[发明专利]一种相变储热节能型电热水器

说明书

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，特别是涉及一种相变储热节能型电热水器。

背景技术

随着能源形势的日益严峻，节能技术已经成为各大热水器品牌竞争的焦点。目前主流的电热水器为储水式热水器，其节能主要包括有两个方面，一是加热过程的节能，二是保温过程的节能，前者在热水器能耗中所占比例极小，而后者占97％以上。因此，热水器行业的节能设计核心着眼点主要在保温层的革新上。

目前储水式电热水器的保温主要依靠聚氨酯泡沫材料进行隔热。聚氨酯是聚氨基甲酯的简称，凡是在高分子主链上含有重复-NHCOO-基团的高分子化合物通称聚氨酯。聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要品种，具有容重强度高、轻质、使用寿命长、导热系数低、尺寸稳定性好、成型方便等优异性能，是目前应用最为广泛、综合性能最优的绝热材料。然而，使用聚氨酯保温本质上属于被动的隔热方式，保温方法单一，目前节能效果已达极限，除非有新型的保温材料和保温方法出现。

相变材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面研究十分活跃的领域。相变材料在其物相变化过程中，可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量，从而实现能量的储存和释放。由于是利用相变潜热，能量储存密度通常要比显热储热高1-2个数量级，这也意味着相同的条件下储热单元的体积要远远小于显热存储。因而，相变材料用于热水器中可以实现加强储热、节约能源的目的。现有使用相变储热材料的热水器，基本都是在内胆中加入相变材料，如专利“相变蓄能太阳能热水器(ZL20060064881.6)”，设置了蓄能换热内胆，用C₁₈H₄₂石蜡为相变材料；又如专利“一种相变式电热水器(ZL0220996.7)”，在电热水器的内胆中充入相变材料(石蜡)储存热能，又在相变材料中植入换热元件，电加热元件同样植入相变材料中，热水器通电后先加热相变材料至熔化，需要热水时，让热水通过换热元件从相变材料吸取热量。然而，这些内置式的相变热水器，与非相变产品比较，节能优势并不明显，至今没有推广。究其原因，一方面是因为内置的相变材料压缩了热水的体积，而水的比热很高，在较宽的温度范围内水储显热是可以和潜热相比较的，因此节能并不明显；另一方面，石蜡等相变材料热导率不高，完全依靠相变材料加热水效率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变储热节能型电热水器，使用外置式相变材料储热层，与聚氨酯泡沫材料一起构成复合保温层，起到储热和隔热耦合的保温作用，有效降低储水式电热水器的能耗的作用。

本发明本包括，热水器外壳、保温层、内胆、镁棒、排污口、热水出水口、冷水进水口、漏电保护开关、温度控制器、电加热管；热水器外壳和内胆之间的保温层采用复合保温层设计，复合保温层由聚氨酯泡沫隔热层和相变储热层组成，通过储热-隔热耦合的双重保温机制实现储水式电热水器的深度节能。聚氨酯泡沫隔热层位于外壳与相变储热层之间，相变储热层紧贴内胆外侧，复合保温层总厚度25～45mm，相变储热层与聚氨酯泡沫隔热层厚度比为0.4～0.8。

相变储热层由相变材料经宏胶囊方法封装而成，制成多块片状胶囊紧凑排布于内胆外壁放置(外置式)，紧贴内胆外侧。宏胶囊是指尺寸为1～1000mm的胶囊。

相变材料的熔点为50～75℃(比热水器的设定保温温度60～75℃低0～10℃)；相变材料为正二十七烷、正二十八烷、正二十九烷、正三十烷、正三十一烷、正三十三烷及上述材料按照任意比例的混合物，或为1-十六烷酸、1-十八烷酸、1-十八醇、1-二十烷醇、聚乙二醇、二硬脂酸乙二醇酯及上述材料按照任意比例的混合物，或为Na(CH₃COO)·3H₂O、Cd(NO₃)₂·4H₂O、Fe(NO₃)₂·6H₂O、水合NaOH、Na₂B₄O₇·10H₂O、Na₃PO₄·12H₂O、Na₂P₂O₇·10H₂O及上述材料按照任意比例的混合物。