷凝换热部；102、压缩机；103、蒸发换热部；104、节流元件；105、四通阀；201、循环泵；202、第一换热部；203、第二换热部；204、灌注阀；205、排气阀；206、排放阀；207、膨胀管；208、保护阀；209、压力检测装置；210、单向阀；211、温度检测装置；212、橡胶管；301、生活用水换热器；302、进水管；303、出水管。

具体实施方式

参见图1所示，根据本实用新型的实施例，提供一种相变蓄能式热水系统，包括制冷剂循环子系统、悬浮液循环子系统，所述制冷剂循环子系统包括依次管路连接并形成制冷剂循环的压缩机102、冷凝换热部101、节流元件104(例如电子膨胀阀)、蒸发换热部103，所述悬浮液循环子系统包括依次管路连接的循环泵201、第一换热部202、第二换热部203，其中所述第一换热部202与所述冷凝换热部101之间能够进行热交换，所述第二换热部203中设有生活用水换热器301且两者之间通过悬浮液实现热交换，悬浮液循环子系统中流通的悬浮液为相变材料微胶囊悬浮液。该技术方案中，采用相变蓄能装置与用水换热器的分离式设计，能够在利用相变蓄能的高蓄能密度的优势、提高换热能效的同时，提升系统的用水安全性，同时采用具有相变材料微胶囊的悬浮液实现蓄热放热，提升了热水系统的换热效率。前述的相变材料微胶囊作为一种现有技术，具体的，其将相变材料用有机或无机材料包覆起来，避免芯材和外界环境直接接触，形成的具有微/纳米尺寸的复合材料，能够有效地解决相变材料的泄漏、腐蚀和相分离等问题，提高了相变材料的使用效率，形成粒径在1～1000μm范围内的微胶囊，本实用新型中将性能稳定的相变材料微胶囊分散在普通的传热流体(例如水或者乙二醇液体等)中，形成既具有相变材料特性又有输运介质特性的固液两相流(悬浮液)，具有表观比热容大、热传递速率快、适用范围广、储热和传热过程中的热损失较小、可以减少相应管路以及换热器的尺寸等优点，可直接在设备管道中循环使用，可以理解的是，悬浮液既具有相变材料的储热能力又有普通流体的传热能力。前述的悬浮液可以理解为传热工质。而所述生活用水换热器301具有相应的进水管302及出水管303。

而进一步地，所述制冷剂循环子系统中还包括四通阀105，以使所述制冷剂循环子系统具备制冷及制热的功能，此时，可以理解的，所述热水系统除了满足制热水的需求外，还能够满足制冷水的需求。

为了防止热水系统出水温度过高可能带来的安全隐患，将所述相变材料微胶囊中的相变材料相变温度范围选择为40℃～60℃。和/或，所述循环泵201为蠕动泵可以保证所述悬浮液的在小流量的稳定性。

所述生活用水换热器301的具体类型可以是多样的，例如采用翅片管换热器、螺旋管换热器、蛇形管换热器中的一种。

优选地，所述悬浮液循环子系统的管路上设有灌注阀204，和/或，排气阀205，和/或，排放阀206，所述灌注阀204用于对所述悬浮液循环子系统管路中的悬浮液的灌注，所述排气阀205的设置则能够在向管路中灌注悬浮液时，保证管路中的悬浮液的灌注充盈程度，所述排放阀206则用于泄除管路中的悬浮液。进一步地，所述灌注阀204与悬浮液循环子系统管路之间的管路上还设有单向阀210以保证悬浮液的加注过程中的逆流。

为了吸收悬浮液由于温度改变而产生的体积波动，保证系统压力稳定，所述悬浮液循环子系统的管路上还设有膨胀管207。

作为所述第二换热部203的一种具体实现方式，优选地，所述第二换热部203包括罐体，所述生活用水换热器301处于所述罐体内。

优选地，所述罐体上设有保护阀208，和/或，压力检测装置209，用于对悬浮液循环子系统管路中的压力进行实时监测，和/或温度检测装置211，用于对悬浮液循环子系统管路中尤其是罐体内的悬浮液温度进行实时监测。

所述悬浮液循环子系统管路中相邻的两段管路之间还设有橡胶管212实现两者的连接作用，采用橡胶管212能够有效抵消管路中的悬浮液压力的波动，还能够对相邻的两段管路的位置偏差进行补偿。

根据本实用新型的实施例，还提供一种相变蓄能式热水系统的控制方法，用于控制上述的相变蓄能式热水系统，包括：

获取热水系统的运行模式；

根据所述运行模式，控制制冷剂循环子系统运行与否。

具体的，所述运行模式包括蓄热模式及供热模式，当所述运行模式为蓄热模式时，控制制冷剂循环子系统运行，也即运行的制冷剂循环子系统通过制冷剂在所述冷凝换热部101处与所述第一换热部202中的悬浮液尤其是所述相变材料微胶囊进行换热，所述悬浮液在循环泵201的作用下在所述悬浮液循环子系统中循环流动(在第一换热部202与第二换热部203之间)，经过多个循环，悬浮液中的相变材料微胶囊中的蓄热温度达到相应的设定温度，实现蓄热功能，而可以理解的是，此时的所述热水系统可以取水，实现实时的取热水功能。

当所述运行模式为供热模式时，控制制冷剂循环子系统不运行，可以理解的是，此模式的前提是所述悬浮液中的相变材料微胶囊中的蓄热温度达到相应的设定温度，此时无需运行制冷剂循环子系统也即压缩机102。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。