АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОДЯНАЯ ОТОПИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

2
Полезная модель относится к отопительной технике, в частности, к автономным электрическим водяным отопительным системам, позволяющим отапливать помещения различного назначения площадью до 120 м.
Известные из уровня техники автономные отопительные системы, включающие отопительные котлы и подсоединенные к ним отопительные приборы, характеризуются большим расходом потребляемой энергии, низким КПД и высокой стоимостью [Проспект ЗАО «СЭЗ-ЭНЕРГО» «Отопительные приборы»].
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является автономная электрическая водяная отопительная система, в состав которой входит водяной электрический котел, включающий вертикальный кожух с установленным в нем электронагревателем, и подсоединенный к котлу обогревательный прибор [Проспект завода «ТЕПЛОМАШ», г.Днепропетровск «Котел электрический отопительный». 01.06.2002].
Недостатком данной отопительной системы является, прежде всего, большой расход электроэнергии. Например, для отопления помещений площадью 120 м2 требуется электрический отопительный котел мощностью 9 кВт/час, при этом система может подключаться только к электросети напряжением 380 В, что ведет к перегрузке электросети и снижению надежности и работоспособности электрических подстанций, что особенно ощутимо в сельской местности. Подобная система может быть работоспособна только в комплекте с насосом и электродвигателем, причем подключение к отопительным приборам осуществляется через разветвленную систему труб, результатом чего является высокая ее себестоимость из-за высокой энергоемкости и металлоемкости. Кроме того, система сложна в монтаже.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании высокоэффективной компактной автономной электрической водяной отопительной системы, не требующей больших затрат на изготовление котла и монтаж всей системы, которая характеризовалась бы пониженным расходом потребляемой энергии, экономией металла на монтаж и простотой самого монтажа.
Поставленная техническая задача решается тем, что в автономной электрической водяной отопительной системе, содержащей водяной электрический котел, представляющий собой емкость, состоящую из вертикального кожуха с дном, верхней и
боковой крышками, тепловой электронагреватель и подсоединенный к котлу обогревательный прибор, согласно полезной модели, в верхней крышке кожуха котла выполнено отверстие, концентричное верхнему отверстию установленного внутри кожуха вертикального трубчатого корпуса с присоединенными к его боковой стенке, по крайней мере, двумя горизонтально расположенными параллельными патрубками, проходящими наружу сквозь отверстия в боковой крышке кожуха и соединяющими полость корпуса котла с полостью обогревательного прибора, в дне корпуса выполнены отверстия под трубчатые концы вмонтированного в корпус трубчатого теплового электронагревателя U-образной формы, причем тепловой электронагреватель установлен в корпусе таким образом, что расстояние между наружными поверхностями трубок теплового электронагревателя на прямолинейной части их длины и участками непосредственно обращенной к ним внутренней поверхности корпуса составляет до 0,03, а расстояние между обращенными друг к другу наружными поверхностями трубок концов теплового электронагревателя в зоне отверстий в дне корпуса составляет до 0,08 высоты теплового электронагревателя, патрубки для подсоединения обогревательного прибора имеют одинаковый размер и расположены в боковой стенке корпуса и боковой крышке кожуха по их высоте с межцентровым расстоянием, которое составляет до 0,7, а расстояние между нижним патрубком и дном корпуса составляет до 0,05 высоты корпуса, причем между дном корпуса и дном кожуха предусмотрено пространство под устройства крепления концов теплового электронагревателя в корпусе при его монтаже.
Концы патрубков для соединения с обогревательным прибором могут иметь резьбу.
Верхний торец трубчатого корпуса может быть установлен заподлицо с наружной поверхностью верхней крышки кожуха.
Автономная электрическая водяная отопительная система может быть снабжена системой автоматического терморегулирования.
Котел может быть снабжен дополнительной парой патрубков для подсоединения дополнительного обогревательного прибора.
Размещение внутри кожуха котла вертикального трубчатого корпуса с верхним отверстием, концентричным отверстию в верхней крышке кожуха, и с присоединенными к его (корпуса) боковой стенке, по крайней мере, двумя горизонтально расположенными параллельными патрубками одинакового размера, проходящими наружу сквозь отверстия в боковой крышке кожуха и соединяющими полость корпуса котла с полостью обогревательного прибора, обеспечивает компактность конструкции и возможность использования корпуса, в котором вмонтирован трубчатый тепловой электронагреватель
(ТЭН) U-образной формы в качестве расширительного бачка, что непосредственно влияет на снижение металлоемкости конструкции всей системы отопления, снижая ее стоимость. Кроме того, компактность конструкции обеспечивается также за счет того, что патрубки являются одновременно средством крепления корпуса в кожухе котла и средством его соединения с обогревательным прибором.
При предложенном расположении ТЭНа в корпусе, когда расстояние между наружными поверхностями трубок ТЭНа на прямолинейной части их длины и участками непосредственно обращенной к ним внутренней поверхности корпуса составляет до 0,03 а расстояние между обращенными друг к другу наружными поверхностями трубчатых концов ТЭНа в зоне отверстий в дне корпуса составляет до 0,08 высоты ТЭНа, соответственно, а также при использовании патрубков одинакового размера и их расположении в боковой стенке корпуса и боковой крышке кожуха по их высоте с межцентровым расстоянием до 0,7 и расстоянием между нижним патрубком и дном корпуса до 0,06 высоты корпуса, соответственно, создаются условия, при которых корпус с ТЭНом функционирует подобно насосу, выталкивающему нагретый теплоноситель в обогревательный прибор через верхний патрубок; при этом достижение требуемой температуры в системе (40-75°С) обеспечивается в сравнительно короткий промежуток времени и при наличии сравнительно небольшого количества (6 л.) теплоносителя в корпусе котла, когда в считанные минуты ТЭН (1-2 кВт), подключенный к источнику питания 220В, нагревает контактирующий с ним теплоноситель, который в малом объеме корпуса котла под естественным давлением устремляется через верхний патрубок в обогревательный прибор, заполненный холодным теплоносителем, нагреваемым в результате конвективного теплообмена и вытесняемым в направлении нижнего патрубка в корпус котла, где теплоноситель снова нагревается, поднимается вверх к верхнему патрубку и далее - в обогревательный прибор. В результате, происходит непрерывная циркуляция теплоносителя в системе отопления без использования дополнительного оборудования (циркуляционного насоса, электродвигателя, расширительного бачка) и трубопроводов, что, в конечном счете, повышает КПД всей системы отопления за счет экономии электроэнергии и снижения тепловых потерь в том числе.
Наличие в дне корпуса отверстий под трубчатые концы вмонтированного в корпус трубчатого ТЕНа, а также наличие между дном корпуса и дном кожуха пространства под устройства крепления концов ТЕНа в корпусе при его монтаже обеспечивает удобство монтажа ТЭНа в корпусе и безопасность работы электрической части системы отопления за счет надежности ее изоляции от контакта с теплоносителем.
Возможность использования системы автоматического терморегулирования
позволяет эксплуатировать систему в автоматическом режиме, при этом работа терморегулятора позволяет не только снизить на 40-50% среднюю потребляемую мощность, но и задавать нужную температуру теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды или желания потребителя, а это приводит к значительной экономии денежных средств на использование электроэнергии.
Выполнение резьбы на концах патрубков для соединения с обогревательным прибором обеспечивает удобство монтажа системы.
Установка верхнего торца трубчатого корпуса заподлицо с наружной поверхностью верхней крышки кожуха также способствует обеспечению компактности конструкции котла.
Снабжение котла дополнительной парой патрубков для подсоединения дополнительного обогревательного прибора расширяет эксплуатационные возможности системы.
Указанные существенные признаки в совокупности необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи с достижением качественно нового технического результата в сравнении с аналогами и прототипом из существующего уровня техники.
Полезная модель поясняется чертежами:
на фиг.1 дано схематическое изображение предпочтительного примера осуществления заявляемой отопительной системы, вид спереди в разрезе;
на фиг.2 дано схематическое изображение заявляемой отопительной системы с котлом, снабженным двумя парами патрубков для подсоединения отопительных приборов различной конструкции;
Автономная электрическая водяная отопительная система (фиг.1) содержит котел, имеющий кожух 1 с дном 2, боковой 3 крышкой и верхней 4 крышкой, в которой выполнено отверстие 5, концентричное отверстию размещенного в кожухе 1 корпуса 6 с приваренными резьбовыми, горизонтально расположенными, параллельными патрубками 7 одинакового размера, размещенными в боковой стенке корпуса 6 и боковой крышке кожуха 1 по их высоте с межцентровым расстоянием, которое составляет до 0,7, а расстояние между нижним патрубком и дном корпуса 6 составляет до 0,6 высоты корпуса 6, соответственно, и отверстиями 8 в дне корпуса 6 под концы ТЭНа 9, вмонтированного в корпус 6, при этом ТЭН 9 установлен в корпусе таким образом, что расстояние между наружными поверхностями трубок ТЭНа 9 на прямолинейной части их длины и участками непосредственно обращенной к ним внутренней поверхности корпуса 6 составляет до 0,03, а расстояние между обращенными друг к другу наружными
поверхностями трубок концов ТЭНа 9 в зоне отверстий в дне корпуса 6 составляет до 0,08 высоты ТЭНа 9, соответственно. Корпус 6 снабжен крышкой (не показано), а его верхний торец расположен заподлицо с наружной поверхностью верхней крышки 4 кожуха 1. Патрубки 7 подсоединены к обогревательному прибору 10.
Система (фиг.2) может быть выполнена с котлом, снабженным двумя парами разнонаправленных патрубков 7 для подсоединения отопительных приборов 10 идентичных или различных конструкций.
Система работает следующим образом.
2
Через верхнее отверстие в корпусе 6 заливают теплоноситель (воду), например 50 л, который через боковые патрубки 7 заполняет всю систему отопления. Верхний патрубок 7 котла должен быть закрыт теплоносителем. После этого котел системы подключают к электросети 220 В. Нагрев теплоносителя в котле происходит в считанные минуты за счет его контакта с ТЭНом 9 мощностью 1-2 кВт. Нагретый теплоноситель под естественным давлением направляется через верхний патрубок 7 в обогревательный прибор 10, заполненный холодным теплоносителем, нагревает его в результате конвективного теплообмена и вытесняет в направлении нижнего патрубка 7 в котел, где теплоноситель, контактируя с ТЭНом 9, снова нагревается, поднимается вверх к верхнему патрубку 7 и далее в обогревательный прибор 10. Таким образом, обеспечивается непрерывная циркуляция теплоносителя в отопительной системе. Рабочая температура теплоносителя в системе 40-75°С, тепловая мощность 12 кВт, площадь отапливаемого помещения до 120 м, КПД-98%.