CN205027186U - 一种相变蓄热装置及热泵热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种相变蓄热装置，其包括：相变蓄热体，所述的相变蓄热体包括多个子相变蓄热体，所述的多个子相变蓄热体内设置有制冷剂换热管，所述的制冷剂换热管之间依次连通形成制冷剂通道，所述的多个子相变蓄热体内分别设置有相变温度不同的相变蓄热材料。本实用新型采用了多个相变温度不同的子相变蓄热体相互串联的相变蓄热装置蓄热，当制冷剂经过所述的相变蓄热装置时，高温高压的制冷剂气体对相变蓄热装置加热，相变温度低的子相变蓄热体首先熔化蓄热，子相变温度较高的子相变蓄热体依次熔化蓄热。本实用新型所提供的相变蓄热装置在制冷剂的冷凝温度不同时都能够发生相变蓄热，提高了蓄热装置的效能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种相变蓄热装置及热泵热水器。
背景技术
热泵热水器一般采用一个水箱，换热器可以放置于水箱内，也可以放置于水箱外，还有通过水泵循环方式，将水箱中的水循环到制冷剂换热器，将水温度升高，然后让进入水箱。整个水箱的温度基本上一样。用水的时候，自来水从水箱底部进入，上部热水被顶出，使用过程中，底部冷水和水箱内的热水混合导致出水率低下。还有一种利用水箱蓄热的方式制取热水，水箱内部有一个换热器，自来水在换热管内走，管外的水箱水通过自然对流换热加热自来水。采用水箱蓄热制取热水的主要问题是出水率低，水箱占空间。为了解决这个问题，有些公司采用了相变材料来提高水箱的热容量，采用单一的相变温度，比如60℃，导致机组的冷凝温度约为63℃左右，能效比较低，在环境温度5℃的情况下，效率只有2左右。一般热水从10℃升至60℃，平均的温度是35℃，平均冷凝温度40℃，在环境温度5℃的情况下，效率有3.2左右。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种相变蓄热装置及热泵热水器。
为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：
一种相变蓄热装置，其包括：相变蓄热体，所述的相变蓄热体包括多个子相变蓄热体，所述的多个子相变蓄热体内设置有制冷剂换热管，所述的制冷剂换热管之间依次连通形成制冷剂通道，所述的多个子相变蓄热体内分别设置有相变温度不同的相变蓄热材料。
优选地，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度在制冷剂通道方向上依次降低。
优选地，所述的相变蓄热体包括一外壳，所述的多个子相变蓄热体设置在所述的外壳内。
优选地，所述的多个子相变蓄热体之间可拆卸地连接。
优选地，所述的多个子相变蓄热体内设置有换热水管，所述的换热水管之间依次连通形成水流通道，在所述的水流通道方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。
优选地，在所述的水流通道上设置有多个水管出口，所述的水管出口设置在相邻的两个子相变蓄热体之间。
优选地，所述的制冷剂换热管和所述的换热水管在所述的相变蓄热体内为蛇形弯曲结构。
本实用新型还提供一种热泵热水器，所述的热泵热水器所述的一种相变蓄热装置。
优选地，所述的热泵热水器具有制冷剂回路、水流通道，所述的制冷剂回路依次连接膨胀阀、蒸发器、压缩机、所述的相变蓄热装置，所述的水流回路经过所述的相变蓄热体。
优选地，在热泵对所述的相变蓄热体加热时的冷凝剂的流动的方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次降低；在所述的相变蓄热器对所述的水流加热时的水流流动方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。
由于以上技术方案的采用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
本实用新型采用了多个相变温度不同的子相变蓄热体相互串联的相变蓄热装置蓄热，当制冷剂经过所述的相变蓄热装置时，高温高压的制冷剂气体对相变蓄热装置加热，相变温度低的子相变蓄热体首先熔化蓄热，子相变温度较高的子相变蓄热体依次熔化蓄热。本实用新型所提供的相变蓄热装置在制冷剂的冷凝温度不同时都能够发生相变蓄热，提高了蓄热装置的效能。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种相变蓄热装置的结构示意图；
图2为本实用新型所述的相变蓄热装置加热水时的温度变化示意图，
1、制冷剂通道；11、制冷剂入口；12、制冷剂出口；2、水流通道；21、水流出口；22、水流入口；3、相变蓄热体；31、第一子相变蓄热体；32第二子相变蓄热体；33、第三子相变蓄热体；34、第四子相变蓄热体。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型所述的一种相变蓄热装置，其包括：相变蓄热体3，所述的相变蓄热体3由多个子相变蓄热体组成，所述的多个子相变蓄热体内分别设置有相变温度不同的相变蓄热材料。所述的相变蓄热体3包括一外壳，所述的多个子相变蓄热体设置在所述的外壳内。所述的多个子相变蓄热体内设置有制冷剂换热管，所述的制冷剂换热管之间依次连通形成制冷剂通道1，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度在制冷剂通道1方向上依次降低，所述的多个子相变蓄热体内设置有换热水管，所述的换热水管之间依次连通形成水流通道2，在所述的水流通道2方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。优选地，所述的相变蓄热体3包括依次串联的第一子相变蓄热体31、第二子相变蓄热体32、第三子相变蓄热体33、第四子相变蓄热体34，所述的第一子相变蓄热体31、第二子相变蓄热体32、第三子相变蓄热体33、第四子相变蓄热体34的相变温度分别为70℃、55℃、40℃、25℃。
在另一种实施方式中，所述的相变蓄热体3由多个子相变蓄热体组成，所述的多个个子相变蓄热体之间可拆卸的连接，这样在使用时可以根据需要改变子相变蓄热体的数量，如果其中一个子相变蓄热体损坏时，可以拆卸更换。所述的水流通道2上设置有多个水管出口，所述的水管出口设置在相邻的两个子相变蓄热体之间，用于可以根据需要选择不同的水管出口取不同温度的水。
本实用新型还提供一种安装有上述蓄热装置的热泵热水器，所述的热泵热水器具有制冷剂回路、水流通道2，所述的制冷剂回路依次连接膨胀阀、蒸发器、压缩机、所述的相变蓄热装置，所述的水流回路经过所述的相变蓄热体3。在热泵对所述的相变蓄热体3加热时，高温高压的制冷剂气体从制冷剂入口11流向制冷剂出口12，在制冷剂的流动方向上所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次降低；在所述的相变蓄热器对所述的水流加热时，所述的水流从水流入口22处流向所述的水流出口21处，在水流流动方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。
本实用新型所述的蓄热装置在蓄热模式时，高温高压的制冷剂气体从相变蓄热体3的制冷剂入口11流入所述的相变蓄热体3，依次经过第一子相变蓄热体31、第二子相变蓄热体32、第三子相变蓄热体33、第四子相变蓄热体34，与子相变蓄热体内的相变蓄热材料发生热交换，从制冷剂出口12处流出，在热交换过程中，先将第一子相变蓄热体31内的相变蓄热材料熔化，之后冷凝温度进一步提高，再熔化第二子相变蓄热体32内的相变蓄热材料，之后冷凝温度进一步提高，再熔化第三子相变蓄热体33内的相变蓄热材料，之后冷凝温度进一步提高，再熔化第四子相变蓄热体34内的相变蓄热材料。本实用新型所述的蓄热装置还包括一压力开关，压力达到制冷剂在65℃时的饱和压力时，压力开关关闭，机组停止运行。本实用新型所提供的相变蓄热装置在制冷剂的冷凝温度不同时都能够发生相变蓄热，提高了蓄热装置的效能。
本实用新型所述的蓄热装置在取热模式时，所述的制冷剂的流动方向与在蓄热模式时的制冷剂的流动方向相反，制冷剂从制冷剂出口12进入蓄热装置进行热交换，再从制冷剂入口11流出，在热交换过程中，所述的子相变蓄热体中的相变蓄热材料为制冷剂提供热能。一般情况下，第四子相变蓄热体34中的相变蓄热材料发生相变以为所述的制冷剂提供热能。
本实用新型所述的蓄热装置在制热水模式时，所述的水流从水流入口22进入蓄热装置，进行热交换，再从水流出口21流出。在进行热交换过程中，子相变蓄热体中的相变蓄热材料的温度降低，首先第一子相变蓄热体31中的蓄热材料发生相变，为水流提供热量；之后子相变蓄热体中的相变蓄热材料的温度进一步降低，第二子相变蓄热体32中的蓄热材料发生相变，为水流提供热量；之后子相变蓄热体中的相变蓄热材料的温度进一步降低，第三子相变蓄热体33中的蓄热材料发生相变，为水流提供热量；之后子相变蓄热体中的相变蓄热材料的温度进一步降低，第四子相变蓄热体34中的蓄热材料发生相变，为水流提供热量。在此过程中，不同子相变蓄热体中的蓄热材料分批为水流提供热量，使水流温度更加稳定。在另一种实施方式中，所述的相变蓄热体3由多个子相变蓄热体组成，所述的水流通道2上设置有多个水管出口，所述的水管出口设置在相邻的两个自相变蓄热体之间，用于可以根据需要选择不同的水管出口取不同温度的水。
如图2所示，为本实用新型所述的相变蓄热装置加热水时的温度变化示意图，属于热力学上的逆流换热，通过层级加热，进水温度为5℃时，出水温度可以达到60℃，小流量的情况下，可以得到65℃的水温。
在使用该方式蓄热时，热泵机组的冷凝温度平均在40℃左右。使用制冷剂在冷凝时的释放的热量加热第二第三第四子相变蓄热装置中的相变蓄热材料，利用高温高压的制冷剂气体加热第一相变蓄热装置中的相变蓄热材料使之发生相变而蓄热。在蓄热装置加热水流时，水流可以得到比最高冷凝温度更高的水流温度。
图1所示的本实用新型的蓄热装置使用了4个子相变蓄热体，可以根据情况增加或减少。在实际应用中，可以从水流通道2的不同的水管出口取水，得到适合的温度。
以上对本实用新型做了详尽的描述，但本实用新型不限于上述的实施例。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种相变蓄热装置，其包括：相变蓄热体，其特征在于：所述的相变蓄热体包括多个子相变蓄热体，所述的多个子相变蓄热体内设置有制冷剂换热管，所述的制冷剂换热管之间依次连通形成制冷剂通道，所述的多个子相变蓄热体内分别设置有相变温度不同的相变蓄热材料，所述的多个子相变蓄热体之间可拆卸地连接。
2.根据权利要求1所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度在制冷剂通道方向上依次降低。
3.根据权利要求1所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述的相变蓄热体包括一外壳，所述的多个子相变蓄热体设置在所述的外壳内。
4.根据权利要求1所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述的多个子相变蓄热体内设置有换热水管，所述的换热水管之间依次连通形成水流通道，在所述的水流通道方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。
5.根据权利要求4所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述的水流通道上设置有多个水管出口，所述的水管出口设置在相邻的两个子相变蓄热体之间。
6.根据权利要求5所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述的制冷剂换热管和所述的换热水管在所述的相变蓄热体内为蛇形弯曲结构。
7.一种热泵热水器，其特征在于：所述的热泵热水器包括权利要求1所述的一种相变蓄热装置。
8.根据权利要求7所述的一种热泵热水器，其特征在于：所述的热泵热水器具有制冷剂回路、水流通道，所述的制冷剂回路依次连接膨胀阀、蒸发器、压缩机、所述的相变蓄热装置，所述的水流回路经过所述的相变蓄热体。
9.根据权利要求8所述的一种热泵热水器，其特征在于：在热泵对所述的相变蓄热体加热时的冷凝剂的流动的方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次降低；在所述的相变蓄热器对所述的水流加热时的水流流动方向上，所述的多个子相变蓄热体中的相变蓄热材料的相变温度依次升高。
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