一种电磁相变节能电热水器的制作方法

本发明属于电加热热水器，具体涉及一种以电磁感应加热，以高温相变材料为热交换介质的节能电磁热水器。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，环境保护压力的不断增大，目前对电热水器和电热水锅炉的需求是越来越大。而目前市场上一般的电热水设备结构简单，效率已达极限(95％-98％)。在这些结构中，电热管与水是直接换热的，但由于水是导电物质，所以存在一定的安全隐患。

采用清洁能源供暖和供热水是改善城市大气环境、减少污染的一个重要方面。目前我国城市供暖一般都采用由采暖锅炉供应热水，通过散热片或风机盘管供暖的方式。传统的采暖锅炉都是燃煤锅炉。它的初投资较小，供暖费用也较低，但对大气污染很严重。采用燃油、燃气或一般的电热锅炉虽然能降低大气污染程度，但供暖运行费用很高，约为燃煤锅炉的3～4倍，在一般家庭使用尚有较大的困难。电锅炉运行费用较高的主要原因在于电费较高。若能降低电费，电锅炉运行费用也将相应地降低。从我国目前的用电结构来看，白天的用电量(峰电)逐年增加，导致与午夜后用电量(谷电)的差距相应地增大。为了减少峰谷电差，近年来电管部门制定了利用谷电的优惠政策，降低谷电的电费以鼓励用户午夜后用电。

因此，若能设计出适用的节能电热水器，利用低谷电将电能储存起来供白天使用，就能大大地降低电热水器的运行费用至接近燃煤锅炉的运行费用，有条件推广至一般家庭使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种电磁相变节能电热水器，其能利用低谷电，通过电磁感应加热，高温相变材料层储热、换热，可大大提高效率，减少热损耗。

本发明的目的是这样实现的：

一种电磁相变节能电热水器，包括电磁加热主机、设置在电磁加热主机内的电磁加热装置及控制装置，所述电磁加热装置呈圆筒状，包括从外至内依次设置的绝缘隔热层及高温相变材料层，绝缘隔热层外侧面套设有电磁感应线圈，电磁感应线圈与控制装置电连接，高温相变材料层内设有碳钢加热层及若干热交换管道，碳钢加热层位于热交换管道外围，热交换管道上下两端分别连接有出水汇集管及进水汇集管。

所述若干热交换管道沿其轴向呈环状分布，环状轴心与高温相变材料层轴心重合，相邻两热交换管道之间相切设置。

所述绝缘隔热层及碳钢加热层径向截面均呈圆环状，绝缘隔热层、高温相变材料层及碳钢加热层同轴设置。

所述高温相变材料层内设有高温相变材料温度探头，高温相变材料温度探头与控制装置电连接。

所述碳钢加热层上设有高温保护探头，高温保护探头与控制装置电连接。

所述出水汇集管及进水汇集管上均设有水路温度探头，水路温度探头电连接有温度调节装置，温度调节装置与控制装置电连接。

所述控制装置包括通讯模块及温度控制智能模块。

本发明的有益效果是：

电磁相变节能电热水器能够利用低谷电，通过电磁感应加热，高温相变材料层储热、换热，可大大提高效率，减少热损耗，而且由于水电结构完全分离，所以不存在任何安全隐患，保证电磁相变节能电热水器的运行可靠性。

电磁感应线圈内设有高温相变材料层与碳钢加热层换热，热交换管道与高温相变材料层进行换热。

本发明电磁相变节能电热水器的优点是产品结构简单，使用方便，效率高，节约电能，降低运行成本，而且安全环保，社会效益和经济效率可观。

电磁相变节能电热水器的加热和蓄热功能是由电磁加热主机、电磁感应线圈及高温相变材料层实现的。电磁加热主机的功率愈大，高温相变材料层的储存的热量愈高,可用的热量就愈多。换热的功能是由热交换管道中的介质吸收高温相变材料层中的热量,通过高效换热实现的。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明一实施例的俯视图。

图3为本发明一实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图3，本电磁相变节能电热水器，包括电磁加热主机、设置在电磁加热主机内的电磁加热装置及控制装置8，所述电磁加热装置呈圆筒状，包括从外至内依次设置的绝缘隔热层1及高温相变材料层2，绝缘隔热层1外侧面套设有电磁感应线圈3，电磁感应线圈3与控制装置8电连接，高温相变材料层2内设有碳钢加热层4及若干热交换管道5，碳钢加热层4位于热交换管道5外围，热交换管道5上下两端分别连接有出水汇集管6及进水汇集管7。

电磁相变节能电热水器能够利用低谷电，通过电磁感应加热，高温相变材料层2储热、换热，可大大提高效率，减少热损耗，而且由于水电结构完全分离，所以不存在任何安全隐患，保证电磁相变节能电热水器的运行可靠性。

电磁感应线圈3内设有高温相变材料层2与碳钢加热层4换热，热交换管道5与高温相变材料层2进行换热。

电磁加热主机的控制装置8通过内部整流滤波电路将市电91(50Hz/220v/380v)的交流电变成直流电，再经过PWM(技术核心)控制电路94(控制电路94设置在控制装置8内或为一独立模块)将直流电转换成频率为20-30KHz的高频高压电92，高速变化的电流通过电磁感应线圈3会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线93通过被加热的碳钢加热层4时，会在被加热的碳钢加热层4内产生无数的小涡流，从而使碳钢加热层4自身高速发热。

碳钢加热层4置于高温相变材料层2中，高温相变材料层2由高密度复合相变材料组成并封装于绝缘隔热层1中，该高温相变材料层2热存储能力达405[KJ/L]，相变熔点91～94[℃]，相变凝点82～85[℃]，高温115[℃]。可用较小的体积，实现较高的储热密度，实现相同的储热量，高温相变材料层2即只需要用到热水换热体积十分之一，实现峰谷电节能，从而降低电费支出，也可以减少热交换管道5的热损耗，提高效率。

该技术方案将加热、储热、取热、换热及控能功能组合在一台无压的一体化结构内,形成一个可储、可取及可控的系统。

本发明电磁相变节能电热水器的优点是产品结构简单，使用方便，效率高，节约电能，降低运行成本，而且安全环保，社会效益和经济效率可观。

电磁相变节能电热水器的加热和蓄热功能是由电磁加热主机、电磁感应线圈3及高温相变材料层2实现的。电磁加热主机的功率愈大，高温相变材料层2的储存的热量愈高,可用的热量就愈多。换热的功能是由热交换管道5中的介质吸收高温相变材料层2中的热量,通过高效换热实现的。

高温相变材料层2由非金属防腐内胆封装，非金属防腐内胆由高分子树脂聚合物制造而成。

进一步地，所述若干热交换管道5沿其轴向呈环状分布，环状轴心与高温相变材料层2轴心重合，相邻两热交换管道5之间相切设置。

若干热交换管道5的环状分布及相切设置保证了在高温相变材料层2有限的空间下，容纳更多的热交换管道5，提高热交换管道5的输入输出水量，满足用于的用水要求，高温相变材料层2完全将热交换管道5包裹在内，保证电磁相变节能电热水器内部结构的紧凑性，同时又能保证高温相变材料层2与热交换管道5内介质的换热效率。

进一步地，所述绝缘隔热层1及碳钢加热层4径向截面均呈圆环状，绝缘隔热层1、高温相变材料层2及碳钢加热层4同轴设置，保证电磁相变节能电热水器内部结构的紧凑性。

进一步地，所述高温相变材料层2内设有高温相变材料温度探头，高温相变材料温度探头与控制装置8电连接，实时监控高温相变材料层2的温度，有利于控制装置8进行控制判断。

进一步地，所述碳钢加热层4上设有高温保护探头，高温保护探头与控制装置8电连接，实时监控碳钢加热层4的温度，有利于控制装置8进行控制判断。

进一步地，所述出水汇集管6及进水汇集管7上均设有水路温度探头，水路温度探头电连接有温度调节装置，温度调节装置与控制装置8电连接。

温度控制的功能是由温度调节装置根据进出水口处的水路温度探头控制热交换管道5中介质的流量实现的。显然,热交换管道5中的介质流量愈大,所能取出的热量愈多。介质所需的流量主要取决于所需输出的热量，它是由控制装置8根据用户需要进行自动控制调节的。

进一步地，所述控制装置8包括通讯模块及温度控制智能模块，本领域的技术人员均可理解。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。