相變儲熱電熱交換器及智能控制循環運行系統的製作方法

2023-06-09 06:29:56 2

專利名稱：相變儲熱電熱交換器及智能控制循環運行系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是提供家庭或小型單位製取採暖和生活熱水的電熱類設備，是一種新型的儲熱節能型低功率電加熱設備。
二背景技術：
在本實用新型以前，電採暖加熱設備多採用對水直接加熱，或由電熱體輻射傳熱的方式，其儲熱材料為水或金屬，上述儲熱材料在應用中不具備相變功能，並且儲熱密度小、時間短、腐蝕容器、加熱功率大，不適用現有家庭和小型單位的電路使用。
三
發明內容
為解決上述不足和缺陷，本實用新型採用了新型儲熱材料及低功率加熱方式，並結合緊湊式導熱板及智能控制循環運行系統，研製了一種蓄熱時間長、加熱功率小、安全可靠、操作方便、結構緊湊、製造簡單，且能提供幾十至幾百平方米的採暖熱水和幾人至幾十人的生活熱水的新型低功率儲熱式電加熱設備。
四、本實用新型的技術方案是具有相變儲熱功能的電熱交換器，主要由儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、電熱組件(3)、緊湊式異型導熱板(7)、控制系統組成，其特點在於採用熔點80℃以下的石蠟為儲熱材料(1)，電熱組件(3)由內向外，依次被緊湊式異型導熱板(7)、儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、換熱水箱(6)包裹其中，並由控制系統控制電路的通、斷。
五

附圖1是電熱交換器(C)結構示意圖附圖2是智能控制運行系統示意圖附圖3是循環管路運行系統示意圖六、根據附圖說明相變儲熱電熱交換器及智能控制運行系統的具體實施方案為採用熔點80℃以下的固體石蠟作為固——相變儲熱材料(1)，放入密閉的儲熱箱體(2)內，最高加熱溫度550℃。
採用低功率電熱組件(3)(額定電流20A以下)，放置在儲熱箱體(2)間，對儲熱箱體(2)由內向外加熱，且電熱組件(3)本身有絕緣保護，外殼不帶電，電熱組件(3)與儲熱箱體(2)之間夾絕緣雲母板(4)，確保不會發生漏電事故，並能與儲熱箱體(2)緊密接觸，熱效率高達99％，並採用耐高溫絕緣導線(5)保證高溫下的絕緣。
採用儲熱箱體(2)與電熱組件(3)整體放入換熱水箱(6)內，在儲熱箱體(2)與換熱水箱(6)之間放置緊湊式異型導熱板(7)，緊湊式導熱板(7)採用異型薄板製作，在儲熱箱體(2)與換熱水箱(6)之間通過傳導與輻射兩種形式傳熱，且由於緊湊式設計可隨儲熱箱體(2)溫度變化，使換熱量和換熱面積從10％～99％，隨溫度變化而增加或減少，達到均勻控制換熱，以延緩放熱時間的目的。
換熱水箱(6)採用不鏽鋼板焊接而成，上下集熱區可以達到平均溫度，均勻換熱的目的，進、出水管與循環管路運行系統(14A、14B)連接，進行換熱來製取熱水。
保溫材料高溫部分採用巖棉或珍珠巖材料(8)；低溫部分採用阻燃型聚苯或聚氨脂材料(9)製作，用於隔熱保溫減少熱量損失，外殼(10)採用鋼板製作，表面噴塑處理，絲網印製控制面板的文字標識。
由儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、電熱組件(3)、絕緣雲母板(4)、耐高溫導線(5)、換熱水箱(6)、緊湊式異型導熱板(7)、高溫保溫材料(8)、低溫保溫材料(9)和外殼組成的電熱交換器(C)，與智能控制循環運行系統連接。
採用蓄熱水箱(11)與循環管路運行系統(14A、14B)連接，具備蓄熱水和循環系統膨脹水箱的雙重功能，蓄熱水箱(11)由鋼板或樹脂材料製作，內外壁防腐處理，外壁用低溫保溫材料(9)做隔熱保溫；蓄熱水箱(11)內設置浮球自動補水裝置(12)、溢流裝置(13)、供、回水循環管路接口(14A、14B)、洗浴水箱(15)、溫控閥門(16、16A)，其中洗浴水箱(15)的供水管路與給水管路連接，出水管路與洗浴管路連接，並設置冷熱水混合開關(17)，供洗浴使用；在散熱器(31)循環管路上，設置冬、夏轉換閥門(33)，冬天時打開，採暖、洗浴循環管路同時運行，夏天時關閉，只運行洗浴循環管路；蓄熱水箱(11)頂部安裝太陽能集熱板(18)，太陽能集熱板由多個有序排列的凸鏡組成，並與蓄熱箱體(11)頂板保持焦距和密封，陽光充足時通過太陽能集熱板(18)收集熱量，對蓄熱水箱(11)加熱，陽光不足時由於太陽能集熱板(18)與蓄熱水箱(11)頂板為雙層密封結構，從而不會散失蓄熱水箱(11)內的熱量，達到節約能源的目的。
整個智能控制循環運行系統，由溫控裝置(19A、191)、高溫保險裝置(20)、循環水泵(21)、顯示裝置(22)、時控裝置(23)、聲光報警裝置(24)、高溫保護裝置(25A)、轉換開關(K)、低溫保護裝置(25B)、漏電保護裝置(26)、換熱水箱(6)、蓄熱水箱(11)、溫控閥門(16)、電動閥門(29)、冬、夏轉換閥門(33)、放氣裝置(27)、過濾裝置(28)、檢修裝置(32)、排汙裝置(30)、溢流裝置(13)、太陽能集熱板(18)和智能控制循環運行系統組成，其中智能控制循環運行系統由循環管路(14A、14B)系統和智能控制系統兩部分組成，具有多種完善的系統保護和經濟運行功能，可實現自動恆溫運行的目的。
智能控制循環運行系統中智能控制運行系統的具體方案為由溫控裝置(19)控制加熱組件(3)、電動閥門(29)和循環水泵(21)電路的通、斷，當溫度低於設定溫度，開始自動加熱，循環水泵(21)自動運行，電動閥門(29)關閉，實現強制加熱循環狀態；當溫度超過設定溫度，自動停止加熱，循環水泵(21)自動停止運行，電動閥門(29)打開，轉入自然放熱循環狀態。
當溫度達到高溫保護溫度，高溫保護裝置(25A)動作，自動斷開加熱組件(3)電路，並轉換為保護運行狀態，循環水泵(21)自動運行，電動閥門(29)打開，實現強制放熱循環狀態。
當溫度超過設定的保險溫度，高溫保險裝置(20)斷開，加熱組件(3)電路斷開，加熱停止。
當轉換開關(K)轉換到低溫保護時，溫度低於低溫保護設定溫度，低溫保護裝置(25B)動作，循環水泵(21)和加熱組件(3)電路自動接通運行，電動閥門(29)打開，實現強制加熱循環狀態；達到設定溫度後該電路自動斷開，可以防止凍壞循環管路運行系統；在散熱器(31)循環管路上，設置冬、夏轉換閥門(33)，冬天時打開，採暖、洗浴循環管路同時運行，夏天時關閉，只運行洗浴循環管路。
漏電保護裝置(26)若萬一發生漏電可通過切斷電源保護設備及人身安全。
顯示裝置(22)包括時間顯示、溫度顯示、故障顯示、運行顯示並與聲光警報裝置(24)相連；時間顯示顯示時間、自動開關機時間；溫度顯示顯示加熱溫度、進、出水溫度；故障顯示；顯示故障狀態；運行顯示顯示設備運行狀態；聲光報警裝置(24)出現故障時利用聲光報警。
時控裝置(23)可提前設定加熱和停止時間，達到經濟運行的目的。
智能控制循環運行系統中循環管路運行系統的具體方案為採用在循環管路運行(14A、14B)系統上設置循環水泵(21)、電動閥門(29)和溫控閥門(16、16A)，控制供、回水溫度；加熱溫度和時間隨熱量損失的增大而提高，隨熱量損失減小而降低；放氣裝置(27)、溢流裝置(13)、過濾裝置(28)和檢修裝置(32)確保循環管路運行系統的正常和檢修方便，並能充分利用太陽能和夜間廉價的低谷電能，達到節約能源、減少開支和經濟運行的目的。
七、具體實施例以下是上述實用新型的一個具體實施例，但不限定以上的實用新型。
具體實例是；採用厚度1.2毫米的耐高溫不鏽鋼板，焊制兩個高500毫米、寬300毫、厚110毫米的方形儲熱箱體(2)，頂部留一個M14的螺紋孔，外邊留18個直徑5毫米的連接孔，將儲熱箱體(2)有效容積的70％---85％填充儲熱材料(1)，即石蠟，有效容積的其餘部分抽成真空後，用M14的螺釘將M14螺紋孔密封。
將電熱組件(3)，即總額定功率2400W、長450毫米、寬280毫米的電熱板，兩邊各放置一塊同樣大小的絕緣雲母板(4)後，用兩個儲熱箱體(2)夾住，再用M4的螺釘，通過外邊18個直徑5毫米的連接孔固定。
採用厚度0.8毫米的不鏽鋼板，焊制一個內深600毫米、寬330毫米，厚250毫米，帶夾層的方形換熱水箱(6)，夾層厚度5毫米，上下各留一個3/4英寸，長40毫米的螺紋絲頭。
將已固定好，並夾有加熱板(3)和絕緣雲母板(4)的兩個儲熱箱體(2)，整個放入換熱水箱(6)中，兩箱間隙處，放置由厚度0.5毫米彈簧鋼板衝制的緊湊式異型導熱板(7)並塞緊，儲熱箱體(2)頂部，蓋上一塊厚度0.5毫米、長310毫米、寬230毫米的不鏽鋼板，不鏽鋼板上填充30毫米厚的巖棉保溫材料(8)，將熱水循環水泵(21)，安裝到換熱水箱(6)下部的3/4英寸絲頭上，並與循環管路系統(14B)連接，換熱水箱(6)上部的3/4英寸絲頭與循環管路系統(14A)連接，換熱水箱(6)外部包裹厚度為30毫米的阻燃型聚苯保溫材料(9)，並將耐高溫導線(5)引出，一端與溫控裝置(19)連接，一端與零線(N)連接，該線路上並聯由400歐姆電阻和發光二極體組成的顯示裝置(22)。
採用厚度0.5毫米不鏽鋼板，焊制一個高710毫米、寬490毫米，厚280毫米的外殼(10)，表面噴塑處理，絲網印製控制面板的文字標識。
將高溫保護裝置(25A)、高溫保險裝置(20)與溫控裝置(19B)串聯，安裝在循環管路系統(14A)上，將溫控裝置(19A)和低溫保護裝置(25B)安裝在循環管路系統(14B)上，其中高溫保護裝置(25A)為設定80℃動作的三點轉換溫度開關，高溫保險裝置(20)為設定溫度95℃的熔斷器，溫控裝置(19A)為10℃---65℃調溫型常閉溫度開關，溫控裝置(19B)為設定溫度70℃的常閉溫度開關，低溫保護裝置(25B)為設定溫度5℃的常開溫度開關，在高溫保護裝置(25A)和高溫保險裝置(20)兩端，並聯聲光報警裝置(24)，將溫度探頭分別安放在換熱水箱(6)的進、出水管路上，將顯示裝置(22)、發光二極體、蜂鳴器、時間控制開關安裝在外殼(10)的控制面板位置上，其線路按附圖2連接，將外殼(10)固定在包裹阻燃型聚苯保溫材料(9)的換熱水箱(6)上。
以上部分安裝完畢即製成相變儲熱電熱交換器(C)主體。
將溫控閥門(16A)安裝在散熱器(31)回水管上，溫控範圍設定在0℃---65℃，將蓄熱水箱(11)通過溫控閥門(16)與相變儲熱電熱交換器(c)主體上的循環管路系統(14A)連接，相交儲熱電熱交換器(C)主體上的循環管路系統(14B)與蓄熱水箱(11)回水管路連接，其中溫控閥門(16)設定為65℃以上通向蓄熱水箱(11)循環管路運行系統，65℃以下通向散熱器(31)循環管路運行系統。
在散熱器(31)循環管路上，設置冬、夏轉換閥門(33)，冬天時打開，採暖、洗浴循環管路同時運行，夏天時關閉，只運行洗浴循環管路。
蓄熱水箱(11)內安裝的自動補水裝置(12)為熱水浮球閥，溢流裝置(13)和循環管路系統排汙閥直通排水地溝，蓄熱水箱(11)內的洗浴水箱(15)靠蓄熱水箱(11)傳導加熱，由冷熱水混合開關(17)控制出水溫度，在循環水泵(21)出水管路上安裝過濾器，管路兩端安裝檢修閥門，作為過濾和檢修裝置，以並聯形式將電動閥門(29)安裝在循環水泵(21)的管路兩端。
以上各部分安裝完畢，將系統內注入軟化水和低溫防凍液後，相變儲熱電熱交換器(c)及智能控制循環運行系統即可試車運行，完成以下自動運行設定1.溫控裝置(19A)控制加熱板(3)、電動閥門(29)和循環水泵(21)電路的通斷，從而控制回水溫度保持10℃---65℃之間的設定。
2.當出水溫度達到65℃時，溫控閥門(16)動作，循環運行系統斷開散熱器管路；通向蓄熱水箱(11)，同時給洗浴水箱(15)加熱3.當相變儲熱電熱交換器(C)主體的出水溫度達到70℃時，溫控裝置(19B)斷開加熱電路，停止加熱。
4.若溫控裝置(19B)失靈，相變儲熱電熱交換器(C)主體的出水溫度達到80℃時，高溫保護裝置(25A)斷開，加熱板失電停止加熱，接通循環水泵(21)，電動閥門(29)關閉，實現強制放熱循環狀態。
5.若高溫保護裝置(25A)失靈，相變儲熱電熱交換器(C)主體的出水溫度達到95℃時，高溫保險(20)熔斷，加熱板失電停止加熱，接通循環水泵(21)，電動閥門(29)關閉，實現強制放熱循環狀態，同時聲光報警裝置(24)發出聲光報警。
6.當轉換開關(K)轉換到低溫保護運行時，當回水溫度低於5℃時，低溫保護裝置(25B)動作，接通加熱板(3)、電動閥門(29)和循環水泵(21)電路，實現強制加熱循環狀態；當回水溫度高於5℃時，低溫保護裝置(25B)動作，斷開加熱板(3)、電動閥門(29)和循環水泵(21)電路，實現自然循環靜止狀態。
7.冬、夏轉換閥門(33)在冬天時打開，採暖、洗浴循環管路系統同時運行，夏天時關閉，只運行洗浴循環管路系統。
8.利用時間控制開關為時控裝置(23)，可以提前設定開關機時間，達到計劃用電、經濟運行的目的。
上述為整個相變儲熱電熱交換器及智能控制循環運行系統的一個具體實施例和事實過程。
本實用新型的優點在於儲熱時間長，額定加熱功率小，熱損失小，水電完全分離，無毒無腐蝕，無汙染，安全可靠，使用壽命長，智能化控制程度高，節約能源，結構緊湊，節省空間，運行費用低，安裝方便，具備各種運行和保護模式功能，適用於新裝和改造舊有各種熱水採暖系統、分戶供熱和利用低谷電採暖的新型的儲熱式低功率電加熱設備，同時具備提供生活熱水的功能。
權利要求1.相變儲熱電熱交換器及智能控制循環運行系統，主要由儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、電熱組件(3)、緊湊式異型導熱板(7)、控制系統組成，其特點在於採用熔點80℃以下的石蠟為儲熱材料(1)，電熱組件(3)由內向外，依次被緊湊式異型導熱板(7)、儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、換熱水箱(6)包裹其中，並由控制系統控制電路的通、斷。
2.按照權利要求1相變儲熱電熱交換器及智能控制循環運行系統所述，其特徵在於採用熔點80℃以下的固體石蠟作為固----相變儲熱材料(1)。
專利摘要是一種具有相變儲熱功能電熱交換器，是家庭或小型單位製取採暖和生活熱水的電加熱類產品，主要包括儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、電熱組件(3)、緊湊式異型導熱板(7)、溫控裝置(19)、循環水泵(21)、循環管路、控制系統，其特徵在於採用熔點80℃以下的石蠟為儲熱材料(1)，電熱組件(3)放置在中間，並由內向外，依次被緊湊式異型導熱板(7)、儲熱材料(1)、儲熱箱體(2)、換熱水箱(6)包裹。溫控裝置(19)串聯在主迴路中，循環水泵(21)與電熱組件(3)為並聯關係，控制系統控制電路和循環管路的通、斷。
文檔編號F24H7/00GK2775546SQ0323719
公開日2006年4月26日 申請日期2003年2月11日 優先權日2003年2月11日
發明者張濤 申請人:張濤