專利名稱：帶廢熱回收功能的半導(dǎo)體熱電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種洗浴用電熱水器，特別是一種可對淋(洗)浴后的廢熱水的
余熱進行回收利用、并采用半導(dǎo)體熱電模塊進行繼后加熱的電熱水器。
背景技術(shù)：
目前普遍采用的電熱水器，無論是貯熱式熱水器、還是快熱式熱水器都是直接通 過電阻類元器件、如電熱管等直接將電能轉(zhuǎn)換為熱能對洗浴用水進行加熱；前者加熱時間 長、熱損失較大且用水量受限；而后者卻存在功率負(fù)荷大、往往需另設(shè)專用電路；且兩者的 加熱器(管)均置于水中，一旦絕緣層受損(如開裂等)漏電，即會發(fā)生危險性事故。針對 上述弊病在公告號為CN2558919Y、發(fā)明名稱為《半導(dǎo)體熱電熱水器》的專利文獻中公開了一 種可利用廢熱水中部分余熱的熱管加半導(dǎo)體熱電模塊的電熱水器。該熱水器采用熱管傳導(dǎo) 技術(shù)與熱電熱泵相結(jié)合，即在加熱段全部采用半導(dǎo)體熱電模塊加熱，而在廢水盒(池)內(nèi)設(shè) 置熱管蒸發(fā)段、在兩熱電模塊的吸熱端之間設(shè)冷凝段，利用洗浴后的廢熱水在蒸發(fā)段將熱 管內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)汽化，汽化后的工質(zhì)蒸汽進入與半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)吸熱端緊貼的熱 管冷凝段內(nèi)放出熱量并將其傳至設(shè)于換熱器內(nèi)的放熱端以加熱洗浴用水；該技術(shù)雖然具有 致熱系數(shù)達2. 0左右、可節(jié)能50%及無安全隱患等特點，但由于在余熱回收部分采用熱管 系統(tǒng)、在加熱段全采用半導(dǎo)體熱電模塊加熱，而存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)成本及運行成本較高， 余熱回收及熱效率較低、且其效率隨加熱溫差的升高而降低等弊病。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術(shù)存在的弊病，改進設(shè)計一種帶廢熱回收功能的 半導(dǎo)體熱電熱水器，以達到結(jié)構(gòu)簡單、余熱回收及熱效率高，生產(chǎn)成本及運行成本低、且使 用安全可靠等目的。 本實用新型的解決方案是在背景技術(shù)基礎(chǔ)上，將原在廢熱水盒(池)內(nèi)設(shè)置熱管 蒸發(fā)段、在兩熱電模塊的吸熱端之間設(shè)冷凝段的方式，改為在廢熱水池內(nèi)設(shè)置一 (污)水 泵、首先將廢熱水池內(nèi)的廢熱水抽入熱交換腔進行傳導(dǎo)換熱以回收廢熱水中的高溫段熱 量，然后再通過半導(dǎo)體熱電模塊的熱泵作用，從已經(jīng)降溫的廢熱水中抽取熱能，用來進一步 加熱洗浴用水，從而大量減少了半導(dǎo)體熱電模塊的使用量、降低了成本，同時隨加熱溫差的 增大，直接換熱所占比重加大，總的致熱效率將進一步提高。因此，本實用新型包括殼體，設(shè) 于殼體內(nèi)的半導(dǎo)體熱電模塊加熱單元組，廢熱水池及設(shè)于其內(nèi)的回收裝置，噴頭以及含冷 水輸入管、熱水輸出管、廢熱水排放管在內(nèi)的水管系統(tǒng)，關(guān)鍵在于在殼體內(nèi)的半導(dǎo)體熱電模 塊加熱單元組與冷水(冼浴用水)進水管之間還設(shè)有一組采用傳導(dǎo)換熱的帶冷水及廢熱水 腔體的熱交換腔組，設(shè)于廢熱水池內(nèi)的回收裝置為水泵或污水泵，而半導(dǎo)體熱電模塊加熱 單元則含冷凝腔、加熱腔及位于兩者之間并與兩者固定成一體的半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)； 冷水(冼浴用水)進水管與熱交換腔內(nèi)的冷水腔的進水口連接，其出水口通過連通管與下 一級冷水腔的進水口連接，依次串連直至最后一級冷水腔的出口、則通過連通管與第一級加熱單元中的加熱腔進水口連接、其出水口與下一級加熱腔的進水口連接，依次串連直至 最后一級加熱腔的出水口后、直接經(jīng)熱水輸出管與噴頭連接；第一級熱交換腔內(nèi)的廢熱水 腔進水口則通過廢熱水輸入管與設(shè)于廢熱水池內(nèi)的水泵或污水泵連接以輸入廢熱水，其出 水口通過連通管與下一級廢熱水腔進水口連接，依次串連直至最后一級廢熱水腔的出水口 后、通過連通管與最后一級加熱單元冷凝腔的進水口連接，其出水口與前一級加熱單元冷 凝腔的進水口連接，依次串連直至第一級加熱單元冷凝腔的出水口后通過廢熱水出水管排 放。 上述采用傳導(dǎo)換熱的帶冷水及廢熱水腔體的熱交換腔，其中的換熱片為H型平板 換式換熱片，換熱片兩側(cè)翅片分別設(shè)于冷水及廢熱水腔體內(nèi)。而所述含冷凝腔、加熱腔及 位于兩者之間并與兩者固定成一體的半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)的加熱單元，其中半導(dǎo)體熱 電模塊的吸熱面與冷凝腔、放熱面與加熱腔內(nèi)的熱交換片分別通過導(dǎo)熱硅膠緊密粘結(jié)成一 體。 本實用新型由于在采用熱電模塊加熱前，首先將廢熱水池內(nèi)的廢熱水抽入熱交換 腔內(nèi)進行傳導(dǎo)式換熱的方式，將高溫段的廢熱水與輸入的冷水(冼浴用水)陸續(xù)進行熱交 換以提高其溫度(即預(yù)熱輸入水)，然后在通電后的半導(dǎo)體熱電模塊的熱泵作用下，再陸續(xù) 從已進行熱交換后的廢熱水中抽取熱能、進一步加熱洗浴用水，從而大量地減少了半導(dǎo)體 熱電模塊的使用量、降低了成本，提高了總的熱效率。本實用新型致熱系數(shù)可達2.5、節(jié)能 60 %左右，與同規(guī)格背景技術(shù)電熱水器相比可節(jié)省35 50 %的熱電模塊。因而具有結(jié)構(gòu)簡 單、余熱回收及致熱效率高，節(jié)能效果顯著，而生產(chǎn)成本及運行成本低、使用安全可靠等特 點。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)及各部件連接關(guān)系示意圖； 圖2為A-A視圖； 圖3為B-B視圖。 圖中1.冷(冼浴用)水進水管，1 1、2 1 :連通管，1 2.(冼浴用)熱水輸 出管，2.廢熱水輸入管，2 2.廢熱水出水管，3.熱交換腔，3 1.H型換熱片，3 2.冷水 腔，3 3.廢熱水腔，4 1.冷凝腔，4 2.半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)，4 2. 1.吸熱(冷 凝)片，4 2. 2.加熱片，4 3.加熱腔，5.殼體，6.廢熱水池，6 1.網(wǎng)板，7.水泵，8.噴頭。
具體實施方式
以流量為6L/Min、最高溫升5(TC的電熱水器為例采用2個熱交換腔3及4個含 冷凝腔4 1、加熱腔4 3及半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)4 2在內(nèi)的加熱單元；各類水管 及連通管1、1 1、1 2、2、2 1、2 2均為1/2時不銹鋼管，熱交換腔3(長X寬X 厚)650 X 45 X 50mm， H型換熱片3 1 、每個熱交換腔設(shè)12個，材質(zhì)為鋁板，換熱片兩側(cè)各對 稱設(shè)置14個翅片，每個翅片(高X寬X厚)50X20X 1.5mm，翅片之間間隔為2mm;各加熱 單元設(shè)12個型號為TEC1-19913、(高X寬X厚)50 X 50 X 4. Omm、功率均為250W、電流9A 的半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)，冷凝腔4 1、加熱腔4 3(長X寬X厚)650X45X54mm、兩 個腔內(nèi)與各半導(dǎo)體熱電模塊(芯片)4 2對應(yīng)設(shè)置15個(高X寬X厚)50X18X1.5mm翅片的鋁質(zhì)熱交換片4 2. 1及4 2. 2、并分別與半導(dǎo)體熱電模塊4 2的吸熱面及加熱 面通過導(dǎo)熱硅膠緊密粘結(jié)成一體。 本實施方式中熱電模塊采用混聯(lián)連接，然后與直流電源串聯(lián)；熱電模塊當(dāng)工作在 最大電流的70% 、最高溫升為50°C時，比同規(guī)格背景技術(shù)節(jié)省2/5的熱電模塊；由于熱電模 塊工作在最大電流的30%時效率最高，因此、當(dāng)系統(tǒng)工作在低溫升、低流量工況時，直接換 熱段更能滿足充分換熱的要求，與此同時熱電模塊致熱段的輸入功率將降低，此時電熱水 器熱效率會更高。
權(quán)利要求一種帶廢熱回收功能的半導(dǎo)體熱電熱水器，包括殼體，設(shè)于殼體內(nèi)的半導(dǎo)體熱電模塊加熱單元組，廢熱水池及設(shè)于其內(nèi)的回收裝置，噴頭以及含冷水輸入管、熱水輸出管、廢熱水排放管在內(nèi)的水管系統(tǒng)，其特征在于在殼體內(nèi)的半導(dǎo)體熱電模塊加熱單元組與冷水進水管之間還設(shè)有一組采用傳導(dǎo)換熱的帶冷水及廢熱水腔體的熱交換腔組，設(shè)于廢熱水池內(nèi)的回收裝置為水泵或污水泵，而半導(dǎo)體熱電模塊加熱單元則含冷凝腔、加熱腔及位于兩者之間并與兩者固定成一體的半導(dǎo)體熱電模塊；冷水進水管與熱交換腔內(nèi)的冷水腔的進水口連接，其出水口通過連通管與下一級冷水腔的進水口連接，依次串連直至最后一級冷水腔的出口、則通過連通管與第一級加熱單元中的加熱腔進水口連接、其出水口與下一級加熱腔的進水口連接，依次串連直至最后一級加熱腔的出水口后、直接經(jīng)熱水輸出管與噴頭連接；第一級熱交換腔內(nèi)的廢熱水腔進水口則通過廢熱水輸入管與設(shè)于廢熱水池內(nèi)的水泵或污水泵連接以輸入廢熱水，其出水口通過連通管與下一級廢熱水腔進水口連接，依次串連直至最后一級廢熱水腔的出水口后、通過連通管與最后一級加熱單元冷凝腔的進水口連接，其出水口與前一級加熱單元冷凝腔的進水口連接，依次串連直至第一級加熱單元冷凝腔的出水口后通過廢熱水出水管排放。
2. 按權(quán)利要求1所述帶廢熱回收功能的半導(dǎo)體熱電熱水器，其特征在于采用傳導(dǎo)換熱 的換熱片為H型平板換式換熱片，換熱片兩側(cè)翅片分別設(shè)于冷水及廢熱水腔體內(nèi)。
3. 按權(quán)利要求1所述帶廢熱回收功能的半導(dǎo)體熱電熱水器，其特征在于所述含冷凝 腔、加熱腔及位于兩者之間并與兩者固定成一體的半導(dǎo)體熱電模塊的加熱單元，其中半導(dǎo) 體熱電模塊的吸熱面與冷凝腔、放熱面與加熱腔內(nèi)的熱交換片分別通過導(dǎo)熱硅膠緊密粘結(jié) 成一體。
專利摘要該實用新型屬于一種帶廢熱回收功能的半導(dǎo)體熱電熱水器，包括殼體，設(shè)于殼體內(nèi)的帶冷水及廢熱水腔的傳導(dǎo)式熱交換腔組及含冷凝腔、加熱腔及半導(dǎo)體熱電模塊的加熱單元組，廢熱水池及設(shè)于其內(nèi)的水泵或污水泵，噴頭以及水管、連接管系統(tǒng)。本實用新型由于首先利用高溫段的廢熱水對輸入的冷水進行預(yù)熱以提高其溫度，然后再經(jīng)加熱單元組進一步加熱，從而大量地減少了半導(dǎo)體熱電模塊的使用量、降低了成本，提高了總的熱效率。本實用新型致熱系數(shù)可達2.5、節(jié)能60％左右，與同規(guī)格背景技術(shù)電熱水器相比可節(jié)省35～50％的熱電模塊。因而具有結(jié)構(gòu)簡單、余熱回收及致熱效率高，節(jié)能效果顯著，而生產(chǎn)成本及運行成本低、使用安全可靠等特點。
文檔編號F24H1/00GK201476255SQ20092016909
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者劉志敬, 曾葆青 申請人:電子科技大學(xué)