一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置的制作方法

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1.本发明涉及电热水器领域，尤其涉及一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置。


背景技术：

2.现有市场上的电热水器有即热式和储水式二大类，即热式的热水器由于功率大，在家庭使用中会存在用电的安全隐患。另一类是储水式热水器，由于储水箱的体积较大，以及其结构设计中为防止内胆腐蚀，会需要安装镁棒来克服金属电加热棒的结水垢，以及水箱内胆的腐蚀问题。用于防止水箱内胆腐蚀的镁棒，其使用的电位一般在-1.7左右，这么高的电位会使水箱内胆和加热管电位骤增形成过保护，造成在水箱内胆和加热管周围富集大量离子，加速水垢的产生，由于镁棒在1-2年内会逐渐消耗殆尽，水箱内胆逐渐开始腐蚀，金属电加热棒会结水垢，最终导致水箱漏水。金属电加热棒包裹结水垢后，会影响到热量的传导效率和引发安全事故，长期使用这样的水洗浴，容易引发皮肤炎、湿疹、皮肤癌等皮肤疾病。
3.其中即热式热水器从加热器来分类：有金属的和非金属的加热器，现有的非金属加热器都是采用石英玻璃管单向发热，镀膜层在石英玻璃管外面，管内是水路的通路和石英玻璃管发热体做热交换，由于石英玻璃管发热体升温快热量大，管内的水只能够带走约70％左右热能，还有大于30％的辐射热能被浪费掉了。因此，为解决现有上述二类电热水器和加热器所存在的技术缺陷，改善人们的用电安全和用水健康，提高人们的生活品质，本发明的一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，显得尤为重要和有实际的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了实现上述目标和技术应用，提供一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置。
5.本发明的技术方案是：
6.一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，包括热水器外壳体、保温隔离层、内胆壳体、石墨烯碳纳米加热管、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板、外镀膜加热管上下盖板、硅胶密封垫、温度传感器、热交换盘管、石墨烯碳纳米加热管保护壳体、相变蓄能介质、以及电路控制系统等所组成，所述的热交换盘管是一个需要做冷热水交换的进水通路，设置有进水口和出水口，热交换盘管可以是金属管或金属波纹管，并且与石墨烯碳纳米加热管保护壳体中的水路，构成一个预热和循环加热的通路，设有冷水进水口和热水出水口，所述的石墨烯碳纳米加热管是一个二端通透的石英玻璃管，一支是在管壁内侧镀有导电膜和设有电极，另一支是在管壁外侧镀有导电膜和设有电极，所述的内镀膜和外镀膜石墨烯碳纳米加热管与所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体组合成一个加热装置，该加热装置可以设置为单组或n组，所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体设有水路进口和出口，
根据需要可以设置为串联应用或并联应用，所述的内胆壳体中罐装有相变蓄热储能介质，所述的相变蓄热储能介质是一种固/液二相能量转换物质，随冷热温度的变化而改变状态和形态，从固态到液态转变过程中实现蓄热储能和热能的释放，所述的内胆壳体上设置有温度传感器，相变材料罐装孔，过压、过热膨胀保护装置。
7.本发明的有益效果：
8.1、采用热交换排管或盘管连接供水系统，解决了储水式热水器水污染和容易积水垢的问题。
9.2、可以充分利用夜晚的低谷电能，把电热能储存在内胆的相变蓄热介质中，储存的热能留到白天逐渐的释放使用。
10.3、所述的石墨烯碳纳米加热管，采用石墨烯纳米碳内镀膜和外镀膜的组合应用，电热转换效率高，实现水电分离无触电隐患、不易产生水垢延长使用的寿命。
附图说明：
11.图1：内胆壳体3、石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、硅胶密封垫6、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板7、外镀膜加热管上下盖板8、石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、内镀膜加热管电极10、相变材料罐装孔11、冷水进水口12、热水出水口13、内胆壳体上下盖板14、热交换盘管17、温度传感器18、
12.图2：热水器外壳体1、保温隔离层2、内胆壳体3、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板7、外镀膜加热管上下盖板8、相变材料罐装孔11、冷水进水口12、热水出水口13、
13.图3：石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、内镀膜加热管电极10、冷水进水口12、热水出水口13、热交换盘管17、温度传感器18、
14.图4：石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、硅胶密封垫6、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板7、石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、内镀膜加热管电极10、冷水进水口12、内胆壳体上下盖板14、热交换盘管17、
具体实施方式：
15.下面结合附图对本发明作一步的说明：
16.实例是对一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置的描述：参见图1、图2、图3、图4、当热水器上电后，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、开始工作，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、首先会对石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、中的水进行加热，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、工作时所产生的大部分热能，会通过石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、中的水，把热能传导给内胆壳体3、中的相变介质吸收和储存，直至相变介质储存蓄热能达到设置的温度控制点时，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、停止工作，热水器处于待机状态。石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、通电工作的同时，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、管内约有30％的辐射热，会透过石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、传导给管内的水，石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、管内的水处于预热和待用状态。当需要用热水时，设置在内胆壳体3、的热交换盘管17、与石墨烯碳纳米加热管保护壳体9、石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、形成一个多次循环加热的水道通路，冷水通过冷热置换后经热水出水口13、流出供人
们的使用，当使用过程中随着相变介质热能的释放，温度下降到达控温点时，石墨烯碳纳米内镀膜加热管4、石墨烯碳纳米外镀膜加热管5、可以单独加热或组合加热，亦可以根据用户的需求，自动或手动设置工作模式和调控出水的温度需求，加热和储能周而复始的循环工作，本实施示范案例为双组的石墨烯碳纳米管组成的加热装置。
17.优选地，所述的热交换盘管17、设置为金属波纹管能够有效地增加换热面积，加快热交换的速度，提高热能效的利用率。
18.优选地，所述的石墨烯碳纳米加热管与所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体构成一个加热所装置，该加热装置设置为多组使用，能够更好地满足不同用户的体验需求。
19.优选地，所述的石墨烯碳纳米加热管，采用石墨烯纳米碳内镀膜和外镀膜的组合应用，电热转换效率高，实现水电分离无触电隐患、不易产生水垢延长使用的寿命。
20.优选地，通过智能电路控制系统的流量和温度传感器，实现智能联网应用管理和服务。
21.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述的实施例的变化、变形都将落在本发明的权利要求书的范围内。


技术特征：
1.一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，包括热水器外壳体、保温隔离层、内胆壳体、石墨烯碳纳米加热管、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板、外镀膜加热管上下盖板、硅胶密封垫、温度传感器、热交换盘管、石墨烯碳纳米加热管保护壳体、相变蓄能介质、以及电路控制系统等所组成，其特征在于：所述的热交换盘管是一个需要做冷热水交换的进水通路，设置有进水口和出水口，热交换盘管可以是金属管或金属波纹管，并且与石墨烯碳纳米加热管保护壳体中的水路，构成一个预热和循环加热的通路，设有冷水进水口和热水出水口，所述的石墨烯碳纳米加热管是一个二端通透的石英玻璃管，一支是在管壁内侧镀有导电膜和设有电极，另一支是在管壁外侧镀有导电膜和设有电极，所述的内镀膜和外镀膜石墨烯碳纳米加热管与所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体组合成一个加热装置，所述的内胆壳体上设置有相变材料罐装孔，罐装有相变蓄热储能介质。2.根据权利要求1所述的相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，其特征在于：所述的热交换盘管，石墨烯碳纳米内镀膜加热管，石墨烯碳纳米外镀膜加热管与所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体组合成一个加热装置，该加热装置的水路通路可以设置为串联应用或并联应用。3.根据权利要求1所述的相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，其特征在于：所述的热交换盘管，石墨烯碳纳米内镀膜加热管，石墨烯碳纳米外镀膜加热管与所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体组合成一个加热装置设有水路进口和出口，该加热装置可以设置为单组或n组单独应用或与热交换盘管组合应用。

技术总结
一种相变储能双向加热石英玻璃管热水器及其加热装置，包括热水器外壳体、保温隔离层、内胆壳体、石墨烯碳纳米加热管、内镀膜加热管与保护壳体上下盖板、外镀膜加热管上下盖板、硅胶密封垫、温度传感器、热交换盘管、石墨烯碳纳米加热管保护壳体、相变蓄能介质、以及电路控制系统等所组成，利用相变蓄热储能介质从固态到液态转变过程中蓄热储能特征，实现晚间电能的储存供白天释放使用。所述的石墨烯碳纳米加热管保护壳体设有冷水进水口和热水出水口，所述的热交换盘管、石墨烯碳纳米内镀膜加热管、石墨烯碳纳米外镀膜加热管与石墨烯碳纳米加热管保护壳体组合成一个加热装置，通过设置在相变蓄能介质中的热交换盘管构成一个预热和循环加热的水通路。和循环加热的水通路。和循环加热的水通路。


技术研发人员：陈明初 杨春年 朱东初
受保护的技术使用者：上海纵览智能科技有限公司
技术研发日：2020.04.28
技术公布日：2021/10/28