一种水蓄热电暖器论文和设计-刘安全

全文摘要

本实用新型涉及一种水蓄热电暖器，包括壳体，壳体分为上部分壳体和下部分壳体；上部分壳体内设有保温材料、水蓄热体，保温材料紧贴壳体内壁，水蓄热体内灌装特定量的水蓄热介质，内设有电发热管；下部分壳体内设有循环风机、电控组件；电发热管、循环风机都与所述电控组件连接；壳体上部和\/或上部侧边有热风出风格栅，底部和\/或侧边有冷风进风格栅。所述出风格栅为经过风道的冷风经水蓄热体加热后，由出风格栅送入外部空间。本实用新型有益效果：使用低谷电进行供热以降低采暖费用并平衡电网负荷、产品体积小、安装方便、环保操作简便、维护费用低、造价低。

主设计要求

1.一种水蓄热电暖器，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)分为上部分壳体和下部分壳体；上部分壳体内设有保温材料(2)、水蓄热体(3)，保温材料(2)紧贴壳体(1)内壁，水蓄热体(3)内灌装特定量的水蓄热介质，内设有电发热管(9)；下部分壳体内设有循环风机(10)、电控组件(12)；电发热管(9)、循环风机(10)都与所述电控组件(12)连接；壳体(1)上部和\/或上部侧边有热风出风格栅(5)，底部和\/或侧边有冷风进风格栅(11)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：上部分壳体和下部分壳体之间为带有均流通风孔的隔板(13)。

3.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：水蓄热体(3)上端安装有爆破片(4)、安全阀(6)，安全阀(6)的最大工作压力不高于1.1MPa，所述爆破片(4)的爆破压力不高于1.2MPa。

4.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述水蓄热体(3)为钢制空心部件，分为单体结构和\/或多体结构，多体结构的钢制空心部件使用连通管(7)连接，形成一个多体结构组件，该组件在组合过程中预留置风道(8)。

5.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述电控组件(12)设有通电开关和与分别其相连接的温度控制装置、时间控制装置、风机控制装置，所述温度控制装置、时间控制装置与电发热管(9)相连接，所述风机控制装置与循环风机(10)相连接。

6.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述保温材料(2)为耐高温型，厚度10～30mm；紧贴于所述壳体(1)的上部分壳体内壁。

7.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述电控组件(12)配有遥控器。

8.根据权利要求4所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述钢制空心部件的壁厚2～5mm；钢制空心部件距壳体(1)30～100mm。

9.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：风道(8)宽度30～100mm。

10.根据权利要求1所述的水蓄热电暖器，其特征在于：所述水蓄热体(3)内灌装有特定量的水蓄热介质，水蓄热介质的最高温度可达到180℃。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种房间型采暖装置，尤其是涉及一种水蓄热电暖器。

背景技术

民用建筑与工商业建筑采暖方式分为：

大型集中式供热采暖：采用热电厂或其它大型热源厂的热源为大面积建筑供热，其供热面积为数万平方米到数千万平方米，例如：热电厂供热或大型燃煤或燃气锅炉供热的采暖方式；

分布式集中供热采暖：利用中型供热热源站向中等供热面积的建筑区域供热，其供热面积大约为1万平方米到100万平方米左右建筑面积；例如：利用一套安装于热源中心的电蓄热设备及相关管网、阀门、水泵、换热设备等向这种较大型的建筑区域供热。

分散式供热采暖：利用小型供热热源中心或设备集中向数十平方米到一万平方米左右的建筑面积供热。例如利用一套热泵设备和相关管路、阀门、仪表等向这种小型建筑区域供热。

户式供热采暖：为每户人家配置一套供热设备，通过户内的管路为其每个房间提供热量采暖，例如：利用一套家用燃气采暖热水器及相关管路向一个家庭各个房间供热

房间型采暖：为每个房间提供一套或多套完全独立的采暖设备，这类设备主要包括：蓄热式电暖器、电暖风机、电热油汀、发热电缆、电热膜……等。

大城区，主要的供暖方式为前3种，而在其它区域，则主要是后面两种供热方式。

为保护环境，国家在大力推广“清洁取暖”，特别是北方地区城郊、农村居民的散烧煤供热的改造是工作的重点和难点。如前所述的各种房间型采暖设备主要就是为解决这些地区的“清洁取暖”问题的。

蓄热式电暖器与其它几种房间型取暖装置相比，具有：采暖成本低的优点(因为使用价格较低的低谷电供暖，而其它电暖器则需要使用平电、风电)，所以，在目前农村的煤改清洁供热工作中成为主要解决方案之一。目前这种蓄热式电暖器主要是“固体蓄热式电暖器”，而采用高温相变材料的电暖器虽然在市场上有介绍，但尚未成为主流，甚至没有进入应用，原因主要是：高温相变介质获取难度大、造价高。而低温相变蓄热的技术方案也是市场中有介绍的技术，但也没有被广泛应用或没有应用，原因是：蓄热密度较低，导致产品体积较大，成本也高，所以，难以产业化。

目前，已经广泛使用的“固体蓄热“式电暖器已经被广泛使用，其主要特点是：蓄热温度较高，因此，单位体积蓄热介质的蓄热量大，从而有利于减小电暖器产品的体积。然则，这类电暖器仍具有以下不足之处：

首先，尽管蓄热温度高具有有利于减小蓄热产品体积的优势，然而温度越高，则所需要壳体保温材料越厚，以避免出现烫伤以及避免因保温不良而导致放热速度过快的现象，这反过来又加大了产品的总体积，同时也增加了设备的成本(材料成本与工时成本)。

第二，介质材料不可持续，因为制造这种固体蓄热材料(镁砖)的镁矿产资源有限，是受国家控制的资源，这就造成材料价格有持续上升的趋势，甚至最终得不到这种材料；如果改用其它替代材料，则会造成体积大、性能下降等其它不利情况。

第三，成型的蓄热介质“蓄热砖”的制造要求较高的技术含量和成本，也造成设备成本高。

第四，蓄热介质存在性能衰减的问题：蓄热或放热速度会随着蓄放热次数增加而持续下降，这就使设备的使用性能、使用寿命降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种水蓄热电暖器，解决目前蓄热式电暖器所存在的资源不可持续、蓄热温度过高、成本高、产品体积大等问题。其技术方案具体描述如下：

一种水蓄热电暖器，包括壳体，壳体分为上部分壳体和下部分壳体；上部分壳体内设有保温材料、水蓄热体，保温材料紧贴壳体内壁，水蓄热体内灌装特定量的水蓄热介质，部件内设有电发热管；下部分壳体内设有循环风机、电控组件；电发热管、循环风机都与所述电控组件连接；壳体上部和 \/或上部侧边有热风出风格栅，底部和\/或侧边有冷风进风格栅。

为产品配置空气循环风机(轴流风机或离心风机)，风机采用调速控制或采用PWM控制。采用这种控制方式，与目前固体蓄热式电暖器仅采用手动风门控制的方式，有如下好处：

1)自动化程度高，运行过程中，人工参与控制的过程大幅度降低；

2)产品体积更小(手动调节风门装置占用相对较大的空间)；

3)温度控制精度高，避免放热初期放热量过大、放热后期的放热量小的缺点，有利于防止放热初期过度放热，因此有利于节能。

上部分壳体和下部分壳体之间为带有均流通风孔的隔板。

水蓄热体上端安装有安全阀、爆破片，安全阀的最大工作压力不高于 1.1MPa，所述爆破片的爆破压力不高于1.2MPa。所述安全阀是一种安全保护装置，其启闭件受重力作用下处于常闭状态，当蓄热体内的介质压力升高超过规定值时，启闭件开启，并向系统外排放介质来防止蓄热体内压力超过规定数值；所述的爆破片是一种超压泄放装置，在一定温度下，爆破片因两侧压差达到极限值发生强度破坏或失稳，迅速破裂或脱落，从而形成泄放口并排出介质，从而使蓄热体避免出现超压变形，保证蓄热体结构安全；这种所述的安全阀、爆破片也类似于家用电压力锅炉上安装的安全阀、爆破片，具有简单、安全可靠的特点，起到双重安全保护的作用。

由于产品将工作于“带压状态”，为保证安全，在产品上安装压力控制与压力保护装置，具体实施方法如下：

1)安装温度开关，所述温度开关安装于电控组件内，由电发热管将水温传送给温度开关，当水温温度超定设计温度时，停止电加热器工作，这一方面起到节约用电的作用，另一方面防止温度升高所造成的风险。

2)安装压力安全阀、爆破片，部件简单、可靠，对蓄热体进行双重安全保护。

所述水蓄热体为钢制空心部件，分为单体结构和\/或多体结构，多体结构的钢制空心部件使用连通管连接，形成一个多体结构组件，该组件在组合过程中预留置风道。

产品结构采用多根管状结构并联且管子的名义直径小于150mm的部件方式(管子的形状可以是圆管、椭圆管、方管等)，且管材采用小直径管材，这样带来如下好处：

1)可以避免压力容器监检方面的制造和运营成本(实际设计制造时，仍执行压力容器相关标准)。

2)容易采用标准化的管材，材料成本低、制造成本低。

3)容易设计、制造成为类似于传统暖气片的外观，这就有利于用户快速接受该产品。

所述电控组件设有通电开关和与分别其相连接的温度控制装置、时间控制装置、风机控制装置，所述温度控制装置、时间控制装置与电发热管相连接，所述风机控制装置与循环风机相连接。循环风机、各控制装置安装于整个产品的下部，使其始终处于室内温度环境中，从而可以最大程度地避免水蓄热装置高温的影响，并减少对这两个装置的保温需求。

为产品配置智能控制器，对产品进行全面的控制和保护，具体控制功能包括但不限于：

1)水温温度控制：配置水温温度开关，当水温达到设计温度时，停止电加热器工作，一方面可以降低用电，另一方面也起到安全保护作用。

2)房间温度控制：配置房间空气温度传感器，用于感知房间空气温度，当房间空气温度达到设定时。

3)定时控制：利用该电脑控制器可以设定电加热器的工作时间，使电加热器仅在电价较低的时间段运行。

4)风机调风控制：根据房间空气温度传感器的信号控制风机的转速，当房间温度偏高时，降低风机转速，以降低风量，进而减小热量的释放速度；反之，则加快热量释放速度。最终实现房间温度的精确控制，提升房间空气温度舒适度。

所述保温材料为耐高温型，厚度10～30mm；紧贴于所述壳体的上部分壳体内壁。

所述电控组件配有遥控器。

所述钢制空心部件的壁厚2～5mm；钢制空心部件距壳体30～100mm。

风道宽度30～100mm。

所述水蓄热体内灌装有特定量的水蓄热介质，水蓄热介质的最高温度可达到180℃。

蓄热介质采用高温水，以利用水的高比热容特性，以有利于缩小蓄热电暖器的体积；采用水作为蓄热介质，与传统的采用固体蓄热介质、相变蓄热介质相比，可以大幅度降低造价。

水蓄热介质的工作温度在130～180℃之间，在这个温度区间，可以有优化的技术经济性能。特别是在其中的两个设计温度下，具有更好的技术经济性能，第一个设计蓄热温度为接近于0.6MPa设计压力的温度，例如158℃，第二个设计蓄温度温度为接近于1.0MPa设计压力的温度，例如：179℃。在这两个设计温度下，具有接近最好的优化技术经济性能，因为可以使用标准化、大批量生产的材料，这就有利于降低成本并保证质量、可靠性、安全性。如果温度降低到100到约130℃之间，最终产品的成本可能会更低，但产品的体积偏大，不是优化的选择。蓄热温度尽管可以超过180℃，例如蓄热到 200℃，但设计压力却提升到1.6MPa，相对于179℃左右的设计，蓄热温度仅提高了20℃(蓄热能力提升14％左右)，设计压力却提升了60％，这同时也会增加其它方面的费用。

由于蓄热温度只有130℃～180℃，与固体蓄热方式的500～700℃左右的蓄热温度相比，由于温度大幅度降低，保温隔热材料的投资可以大幅度下降；所需要的保温材料的安装空间也大下度减少。最终使产品的总体积小于固体蓄热方式。

进一步的，加热装置采用循环的管状电加热装置。

使用时，房间的空气从位于下部的进风格栅引入，经过上部、下部之间安装的空气均流孔板后，顺各蓄热管之间的空间向上部流动，然后下位于顶部位置的出风格栅孔流出。空气流经蓄热管之间的空间时，被蓄热水管加热，从而使蓄热水管内部的热量释放到房间内部，通过控制器和风机对循环风量的控制，最终使房间空气的温度稳定在所需要的范围。出风格栅出风格栅

本实用新型提供的水蓄热电暖器，在电价较低时段(一般为电力低谷时段)通电供热的同时将热能储存在水蓄热体之中，在峰电价较高(一般为电力负荷平段、峰段)时断电，并将热能释放出来，向外部空间持续释放热量，采用这种方式，可使采暖运行费用降低。

附图说明

图1为本实用新型的水蓄热电暖器装置剖面示意图；

图2为本实用新型的水蓄热电暖器的外观侧面图；

图3为本实用新型的水蓄热电暖器的气流流程示意图。

图中标号：1-壳体；2-保温材料；3-水蓄热体；4-爆破片；5-热风出风格栅；6-安全阀；7-连通管；8-风道；9-电发热管；10-循环风机；11-冷风进风格栅；12-电控组件；13-隔板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

本实用新型公开了一种水蓄热电暖器，如图1所示，包括壳体1、保温材料2、水蓄热体3、爆破片4、热风出风格栅5、安全阀6、电发热管9、循环风机10、冷风进风格栅11、电控组件12。如图2所示，壳体1的上部和\/或上部侧边有热风出风格栅5，底部和\/或侧边有冷风进风格栅11。

水蓄热电暖器的壳体1为长方体结构，分为上下两部分，两部分之间为带有均流通风孔的隔板13，将水蓄热电暖器进行了功能分区。

下部分壳体内设有循环风机10、冷风进风格栅11、电控组件12，循环风机10与所述电控组件12连接；电控组件12设有通电开关、温度控制装置、时间控制装置、风机控制装置；电控组件12配有遥控器。冷风进风格栅处设有循环风机，循环风机10将冷风从进风格栅11吸入，并送入风道8 内。通过使用风机实现强制对流散热时，可以使散热结构简化，从而降低产品的造价。

上部分壳体内设有保温材料2、水蓄热体3、爆破片4、热风出风格栅5、安全阀6、电发热管9，保温材料2紧贴壳体1的壳体上部分内壁，保证保温效果，减少热量损失，保温材料为耐高温型，厚度10～30mm，主要目的是避免热量不受控释放，同时避免壳体外部温度过高而造成烫伤风险。

所述水蓄热体的部件上端安装安全阀和爆破片，以避免异常情况下水蓄热体承受过高压力而造成风险。所述爆破片的安装位置选择在壳体可以保护的位置，在异常情况下，如果安全阀或爆破片出现保护动作，则释放出来的水汽不会直接到达房间内人员会到达的区域。

水蓄热体3为钢制空心部件，安装于上部分壳体内中间位置，钢制空心部件距壳体30～100mm，钢制空心部件上设置支撑件，在支撑壳体的同时保持一定距离，并做为风道8的一部分；所述钢制空心部件分为单体部件和多体部件两种，单体部件为单个钢制空心部件，部件距壳体30～100mm，部件上设置支撑件，在支撑壳体的同时保持一定距离，并做为风道8；多体结构的钢制空心部件使用连通管7连接，形成一个多体结构组件，多体结构组件之间设有风道8，风道的截面尺寸根据电暖器容量大小而定。在本实施例中，水蓄热体为双体钢制空心部件，双体部件使用连接管7连接。

部件内灌装特定量的水蓄热介质，部件内设有电发热管9，电发热管9 的电源线和温控线与所述电控组件12连接，工作时，水的最高温度可达到 180℃。水蓄热体3部件上端安装的爆破片4、安全阀6为安全装置；热风出风格栅5为经过风道8的冷风经水蓄热体3加热后，由热风出风格栅5 送入外部空间。

本实用新型在使用时如图3所示：

在电价较低时段(一般为电力低谷时段)，通过电控组件12开启边蓄边放模式，此时，电发热管9进行通电工作，对水蓄热体3内的低温水进行加热，当水蓄热体3内的低温水加热到设定温度时，电发热管9停止工作。在蓄热的同时，循环风机10通过室内温度的信号由电子控制器控制工作，当室内温度低于设定温度时，循环风机10加大转速，将冷风从进风格栅11 吸入，并送入风道8内，经过风道8的冷风经水蓄热体3加热后，由热风出风格栅5送入室内；当室内温度高于设定温度时，循环风机10降低转速，保持室内处于舒适温度区间内。

在电价较高时段(一般为电力高峰时段)，通过电控组件12开启放热模式，此时，电发热管9停止工作；循环风机10通过室内温度的信号由电子控制器进行控制工作，当室内温度低于设定温度时，循环风机10加大转速，将冷风从进风格栅11吸入，并送入风道8内，经过风道8的冷风经水蓄热体3加热后，由热风出风格栅5送入室内；当室内温度高于设定温度时，循环风机10降低转速，保持室内处于适宜温度区间内。

其中本设备具有的两种工作模式，边蓄边放模式和放热模式如下所述：

边蓄边放模式：工作在电力负荷低谷时段，在蓄热的同时也向房间释放热量，电加热器和循环风机会同时工作。通过适当配置电加热功率和水容量，可以使该设备在边蓄边放模式下，即保证房间所需的热量，同时还能将水的温度升高到控制温度(130到180℃)。在该时间段内，电加热器按设定的目标水温进行工作，即：温度达到设定水温上限时，停止工作，降低到设定水温下限时重新启动工作。

放热模式：电加热器停止工作(加热)，仅循环风机工作。放热模式一般运行在非电力低谷时间段。

进一步的，在电子控制器中，可以设定两种工作模式下的运行起止时间，实现自动运行。也可以在必要时手动运行，以适应某些情况下由于设备选型不当情况下或其它某些特殊应用情况下，需要设备在非电力低谷时段工作的需要。

可见，本实用新型提供的水蓄热电暖器，在低谷电价通电供热的同时将热能储存起来，在高峰电价时断电，并将热能释放出来，向外部空间持续供热，节省运行费用，环保节能、操作简便、维护费用低。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种水蓄热电暖器论文和设计

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