本发明涉及一种带回热预热功能的虹吸加热储热罐。
(二)
背景技术：
现有水平布置的储热式热水器加热罐，其加热效率较低，一方面导致静态预热缓慢，热水需要长时间等待，另一方面动态加热量不足；而预即双模电热水器采用双加热罐，分别承担静态预热和动态加热两种加热模式，从而既成倍增加产品成本又未显著提高电热水器加热储热效率，且用电量过大，不适合中国家庭配电要求，限制其家庭普及率。
(三)
技术实现要素：
本发明目的是提供一种带回热预热功能的虹吸加热储热罐：在垂直加热罐中设置垂直虹吸套桶，在静态预热时形成虹吸循环电加热热水，即桶内高效电加热、桶外持温储热；在动态加热时形成套桶内的快速管式加热、套桶外的储热热水放热；从而以单罐切换实现静态虹吸预热、动态管式加热两种加热模式，既节约产品成本又提高加热储热效率；此外，通过回热盘管大幅提高热水温度场的均匀性，以及大幅改善进水口至出水口的水流组织；以大幅提高储热利用率和电加热效率；使得相同条件下延长热水洗浴时间2倍。
本发明采用的技术方案，即带回热预热功能的虹吸加热储热罐如附图1所示，其中：1-进水口；1-1-回热盘管；1-2-下降管；1-3-预热出水口；2-出水口；3-垂直虹吸套桶；4-电热器；5-加热腔；6-储热腔；7-加热信号灯；8-防干烧开关；9-安全接地和防漏电保护开关；10-热水信号灯；11-温度传感器；12-保温材料等组成。
按照附图1所示的带回热预热功能的虹吸加热储热罐：其垂直细长圆柱形罐体的中上部外侧面开水平进水口1，顶面中央开垂直出水口2，中央设置垂直虹吸套桶3，其上部预留虹吸循环出水空间，其下部预留虹吸循环进水空间，垂直虹吸套桶3下半部中央设置电热器4，并由此在垂直虹吸套桶3内形成加热腔5，而在垂直虹吸套桶3外壁与其罐体内壁的夹层形成储热腔6；其罐体外壁需附加保温材料12；进水口1在储热腔6中通过管道串联连接回热盘管1-1、下降管1-2、预热出水口1-3，组成进水预热回路。
电热器4在控制上与加热信号灯7联锁，顶面内壁设置防干烧开关8，在电热器4与水平进水口1所连接的管路之间，设置安全接地和防漏电保护开关9；顶面设置的温度传感器11闭环控制热水信号灯10的显示状态，以及静态控制电热器4的加热储热温度，并由加热信号灯7同步显示；其中部侧面设置的温度传感器11动态控制电热器4的接通、断开和功率调节，并由加热信号灯7同步显示。
电热器4是其罐体底面内壁垂直设置的多对倒U型金属电热管4；或是其罐体底面内壁垂直设置的高强度、水电屏蔽、无缝自动银钎焊、耐压12bar的英格莱840不锈钢电热管4；或是其罐体底面内壁垂直设置的大直径组合镍铬丝发热管；或是其罐体底面内壁垂直设置的多根高绝缘、高导热、高稳定性非金属电热管4；或是其罐体底面外壁中央设置的电发热盘4；或是其罐体底面外壁中央设置的电磁式发热盘4。
本发明带回热预热功能的虹吸加热储热罐的工作过程结合附图1说明如下：
1、静态预热储热模式：接通电源并启动本发明，其顶面出水口2处设置的温度传感器11，在感知热水温度低于设定下限值时，通过闭环控制接通电热器4后持续加热，直到把热水逐步加热到设定上限值则断开电热器4，其中当温度传感器11感知热水温度超过设定下限值时，控制热水信号灯10显示热水可用状态，并开启以便随时供应热水。此时，加热腔5中的热水受电热器4的加热而密度降低向上流动，储热腔6中的热水则不受加热而密度不变向下流动，从而形成热水的虹吸循环预热过程。
2、动态回热模式：上水借助其0.5～6bar表压而从垂直细长圆柱形罐体的中上部外侧面所开水平进水口1流入，并依次流经回热盘管1-1、下降管1-2、预热出水口1-3，以实现上水的预热过程。
3、动态加热模式：预热后的热水，在垂直虹吸套桶3内从下至上被电热器4加热，再于顶部的高温热水层聚集，最后流经出水口2以提供热水。随后当其顶面出水口2处设置的温度传感器11感知热水温度低于设定下限值时，接通电热器4并调节加热功率至最大，由静态预热储热模式，切换为储热热水放热、即时桶内电加热的动态加热模式，充分利用其加热与储热作用维持热水供应温度；过程持续进行，直到用户停止热水供应；等待持续加热至热水信号灯10恢复高温热水储热状态。此时，储热腔6中的热水逐层向上流动，先向回热盘管1-1释放其回热量，再与加热腔5流出的加热热水相互混合，以释放其储热量。
4、两模式复合：上述静态预热储热模式与动态加热模式，可交替复合使用。
5、保护：
(1)防干烧：当防干烧开关8感知带回热预热功能的虹吸加热储热罐中的水位尚未充满时，为防止电热器4因干烧而损毁，便会自动切断整机电源，进入保护状态，直到水位充满带回热预热功能的虹吸加热储热罐，方可自动复位；
(2)防漏电：在本发明安全接地基础上，当电磁互感式内置防漏电保护开关9检测到泄漏电流超过人体感应范围，便会在0.01～0.1秒内自动切断电源，同时由加热信号灯7闪烁，以显示故障，保障人体安全。
与现有产品相比较，本发明的集成创新优点如下所列：
1、在垂直加热罐中设置垂直虹吸套桶，在静态预热时形成虹吸循环电加热热水，即桶内高效电加热、桶外持温储热；在动态加热时形成套桶内的快速管式加热、套桶外的储热热水放热；从而以单罐切换实现静态虹吸预热、动态管式加热两种加热模式，既节约产品成本又提高加热储热效率。
2、通过回热盘管大幅提高热水温度场的均匀性，以及大幅改善进水口至出水口的水流组织；以大幅提高储热利用率和电加热效率；使得相同条件下延长热水洗浴时间2倍。
综上所述，本发明在垂直加热罐中设置垂直虹吸套桶，在静态预热时形成虹吸循环电加热热水，即桶内高效电加热、桶外持温储热；在动态加热时形成套桶内的快速管式加热、套桶外的储热热水放热；从而以单罐切换实现静态虹吸预热、动态管式加热两种加热模式，既节约产品成本又提高加热储热效率；此外，通过回热盘管大幅提高热水温度场的均匀性，以及大幅改善进水口至出水口的水流组织；以大幅提高储热利用率和电加热效率；使得相同条件下延长热水洗浴时间2倍。
(四)附图说明
附图1为本发明的系统流程图。
如附图1所示，其中：1-进水口；1-1-回热盘管；1-2-下降管；1-3-预热出水口；2-出水口；3-垂直虹吸套桶；4-电热器；5-加热腔；6-储热腔；7-加热信号灯；8-防干烧开关；9-安全接地和防漏电保护开关；10-热水信号灯；11-温度传感器；12-保温材料。
(五)具体实施方式
本发明提出的带回热预热功能的虹吸加热储热罐的实施例如附图1所示，现说明如下：其由直径150mm、高度800mm、壁厚2mm的304不锈钢垂直细长圆柱形罐体的中上部外侧面开水平直径DN10内丝接口304不锈钢进水口1；长度400mm、直径10mm、壁厚1mm的304不锈钢回热盘管1-1；长度400mm、直径10mm、壁厚1mm的304不锈钢下降管1-2；直径10mm、壁厚1mm的304不锈钢预热出水口1-3；直径DN10内丝接口304不锈钢出水口2；直径100mm、高度650mm、壁厚1mm的304不锈钢垂直虹吸套桶3；5kW功率电热器4；直径100mm、高度650mm的加热腔5；内径100mm、外径150mm、高度650mm的储热腔6；加热信号灯7；防干烧开关8；安全接地和防漏电保护开关9；热水信号灯10；温度传感器11；壁厚50mm的聚氨酯泡沫保温材料12。
按照附图1所示的带回热预热功能的虹吸加热储热罐：其垂直细长圆柱形罐体的中上部外侧面开水平进水口1，顶面中央开垂直出水口2，中央设置垂直虹吸套桶3，其上部预留70mm虹吸循环出水空间，其下部预留80mm虹吸循环进水空间，垂直虹吸套桶3下半部中央设置电热器4，并由此在垂直虹吸套桶3内形成加热腔5，而在垂直虹吸套桶3外壁与其罐体内壁的夹层形成储热腔6；其罐体外壁需附加保温材料12；进水口1在储热腔6中通过管道串联连接回热盘管1-1、下降管1-2、预热出水口1-3，组成进水预热回路。
电热器4在控制上与加热信号灯7联锁，顶面内壁设置防干烧开关8，在电热器4与水平进水口1所连接的管路之间，设置安全接地和防漏电保护开关9；顶面设置的温度传感器11闭环控制热水信号灯10的显示状态，以及静态控制电热器4的加热储热温度，并由加热信号灯7同步显示；其中部侧面设置的温度传感器11动态控制电热器4的接通、断开和功率调节，并由加热信号灯7同步显示。
电热器4是其罐体底面内壁垂直设置的4对倒U型、高强度、水电屏蔽、无缝自动银钎焊、耐压12bar、输入功率5kW的英格莱840不锈钢电热管4。
本发明实施例中：上水温度20℃、上水表压2.5bar、热水加热温度94.5±2.5℃、单相电源额定电压220V、额定频率50Hz、额定输入电功率5kW；以虹吸电加热方式静态制取92℃高温热水并储热；每台机组重量10kg，运行重量24kg，运行时无噪音。