一种储能电热水器的制作方法

本发明属于电器及储能、节能技术领域，尤其涉及一种储能电热水器的技术。

背景技术：

随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，电能等消耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的30左右％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。

相变蓄能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。

当前的大环境下，低碳、节能环保、蓄能等技术是国际上重点发展方向。

现有的市场上，储能电热热水器产品非常少，传统的储水式热水器则体积过于庞大，尤其是大容量热水器；而空气能热水器虽然节能，但是存在价格高、有噪音、安装麻烦、体积大维修费用高等缺点，尤其是在外部环境温度过低的情况下，运行情况会有很大的困难。

那么，能否有这样的一种热水器，体积小、容量大、静音、节能的储能电热水器呢？

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单、体积小、储能量大的一种储能电热水器，主要利用谷电来储能，用于解决热水或分布式采暖等需求。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种储能电热水器，包括内胆以及包裹在内胆外的外保温壳体，所述的内胆内设置有换热管、电加热管、温度传感器、相变蓄能材料、导热介质，其特征在于，所述的内胆的内腔通过一隔板将其分隔成两个独立腔体，即位于其上部的储料腔和位于其底部的加热腔，所述的换热管和相变蓄能材料设置在所述的储料腔内，所述的电加热管和导热介质设置在所述的加热腔内；所述的外保温壳体上设置有冷水进口、热水出口、加料口、常压气口、电加热管接口，其中，所述的加料口、常压气口和所述的储料腔贯通，所述的冷水进口、热水出口分别和所述的换热管的两端口连接，所述的换热管由若干个整体呈S形造型的子换热管串联或并联成一体，所述的子换热管朝向所述的隔板的一端焊接有导热板且导热板和隔板也通过焊接固定，使得所述的换热管和隔板通过所述的导热板连为一体；所述的电加热管的接线端和所述的电加热管接口适配；所述的内胆内压力始终为常压，且通过常压气口与外界达成气压平衡。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的导热板的一边设置有弧形开口，所述的子换热管的一端有若干180°弯头，所述的弧形开口和所述的弯头的外表面接触且接触处通过焊接固定。通常，将换热管的末端部分通过导热板和加热腔上的隔板焊接成一体，这样的设计使得从加热腔传递过来的热量，一方面，通过内胆壁从外到内传递，另一方面快速的通过换热管本体将热量导到内胆内的每个角落。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通；所述的冷水进口处设置有一电动阀，所述的液位传感器和所述的电动阀能够互动。通常，任何的相变蓄能材料都不能污染到水质(指换热管内的热水)，一旦有这种危险(即使万分之一的概率)，这样的相变蓄能技术就不能应用到民用热水器上。所以，本技术设定内胆内始终保持常压，而换热管内则始终保持一定的水压，这样的好处是：即使换热管因为某种原因而破裂，由于换热管内始终保持水压，水只能单向渗漏到内胆内的相变蓄能材料中，且从常压气口溢出，从而保证了热水使用者的用水安全，但是，相变蓄能材料从常压气口溢出到外界，并不是一件容易让人接受的事，所以，本技术创造性的在常压气口内设置了一个液位传感器(但不堵塞出气口)，同时，在冷水进口端设置了一个电动阀，一旦液位传感器感应到有液体溢出，马上会给电动阀传递关断水源的指令，这样彻底保证了用水者的安全和环境的安全。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的相变蓄能材料为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，所述的相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的硅油。通常，目前已知的蓄能量大的相变蓄能材料中，以八水氢氧化钡为主蓄能材料的无机相变蓄能材料，其熔点(78度)是最合适的且蓄能密度最大，但是，本技术中设定内胆内始终为常压，那么如何保证内胆内的相变蓄能材料不和外界空气中的二氧化碳等接触，本技术创造性的在相变蓄能材料的上表层上覆盖了一层比重比水小的硅油，通常为二甲基硅油，其稳定性好、不易老化、疏水性、耐腐蚀、耐高温，且由于其比重小于水，使得该层硅油始终都覆盖在相变蓄能材料的表面，从而阻隔了相变蓄能材料和空气的直接接触。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的加热腔连接有两根直通外保温壳体顶部外的导管，所述的导热介质为导热油。通常，由于导热油加热时会有一定程度的膨胀，对于扁平的不耐压的加热腔来说，需要一个和外界连通的导管，用于平衡气压。本技术中，设置了两根导管，主要考虑便于导热油的添加或需要更换加热腔内电加热管时对导热油的抽空时用。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的外保温壳体上设置有一温控器，所述的温度传感器和所述的温控器连接。

在上述的一种储能电热水器，其特征在于，所述的温度传感器通过所述的加料口或常压气口进入到所述的内胆内。通常，加料口在加完相变蓄能材料后，基本上处于闲置状态，为了减少在设备上专门开设用于安装温度传感器的接口，闲置的加料口是安装温度传感器的一个不错的选择。

与现有的技术相比，特别是和本发明人之前所申请的中国专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙利用了换热管本身均布在内胆内的导热优势，将换热管的末端部分通过导热板和加热腔上的隔板焊接成一体，使得从加热腔传递过来的热量，一方面，通过内胆壁从外到内传递，另一方面快速的通过换热管本体将热量导到内胆内的每个角落，使得相变蓄能材料快速得到蓄热，同时，避免了在加热过程中造成热量没有及时被导出而产生局部热量过高的问题，极大地降低了制造成本和难度，使得本技术设计更加合理、结构更加简单、相同体积下储能量更大；

和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在加料口或常压气口内设置有液位传感器，且同时保证该加料口或常压气口与外界的连通，且同时在冷水进口处设置有一电动阀，用于保证用水者的用水安全，彻底解决了相变蓄能技术在民用领域的使用安全问题。

和本发明人之前所申请的专利(申请号为201520554160.0)“一种电热蓄能容器”相比，本技术巧妙地在相变蓄能材料的上表面设置有一层比重小于水的二甲基硅油，用于阻断相变蓄能材料和外界空气的接触，舍弃了原技术中繁杂的气体缓中装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明提供的一种电储能热水器的局部剖视结构示意图；

图2是本发明提供的图1中标示的E-E截面示意图；

图3是本发明提供的对应图1的俯视图；

图4是本发明提供的内胆、导管、换热管、电加热管等组装图；

图5是本发明提供的一种子换热管的结构示意图；

图6是本发明提供的导热板的结构示意图。

图中，内胆1、外保温壳体2、换热管3、电加热管4、温度传感器5、相变蓄能材料6、导热介质7、液位传感器8、电动阀9、隔板10、储料腔11、加热腔12、通孔13、硅油14、导管15、温控器16、冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23、电加热管接口24、子换热管30、导热板31、弧形开32、弯头33。

具体实施方式

实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种电储能热水器，包括内胆1以及包裹在内胆1外的外保温壳体2，内胆1内设置有换热管3、电加热管4、温度传感器5、相变蓄能材料6、导热介质7。

内胆1的内腔通过一隔板10将其分隔成两个独立腔体，即位于其上部的储料腔11和位于其底部的加热腔12，换热管3和相变蓄能材料6设置在储料腔11内，电加热管4和导热介质7设置在加热腔12内；外保温壳体2上设置有冷水进口20、热水出口21、加料口22、常压气口23、电加热管接口24，其中，加料口22、常压气口23和储料腔11贯通，冷水进口20、热水出口21分别和换热管3的两端口连接，换热管3由若干个整体呈S形造型的子换热管30串联或并联成一体，子换热管30朝向隔板10的一端焊接有导热板31且导热板31和隔板10也通过焊接固定，使得换热管3和隔板10通过导热板31连为一体，使得整个换热管3成为主要的散热体；电加热管4的接线端和电加热管接口24适配；内胆1内压力始终为常压，且通过常压气口23与外界达成气压平衡。

如图5、图6所示，导热板31的一边设置有弧形开口32，子换热管30的一端有若干180°弯头33，弧形开32和弯头33的外表面接触且接触处通过焊接固定。

加料口22或常压气口23内设置有液位传感器8，且同时保证该加料口22或常压气口23与外界的连通；冷水进口20处设置有一电动阀9，液位传感器8和电动阀9能够互动。

相变蓄能材料6为无机相变蓄能材料，其蓄能材料主材为八水氢氧化钡，相变蓄能材料6的上表面设置有一层比重小于水的硅油14。

加热腔12连接有两根直通外保温壳体2顶部外的导管15，导热介质7为导热油。

外保温壳体2上设置有一温控器16，温度传感器5和温控器16连接。

本实施例中，内胆1的材质为不锈钢，换热管3的材质为紫铜且经过紫铜发黑剂预处理，以便增强表面抗腐蚀性能。

本实施例中，温度传感器5通过加料口22或常压气口23进入到内胆11内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了内胆、外保温壳体、换热管、电加热管、温度传感器、相变蓄能材、导热介质、液位传感器、电动阀、隔板、储料腔、加热腔、通孔、硅油、导管、温控器、冷水进口、热水出口、加料口、常压气口、电加热管接口、子换热管、导热板、弧形开口、弯头等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。