快速响应相变蓄热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种快速响应相变蓄热器。
【背景技术】
[0002]在人们日常生活中，在夏天大部分情况我们可以直接使用冷水，可是在冬天，我们有时仅需使用少量热水，比如洗手时，却要放掉水管里面的很长一段管路内冷水才能用到热水。洗过手之后，不仅之前热水器到水龙头的一段水管中的冷水被白白浪费掉，而且管内的冷水也由热水取代，而这些热水会由于温差的存在慢慢降温而变为冷水，这样在造成了水资源的浪费的同时也造成了能源的浪费。在目前水资源和能源紧缺的大环境下，如何发展相应的技术对应这种浪费现象，也是一个难题。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明通过提供一种快速响应相变蓄热器用于实现节约用水减少能耗的目的。
[0004]本发明提供了一种快速响应相变蓄热器，套设在热水器出水口到水龙头口的水管管路段的外壁上，具有这样的特征，包括:
[0005]相变蓄热层，包裹水管管路的外壁，用于对水管管路段内的水流保持一定的温度；保温层，包裹相变蓄热层，用于阻止热量向相变蓄热层外部环境耗散；以及壳体，包裹保温层，壳体与水管管路共用中轴线，用于防止设备在潮湿的环境下损坏。
[0006]在本发明提供的快速响应相变蓄热器中，还可以具有这样的特征:其中，壳体材料采用不锈钢。
[0007]在本发明提供的快速响应相变蓄热器中，还可以具有这样的特征:其中，保温层的材料为橡塑保温板。
[0008]在本发明提供的快速响应相变蓄热器中，还可以具有这样的特征:其中，相变蓄热层的材料为水和相变蓄热微胶囊的混合物，其中相变蓄热微胶囊为21-烷烃的微胶囊。
[0009]在本发明提供的快速响应相变蓄热器中，还可以具有这样的特征:其中，水管管路材料为铜，水管管路与壳体接触处焊接密封。
[0010]发明的作用和效果
[0011]根据本发明所涉及的快速响应相变蓄热器，因为设置有相变蓄热层，所以当热水用量较大时，热水器工作，相变蓄热材料可将流经该发明的热水的一部分热量吸收并作为相变潜热存储(材料的相变温度略低于热水水温，可被加热到与热水水温相差不大的温度)。人在使用少量水洗手或其他用途时，相变蓄热材料可将吸收的热能释放出，将冷水加热为适宜使用的温水，避免频繁开启热水器浪费大量的水和热能或不得不忍受冬天冰冷的水，在方便了日常生活的同时节能节水。即使在使用大量热水前，也可以避免浪费热水器到水龙头之间很长一段管路内的冷水，当热水温度超过相变温度时，蓄热器继续吸热蓄能。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明相变蓄热器作具体阐述。
[0014]图1是本发明的实施例100的结构示意图。
[0015]快速响应相变蓄热器100，套设在热水器出水口到水龙头口的水管接近水龙头口的管路4段的外壁上，包含相变蓄热层1、保温层2和壳体3。相变蓄热层I包裹水管管路4的外壁，用于对水管管路段内的水流保持一定的温度；保温层2包裹相变蓄热层1，用于阻止热量向相变蓄热层外部环境耗散；以及壳体3包裹保温层2，壳体与水管管路共用中轴线，用于防止设备在潮湿的环境下损坏。
[0016]壳体3可采用防腐蚀材料(如不锈钢材料)制备而成，以防止在潮湿的工作环境下设备损坏。保温层2可采用保温像塑板。保温像塑板换热系数低于0.034￥/0^!11)，既可减少蓄热器与外部环境的散热，同时对相变材料的体积变化有一定的补偿作用。相变蓄热层3可为水和相变材料胶囊的混合物，其中相变蓄热微胶囊可为21-烷烃(相变温度为41-42°C)的微胶囊。当水和相变材料胶囊配比为1:1，相变蓄热层3可达到最佳换热率，实现快速蓄热的目的。在蓄热器运行过程中，相变材料会受热膨胀，所以填充时可预留了少量膨胀的空间。家用水管4材质最好为铜管，规格为2分或3分薄铜管，即壁厚为0.4mm，在压力与水温均不大的情况下，管壁越薄，热阻越小，换热速率越大；铜管外径约为14mm为佳。
[0017]实施例一
[0018]选取不锈钢材质为蓄能器壳体以达到密封及耐腐蚀的效果，工作区域长度272_，外径d= 100mm，内壁所贴保温材料为保温橡塑板，厚度为20mm。经测量加装橡塑板后容积为0.926L。选用材料为相变温度为41-42°C的21-烷烃，相变潜热为120KJ/KG，密度0.79g/cm30按照比例加入水和相变材料，预留出受热膨胀空间后，把蓄能器和管道按照设计组装完成。
[0019]经试验测试，该蓄热器中相变材料经过试验需要7-8分钟左右的时间加热达到420C以上完成相变，从而加热冷水，这个加热时间完全可以在我们长时间使用热水时达到。相变材料完成蓄热后进行放热过程的实验，将冷水通入蓄热器，测试蓄热器入水口、出水口及相变材料温度随时间的变化情况。
[0020]由实验测到，当进口水温比材料相变温度低27°C (进口温度15°C )时，出水口从始至终比进口水温高出10°C左右，而蓄热材料温度维持在相变温度，相变储能提供加热冷水所需能量，小流量时持续时间可达10分钟以上。冬天通入冷水水温较低时，由于温差更大，根据传热学原理，蓄能器换热速率将增大，换热更多，进出口水温温差更大，因此在冬天水管水温10°C左右时，出水水温依然可以达到20°C以上适宜使用的温度。
[0021]若按一户人家日均少量用水(如洗手)15次，在未安装本发明时，每次洗手需要等待热水从热水器中流出，若按照热水器至水龙头管长为5m，内径13_来算，每次浪费的水量为0.66L水，每日浪费水量约为1L ;每次250ml用水量计算，每次少量用水需加热热水0.91L，每日多消耗约0.45度电。安装本发明时，考虑到去除蓄热时需要消耗的电，每月总计可节省水0.3吨，电12度以上。
[0022]实施例的作用与效果
[0023]根据本实施例所涉及的快速响应相变蓄热器，因为设置有相变蓄热层，所以当热水用量较大时，让热水器工作，相变蓄热材料可将流经该发明的热水的一部分热量吸收并作为相变潜热存储(材料的相变温度低于热水水温，可被加热到与热水水温相差不大的温度)。人在使用少量水洗手或其他用途时，不需要热水器工作，相变蓄热材料可将吸收的热能释放出，将冷水加热为适宜使用的温水，避免频繁开启热水器浪费大量的水和热能或不得不忍受冬天冰冷的水，在方便了日常生活的同时节能节水。即使在使用大量热水前，也可以避免浪费热水器到水龙头之间很长一段管路内的冷水，当热水温度超过相变温度时，蓄热器继续吸热蓄能。
[0024]以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种快速响应相变蓄热器，套设在热水器出水口到水龙头口的水管管路段的外壁上，其特征在于，包括: 相变蓄热层，包裹所述水管管路的外壁，用于对所述水管管路段内的水流保持一定的温度； 保温层，包裹所述相变蓄热层，用于阻止热量向所述相变蓄热层外部环境耗散；以及壳体，包裹所述保温层，所述壳体与所述水管管路共用中轴线，用于防止设备在潮湿的环境下损坏。2.根据权利要求1所述的快速响应相变蓄热器，其特征在于: 其中，所述壳体材料采用不锈钢。3.根据权利要求1所述的快速响应相变蓄热器，其特征在于: 其中，所述保温层的材料为橡塑保温板。4.根据权利要求1所述的快速响应相变蓄热器，其特征在于: 其中，所述相变蓄热层的材料为水和相变蓄热微胶囊的混合物。5.根据权利要求1所述的快速响应相变蓄热器，其特征在于: 其中，所述相变蓄热微胶囊为21-烷烃的微胶囊。6.根据权利要求1所述的快速响应相变蓄热器，其特征在于: 其中，所述水管管路材料为铜，所述水管管路与所述壳体接触处焊接密封。
【专利摘要】本发明提供了一种快速响应相变蓄热器，套设在热水器出水口到水龙头口的水管管路段的外壁上，具有这样的特征，包括：相变蓄热层，包裹水管管路的外壁，用于对水管管路段内的水流保持一定的温度；保温层，包裹相变蓄热层，用于阻止热量向相变蓄热层外部环境耗散；以及壳体，包裹保温层，壳体与水管管路共用中轴线，用于防止设备在潮湿的环境下损坏。因为设置有相变蓄热层，所以当热水用量较大时，热水器工作，相变蓄热材料可将流经该发明的热水的一部分热量吸收并作为相变潜热存储，在使用少量水洗手或其他用途时，相变蓄热材料可将吸收的热能释放出，将冷水加热为温水，避免频繁开启热水器浪费大量的水和热能，在方便了日常生活的同时节能节水。
【IPC分类】F24H1/14, F28D20/02
【公开号】CN105115339
【申请号】CN201510565915
【发明人】陆威, 张乐毅, 杨茉, 王延东, 邱尧, 黄振飞, 熊东, 刘辉
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月8日