[发明专利]一种纳米相变储能式热泵热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有纳米相变储能工质的热泵热水器，属于热交换技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对热水器的安全性能、环保要求也越来越高。在宾馆、餐馆、游泳馆等场所，对热水的需求量很大，目前大多采用燃油、燃气甚至燃煤的加热方式生产热水，这对环境造成了巨大污染和破坏，给人类的生存造成了威胁。并且，我国的电力现状形势非常紧迫，目前已经进入全年持续性缺电的状态，绝大部分省市都实施了拉闸限电，因此，研制开发新的既节能又环保的热水器是非常必要的。

自20世纪90年代以来，研究人员开始探索将纳米材料技术应用于强化传热领域，研究新一代高效传热冷却技术。1995年，美国Argonne国家实验室的Choi等提出了一个崭新的概念－纳米流体：即将1-100nm的金属或者非金属粒子悬浮在基液中形成一类新的传热冷却工质，与原纯工质相比，纳米流体的导热系数显著提高，具有极优越的传热性能。

公开号为“CN102297511A”的专利文件公开了一种纳米相变储能式热泵热水器，在换热盘管和内胆之间的空间填充有纳米相变储能材料，纳米相变储能材料是在相变温度为45-90℃的不导电有机蓄热介质（十四酸、石蜡或聚乙二醇）中添加重量百分比为2%的片层纳米石墨。片层纳米石墨的导热系数为160 W/m·K，这导致相变储能箱的传热系数低，热反应时间长，特别是，这种纳米相变储能材料的相变温度为45-90℃，相变材料的稳定性差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种传热系数高，热反应时间短，效率更高，更加节能的纳米相变储能式热泵热水器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种纳米相变储能式热泵热水器，包括相变储能箱，所述相变储能箱内安装有冷凝换热盘管和水路换热盘管，所述冷凝换热盘管的输出端和输入端之间依次连接有膨胀阀、蒸发器和压缩机，所述水路换热盘管的一端连接有冷水进水管，另一端连接有热水出水管，所述相变储能箱内填充有相变温度为50-60℃的纳米相变储能材料，所述纳米相变储能材料的组分及重量份数为：纳米颗粒0.5-2.0份、分散剂0.9-3.6份和相变工质94.4-98.6份。

所述纳米颗粒和分散剂的重量比为1.0:1.8。

所述纳米颗粒选用碳纳米管，所述碳纳米管的内径为2-5nm，外径<8nm，长度为0.5-2μm，纯度>95wt%。

所述分散剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚。

所述相变工质为石蜡。

上述纳米相变储能材料的制作方法为：

1、将上述重量份数的纳米颗粒和分散剂混合，搅拌5分钟至完全溶解。

2、将上步中制得的纳米颗粒和分散剂混合溶液加入到上述重量份数的熔融相变工质中，然后在超声波频率为80KHz、温度为60℃的条件下超声振动2小时，得到纳米相变储能材料。

本发明的有益效果是：本法明的热泵热水器相变储能箱内填充有相变温度为50-60℃的纳米相变储能材料，相变材料潜热值大，相变过程中能吸收大量的热量，相变材料导热系数高，提高了相变储能箱的传热系数，缩短了热反应时间，效率更高，更加节能，能大幅度减少热泵热水器体积，占地面积小，重量轻，使用方便，安装灵活，可广泛应用于生产生活领域，通过纳米相变材料在低峰用电期利用电能产生3-4倍的热量，在高峰用电期将其潜热蓄热释放，实现“移峰填谷”，是一种安全、高效、节能并对环境友好的热水器，可以有效缓解和解决能量供求双方在时间、强度及地点上的不匹配，达到合理利用能源及减轻环境污染等目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的热泵热水器结构示意图。

具体实施方式

参照图1，一种纳米相变储能式热泵热水器，包括相变储能箱4，所述相变储能箱4内安装有冷凝换热盘管8和水路换热盘管9，所述冷凝换热盘管8的输出端和输入端之间依次连接有膨胀阀3、蒸发器1和压缩机7，所述水路换热盘管9的一端连接有冷水进水管5，另一端连接有热水出水管10，蒸发器1处安装有风扇6，风扇6工作，将空气流2吹经蒸发器1换热。

所述相变储能箱4内填充有相变温度为50-60℃的纳米相变储能材料，所述纳米相变储能材料的组分及重量份数为：纳米颗粒0.5-2.0份、分散剂0.9-3.6份和相变工质94.4-98.6份。本发明的分散剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚（TX-10），相变工质为石蜡。