本发明专利技术公布了一种纳米相变蓄热材料的热泵热水器。该热水器包括填充纳米相变储能材料的冷凝器、压缩机、节流元件和蒸发器组成。其特征是蒸发器从空气中吸取热量蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过纳米储能式冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了纳米相变储能材料，并储存起来。当用户使用热水时，纳米相变储能材料释放热能将热水管中的水加热。这种装置提高了相变储能材料的传热性能，储能密度大，使相变材料储能和释放的速率加快，从而提高能量储存效率，使相变储能热水器更加节能且适用范围更为广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热水器领域，具体涉及纳米相变蓄热材料的热泵热水器。
技术介绍
能源是人类生存的基础，是经济发展的首要问题。但随着社会的不断发展，能源的需求量不断增大，矿物能源因其储存量减少，节能已经越来越深入人们的生活。而目前国内家庭日常生活中所需要的热水大部分均通过专门的热水器(如电热水器、燃气热水器等) 获得。这些装置都是用高品位的能量来换取同等数量的低品位热量，不符合现代节能的原则。这就使研究开发新型热水器为家庭、宾馆等洗浴用户提供温度为4(T50°C的生活热水显得非常有意义。相变储能材料蓄热热水器，利用逆卡诺原理，压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做工将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入冷凝器与纳米储能材料进行热交换，在冷凝器中被冷凝成液体，释放出的热量，纳米相变储能材料吸收其释放的热量而温度不断上升，升高到一定温度后发生相变。被冷凝的高压低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围环境空气中的热量从而挥发成低压气体， 又被吸收入压缩机中压缩，这样反复转换，从而使相变储能材料完全融化。但是由于传统相变储能材料传热系数低，从而相变储能材料融化和凝固时间过长，降低了相变储能热水器的工作效率，节能效果不明显。这对相变储能热水器的应用和推广都带来了阻碍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统相变储能热水器相变储能材料传热系数不高，使用效率低，节能效果差等缺点，提供一种纳米相变蓄热材料的热泵热水器。本装置一方面采用管翅式换热器，通过采用在传热管外胀套平翅片的方式添加了整体型铝翅片以提高传热系数，另一方面在普通的相变储能材料中添加质量分数为2、的高导热系数的片层纳米石墨， 进一步提高储能材料的传热系数，加快其融化和凝固的循环速率，以实现节能的目的。本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种体积小，重量轻，使用方便，安装灵活、 传热系数高、能效比高的纳米储能材料相变蓄热热水器。这种装置主要是提高相变储能材料的传热性能，使相变材料储能和释放的速率加快，从而提高能量储存效率，使该装置更加节能且适用范围更加广泛。为解决以上问题，本专利技术的技术方案是纳米相变蓄热材料的热泵热水器，包括冷水进水管1、热水出水管4、相变储能箱5、压缩机11、热力循环管12、控制器13、蒸发器14、节流装置16、风扇和过滤干燥器17 ；所述相变储能箱5包括内胆8和外壳，内胆中设有换热盘管10，所述换热盘管10和内胆之间80% 的空间填充有纳米相变储能材料；所述换热盘管10由冷凝换热盘管21和热水换热盘管22 组成，冷凝换热盘管21和热水换热盘管22交替排列，冷凝换热盘管21的两端为冷凝剂入口 18和冷凝剂出口 19，冷凝剂入口 19通过热力循环管12依次与压缩机、蒸发器14、节流装置16和过滤干燥器17连接，过滤干燥器17再连接到冷凝剂出口 19 ；热水换热盘管22的两端分别连接冷水进水管1和热水出水管4 ；所述控制器13通过导线分别与压缩机11的电机电源电路、风扇15的电机电源电路相连以及设在纳米相变储能材料中的温度传感器 20相连，所述纳米相变储能材料是在相变温度为45 90°C的不导电有机蓄热介质中添加片层纳米石墨，纳米相变储能材料中片层纳米石墨的重量百分比为洲。所述纳米相变储能材料的制备方法为将可膨胀石墨在70°C 80°C干燥8 10h，再微波加热15 20s，膨胀为膨胀石墨，将该膨胀石墨加入到乙二醇中，混合均勻；球磨8 10h，然后将球磨后的悬浮液过滤、干燥，得到片层纳米石墨，在不断搅拌下加入到液态的、相变温度为45 90°C的不导电有机蓄热介质中，并加入表面活性剂。所述相变温度为45 90°C的不导电有机蓄热介质为十四酸、石蜡或聚乙二醇。在换热盘管10外通过胀套平翅片的方式安装有平翅片23，形成整体型的翅片管， 以提高传热系数。所述节流装置16为膨胀阀或毛细管。所述温度传感器20为钼电阻温度传感器。所述相变储能箱5为铝制、不锈钢质或钢质箱体。所述冷凝换热盘管21是由若干组盘管并联构成，优选由三组盘管并联，每一组盘管是由若干个U形管串联而成，盘管中的流动方向是由上至下，再由下至上折返流动，热水换热盘管22连接冷水进水管1的管路上安装有单向阀2 ；连接热水出水管4的管路上安装有截止阀3 ；压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做工将制冷剂压缩成高温高压气体，该高温高压气体在冷凝器中被冷凝成液体，释放出的热量，纳米相变储能材料吸收其释放的热量而温度不断上升，最后完全融化。需要供应热水时，冷水进入相变储能箱，与融化的纳米相变材料进行热传递，相变材料降温、凝固释放出大量的热量(主要是潜热)使水温快速达到要求。与现有设备和技术相比，本专利技术的有益效果有1、本专利技术储热箱中通过采用在传热管外胀套平翅片的方式添加了整体型铝翅片，增大了换热面积，传热效率提高。能够更加快速的将水温升高到要求温度；2、本专利技术采用纳米相变储能材料，解决了传统相变材料导热系数低、传热性能差的问题，有效地加快了相变储能材料熔化和凝固的速率；当添加质量分数为m的片层纳米石墨时，相变储能材料的热物性最佳，其液体导热速度提高78%，固体导热速度提高52%。3、本专利技术中采用相变储能材料作为2次热源，解决了直接用电加热水有可能导致漏电的危险，安全系数较高；4、本专利技术由于相变储能箱体积比传统水箱小，且承压小，能设计成方形、圆形等各种形状，可以更好的与建筑相配合；5、本专利技术中换热管与箱体之间通过钎焊焊接而成，焊接质量高，从而结构紧凑，密闭性尚；6、本专利技术提供了一种外形美观、体积小、承重小，结构简单且价格低廉的纳米储能材料相变蓄热热水器，让人们在生活中更多的享受高科技带来的优势。附图说明图1是本专利技术的纳米储能材料相变蓄热热水器的结构示意图； 图2、3是相变储能箱中的冷凝换热盘管和热水换热盘管的结构示意图； 图4是流体流动方式示意图； 图5是翅片管示意图图中1-冷水进水管，2-单向阀，3-截止阀，4-热水出水管，5-相变储能箱，6-外壳， 7-保温材料，8-内胆，9-纳米相变储热材料，10-换热盘管，11-压缩机，12-热力循环管， 13-控制器，14-蒸发器，15-风扇，16-节流装置，17-过滤干燥器，18-冷凝剂入口，19-冷凝剂出口，20-温度传感器，21-冷凝换热盘管，22-热水换热盘管，23-平翅片。具体实施例方式为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施方式对本专利技术做进一步的描述，但是部分的实施方式不限如此。如图1所示，纳米相变蓄热材料的热泵热水器，包括冷水进水管1、热水出水管4、 相变储能箱5、压缩机11、热力循环管12、控制器13、蒸发器14、节流装置16、风扇和过滤干燥器17 ；所述相变储能箱5包括内胆8和外壳，内胆中设有换热盘管10，所述换热盘管10 和内胆之间80%的空间填充有纳米相变储能材料；所述换热盘管10由冷凝换热盘管21和热水换热盘管22组成，冷凝换热盘管21和热水换热盘管22交替排列，冷凝换热盘管21的两端为冷凝剂入口 18和冷凝剂出口 19，冷凝剂入口 19通过热力循环管12依次与压缩机、 蒸发器14、节流装置16和过滤干燥器17连接，过滤干燥器17再连接到冷凝剂出口 19 ；热水换热盘管22的两端分别连接冷水进本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．纳米相变蓄热材料的热泵热水器，包括冷水进水管（１）、热水出水管（４）、相变储能箱（５）、压缩机（１１）、热力循环管（１２）、控制器（１３）、蒸发器（１４）、节流装置（１６）、风扇和过滤干燥器（１７）；所述相变储能箱（５）包括内胆（８）和外壳，内胆中设有换热盘管（１０），其特征在于，所述换热盘管（１０）和内胆之间８０％的空间填充有纳米相变储能材料；所述换热盘管（１０）由冷凝换热盘管（２１）和热水换热盘管（２２）组成，冷凝换热盘管（２１）和热水换热盘管（２２）交替排列，冷凝换热盘管（２１）的两端为冷凝剂入口（１８）和冷凝剂出口（１９），冷凝剂入口（１９）通过热力循环管（１２）依次与压缩机、蒸发器（１４）、节流装置（１６）和过滤干燥器（１７）连接，过滤干燥器（１７）再连接到冷凝剂出口（１９）；热水换热盘管（２２）的两端分别连接冷水进水管（１）和热水出水管（４）；所述控制器（１３）通过导线分别与压缩机（１１）的电机电源电路、风扇（１５）的电机电源电路相连以及设在纳米相变储能材料中的温度传感器（２０）相连，所述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中添加片层纳米石墨，纳米相变储能材料中片层纳米石墨的重量百分比为２％。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪南，徐婷，朱冬生，巨小平，梁玉萍，叶为标，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81
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