[发明专利]一种外盘蓄热模箱和冷凝换热器的组合式蓄热水箱

说明书

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种用于热泵热水器的外盘蓄热模箱和冷凝换热器的组合式蓄热水箱。

背景技术

热泵热水器的水箱通常由水箱内胆、保温层和加热管(即冷凝器)组成，加热管道通常包覆在水箱内胆外侧和保温层之间或者内装在水箱内胆中，常见的加热管多为薄壁铜管，薄壁铜管大多呈螺旋状缠绕在水箱内胆外侧表面或按螺旋盘绕后内装在水箱内胆之中。制冷剂流经加热管冷凝放热，水箱中的水吸收冷凝热，温度上升。

对于加热器为单管形式的圆薄壁铜管外盘式的水箱，薄壁换热器铜管与水箱侧面的接触为圆弧面与平面的接触，接触面积较小。热量仅能从制冷剂侧通过薄壁铜圆管与水箱内胆平面的线接触传导到水箱内部的水中，热阻较大，严重影响热量的传导效率，加大压缩机的负荷功率。由于热阻大，为了增强换热性能，冷凝盘管必须盘绕密度高且冷凝系统内制冷剂流程长，压降大，系统经济性差。

对于薄壁铜管构成的冷凝器置于水箱内部的形式，由于冷凝换热器的换热管直接浸泡于水中。由于腐蚀作用，换热器管道容易破裂积垢，制冷剂泄露直接进入水箱，水管积垢后其换热性能也会大幅度下降。锈蚀或微生物繁殖产生的生物粘泥也严重影响生活用水的水质，现阶段欧洲等国家已经不容许热泵热水器采用内盘式结构设计。

由于蓄热材料的蓄热能力比水要高，因此采用蓄热材料对热泵冷凝热的储存比水蓄热要大的多。加装有蓄热模箱的蓄热水箱，在蓄热能力相当的情况下，能有效减少水箱体积，使应用了蓄热模箱技术的热泵热水器结构更加紧凑，同时还具有延长水箱内热水的保温时间的优势。蓄热模箱在放热的过程中，可以起到稳定出水温度、减缓出水温度下降速度的作用。现有蓄热模箱的放置方式主要是置于水箱内部，模箱与水直接接触。模箱置于水箱内部有使水箱内部水温分布更加均匀，与水换热速率更快等优点。但由于直接浸泡水中，仍存在锈蚀破损等影响水质安全的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外盘式冷凝换热器的蓄热水箱，克服现有技术层面上的缺点和不足：在满足用水健康和出水温度的前提下，增强换热效率，降低能源消耗，延长水箱内部水的保温时间，提高系统使用的经济性。

本发明目的通过下述技术方案实现：

一种外盘式冷凝换热器的蓄热水箱，包括外壳、蓄热模箱、蓄热材料、水箱内胆、冷凝换热器和绝热材料，所述蓄热材料填充于蓄热模箱内(蓄热模箱上开有灌注口，用于填装蓄热材料)，绝热材料发泡于外壳与水箱内胆之间，水箱内胆上设有进、出水口；所述蓄热模箱外包于水箱内胆的外壁，所述冷凝换热器外包于水箱内胆的外壁。

当水温高于相变材料温度时，蓄热材料处于吸热状态而且自身温度不断上升，到达相变温度时，相变材料开始融化蓄热且温度稳定不变。当蓄热材料完全融化，其自身温度继续往上升高。当水箱重新加入冷水(使用热水)或者因长时间保温，水的热量散失时，水箱中水温低于相变蓄热材料温度时，蓄热材料开始将之前所储存的热量放出，从而达到预热冷水、稳定出水温度，延长保温时间。通过蓄热技术将用电时间和用水时间匹配起来，从而达到错峰用电、节能环保的目的。

优选地，所述蓄热模箱与水箱内胆一体成型。

优选地，所述冷凝换热器采用盘管式换热器。

优选地，所述盘管式换热器的横截面的形状为D型，使得换热器的换热管道与内胆壁采用面面接触。

优选地，所述冷凝换热器采用微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括两条竖直的进、出口集流管及在两集流管间上下等间距排布的扁管束，所述集流管和扁管束之间相连通，所述扁管束的扁平面与水箱内胆的外壁贴合在一起。水内胆与换热器扁管束接触面间可以涂抹高导热系数材料(如导热硅胶等)增大两者之间的热导率。

优选地，所述冷凝换热器采用一个微通道冷凝器，其中一条集流管的下部设有冷媒出口管，另一条集流管的上部设有冷媒进口管。

优选地，所述冷凝换热器采用两个微通道冷凝器并联而成，两个微通道冷凝器的进口集流管通过冷媒流通管连通，两个微通道冷凝器的出口集流管通过冷媒流通管连通，其中一条冷媒流通管位于集流管的下部，并连通有冷媒出口管，另一条冷媒流通管位于集流管的上部，并连通有冷媒进口管。

优选地，所述蓄热模箱设于水箱上部，所述冷凝换热器设于水箱下部。

优选地，所述蓄热模箱设于水箱上部和下部，所述冷凝换热器设于水箱中部。

优选地，所述蓄热材料的相变温度点在进口与出口水温之间。