ЭЛЕКТРООТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С АККУМУЛЯЦИЕЙ ТЕПЛА

Полезная модель относится к области электрооборудования для отопления помещений сельскохозяйственного назначения, в частности для производственных, животноводческих и культивационных помещений.
При использовании пониженного тарифа (например, ночного) на электроэнергию, эффективны теплоаккумулирующие электроотопительные приборы (ТАУ), которые подключают к сети только в часы «провалов» суточных графиков нагрузок питающих подстанций. За время подключения к электрической сети тепловой аккумулятор заряжается, а в часы максимальной нагрузки - разряжается, т.е. отдает накопленное тепло в обслуживаемое помещение.
Известны электрообогревательные панели или блоки, изготовленные из бетона с магнезитовым заполнителем или других подобных материалов и встроенным электронагревателем (патенты SU 1746858, SU 1764594). В таких конструкциях теплоотдача осуществляется от наружных поверхностей прибора путем излучения и естественной конвекции. Разрядка прибора происходит статически без регулирования по мере естественного остывания сердечника (см. статью Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Теплоаккумулирующие электрообогреватели» в журнале «Техника в сельском хозяйстве» 1981 г., №2, стр. 28…29).
Подобная нерегулируемая теплоотдача не увязана с тепловыми потребностями помещения и не всегда эффективно поддерживает требуемую в нем температуру.
Известны экспериментальные разработки электрических теплоаккумуляторов сельскохозяйственного назначения, выполненные из жароупорного бетона с магнезитовой крошкой (ГНУ ВИЭСХ) и магнезитовых кирпичей (ВНИИЭТО) (см. книгу Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г. «Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства» М.: Энергия, 1980 г., с. 70…75) а также (см книгу В.Н. Расстригин, С.А. Растимешин, С.С. Трунов и др. «Применение систем и средств электротеплоснабжения в животноводстве» М.: ВНИИТЭИСХ, 1985 г., стр. 22…23).
Однако эти устройства выполнены для подогрева приточного холодного воздуха в системах вентиляции и обеспечения микроклимата коровников, свинарников, обладают большой мощностью и воздухопроизводительностью.
Аккумуляционные электроотопительные приборы выпускаются ведущими европейскими производителями: AEG, Stiebel Eltron, Technotherm, Dimplex, Roos, Vaillant и др. В России - предприятие «Тагил-Технотерм» (г. Екатеринбург) производит установки типа ТН - (патент на полезную модель №36491). Эти установки предназначены для бытовых помещений и не могут нормально эксплуатироваться в сельскохозяйственных помещениях с явно выраженной агрессивной и загрязненной средой.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, у которого разрядка статическая, а теплоотдача - регулируемая (см. Ерошенко Г.П., Спиридонов Α.Α., Глубокий Ю.П. «Результаты эксплуатации распределенных аккумулирующих электроотопителей». - Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства, 1979, вып. 124, с. 18…28.).
Теплоотдача осуществляется за счет устройства в массиве сердечника-теплоаккумулятора вертикальных каналов, через которые проходит нагреваемый воздух. Кроме этого, прибор имеет защитный теплоизолированный кожух, в котором имеются два отверстия: внизу входное и вверху выходное с воздушной заслонкой, с помощью которой осуществляется автоматическое или ручное регулирование потока нагреваемого воздуха и соответственно теплоотдачи прибора. Однако возможности такого регулирования невелики и к концу разрядки теплоотдача такого прибора снижается. Поскольку, во время зарядки теплоаккумулятора от него происходит одновременно и отбор тепла, снижается КПД отопительного прибора.
Недостатками известного электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла являются: ограниченные возможности по аккумулированию тепловой энергии и качеству регулирования температурного режима помещения, неудовлетворительные аэродинамические характеристики прибора (поскольку центр нагрева и центр охлаждения в данной конструкции практически совпадают). Кроме того, в приборах нет нагревательных элементов, работающих на обогрев помещений во время зарядки теплоаккумулятора, что делает их пригодными только для отопления помещений периодического использования.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание энергосберегающего электроотопительного прибора сельскохозяйственного назначения, параметры и режимы работы которого соответствоуют тепловым нагрузкам отапливаемых помещений, способного в течение суток поддерживать в них заданную температуру, обладающего высоким тепловым кпд и аэродинамическими показателями, обеспечивающего снижение энергозатрат до 40%.
В результате использования предлагаемой полезной модели отопительный прибор можно использовать в течение всего времени суток за счет установки в одном корпусе дополнительного конвектора прямого нагрева, при этом повышается тепловой КПД электроотопителя, центр нагрева обоих нагреватлей располагают ниже центра охлаждения, что обеспечивает хорошую естественную тягу прибора, улучшает равномерность охлаждения теплоаккумулятора и создает более комфортные условия обогрева обслуживаемого помещения, не требуются побудительные вентиляторы, также существенно снижаются эксплуатационные издержки (затраты на энергию) на обогрев помещений.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом электроотопительном приборе с аккумуляцией тепла, содержащем теплоаккумулирующий сердечник, электронагреватели, входное и выходное отверстия, теплоизолированный корпус, в теплоизолированном корпусе установлена теплоизолированная стенка, образующая две камеры, соединенные между собой воздушным каналом, в одной из которых расположен теплоаккумулирующий сердечник с электронагревателями, а в другой установлен электроконвектор прямого действия с электронагревательными элементами и выполнено входное отверстие для подачи холодного воздуха, причем в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла.
Электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла содержит: теплоизолированный корпус 1, внутри которого размещены две камеры 2 и 3, разделенные теплоизолированной стенкой 4, и соединенные между собой воздушным каналом 5, теплоизоляцию 6, теплоаккумулирующий сердечник 7 с электронагревателями 8, установленные в камере 2, причем высота h теплоаккумулирующего сердечника 6 не превышает половины высоты Η корпуса прибора 1; для циркуляции воздуха в камере 2 имеются входное отверстие 9 с установленной в нем регулируемой воздушной заслонкой 10, воздушный канал 5 с установленной в нем регулируемой заслонкой 11, в камере 3 выполнены входное отверстие 12 и выходное 13, а также расположен электроконвектор прямого нагрева 14 с электрическими нагревательными элементами 15.
Принцип действия прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14.
Работает электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла следующим образом.
При включении электронагревателей 8 нагревается теплоаккумулирующий сердечник 7, в котором происходит накопление тепловой энергии (зарядка) в период действия пониженного ночного тарифа. При этом воздушная заслонка 10 закрывает входное отверстие 9 и циркуляции воздуха в камере 2 не происходит. Обогрев помещения осуществляется с помощью электроконвектора прямого нагрева 14 путем подключения к сети его электрических нагревательных элементов 15 также в период действия пониженного ночного тарифа.
По окончании действия ночного тарифа, электронагреватели 8 и электрические нагревательные элементы 15 отключаются от питающей сети, открывается регулируемая воздушная заслонка 10 и теплоаккумулирующий сердечник 7 начинает подогревать воздух, проходящий за счет естественной тяги, образующейся в камере 2. Регулируемая заслонка 11 при этом приоткрыта на малый угол, пропуская небольшое количество горячего воздуха, который смешивается в верхней части камеры 3 с потоком воздуха поступающего через входное отверстие 12 камеры 3. Выходящий через выходное отверстие 13 из электроотопительного прибора воздушный поток имеет заданную температуру.
По мере отдачи тепла и остывания аккумуляционного сердечника 7 регулируемая заслонка 11 автоматически приоткрывается на больший угол и в камеру 3 из камеры 2 через воздушный канал 5 подается уже большее количество горячего воздуха, но нагретого до более низкой температуры, где и происходит его смешивание с холодным воздухом, поступающим через входное отверстие 12. При этом объем циркулирующего через отопительный прибор воздуха практически не меняется. Этот принцип смешивания потоков горячего и холодного воздуха в верхней части камеры 3, делает более равномерным процесс охлаждения теплоаккумулирующего сердечника 7 и поддерживает заданный воздушный поток определенной температуры на выходе из отопительного прибора.
В таком режиме отопительный прибор будет работать до начала следующего цикла зарядки теплоаккумуляционного сердечника, т.е. когда начнет действовать пониженный тариф на электроэнергию.
Прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14 расположены ниже центра охлаждения (h≤1/2H). Это важно, поскольку улучшается естественная тяга, что способствует лучшему обдуву аккумулирующего сердечника и электронагревательных элементов.