ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ПАРОКАПЕЛЬНОГО ТИПА

Устройство относится к бытовым средствам нагрева жидкости (воды) и предназначено для автономного (локального) обогрева жилищных комнат и строений для жилья, помещений, предпочтительно коммунальных, работы или вещей.
Известны, например:
бытовой электроводонагреватель, содержащий корпус, кожух, системы подвода и отвода воды, элемент для нагрева среды в виде замкнутой емкости, выполненной с теплоизолирующим корпусом, заполненным теплоносителем, имеющим большую скрытую теплоту плавления, причем подвод и вывод воды в водонагреватель осуществляется через теплообменник, трубопроводная система которого выполнена из теплопроводящего материала, а элемент для нагрева среды выполнен в виде электронагревательного элемента, плавящего теплоноситель, от теплоты кристаллизации которого происходит нагрев проточной воды; внутри корпуса размещен датчик температуры, электропитание электронагревательного элемента осуществляется через датчик температуры, при этом в качестве электронагревательного элемента используется трубчатый электрический нагреватель, в качестве теплоносителя используется гидроокись бария [Патент РФ №59920 на полезную модель «Бытовой электроводонагреватель» от 08.08.2006, МПК F24H 1/20];
или
электроводонагреватель, содержащий снабженный входным и выходным патрубками теплоизолированный корпус, смонтированный на фланце электронагревательный элемент, размещенный в нижней части рабочего бака, и систему контроля с термодатчиком, причем фланец установлен в корпус герметично на резьбовом соединении, при этом на фланце в нижней части рабочего бака смонтирован дополнительный электронагревательный элемент, которые установлены на одном уровне, с возможностью автономного подключения к сети, система контроля снабжена термостатом, а внутри рабочего бака установлен анод [Патент РФ №52988 на полезную модель «Электроводонагреватель», МПК F24H 1/20, F22B 1/22. Опубликовано: 27.04.2006].
В указанных водонагревателях употребляют в качестве нагревательных элементов электроды, размещаемые внутри корпуса, однако сами электроводонагреватели имеют относительно сложные конструктивное устройство и систему разводки-подачи нагреваемой воды в сети отопления, при этом применяют промежуточные теплоносители и теплообменники, вынуждены употреблять проточные воды, и таким образом, не могут использоваться автономно (локально) для отопления сравнительно небольших помещений.
Известно техническое решение автоматического отопления и горячего водоснабжения объектов, не имеющих централизованного теплоснабжения, например коттеджей, производственных и служебных помещений и т.п. Во внутреннюю электрическую цепь такого нагревателя, образуемую электродами с токоподводами и нагреваемой жидкостью, дополнительно включен, один или более, терморезистор с заданной температурой переключения, соответствующей максимально допустимой температуре нагрева жидкости. Терморезистор может быть включен последовательно с одним из электродов. По достижении нагреваемой жидкостью температуры, соответствующей температуре переключения терморезистора, последний срабатывает, и нагрев жидкости прекращается до охлаждения ее ниже температуры переключения. Полезная модель позволяет поддерживать в нагревателе заданную температуру нагрева жидкости автоматически, с высокой точностью и в течение длительного времени [Патент РФ №2168874 на изобретение «Электродный нагреватель жидкости», МПК Н05В 3/60, F24H 1/20. Опубликовано 10.06.2001].
Однако устройства автономного - локального обогревателя помещений, не требующего проточной воды - подвода холодной и отвода горячей воды, представлены техническими решениями пароконденсатных или парокапельных электродных нагревателей (что одно и то же) по патентам РФ №№63038, 113564 и 147510, которые приняты за аналоги предлагаемого технического решения (известно, при этом два последних патента «родились» после позднейшей непосредственной работы, т.н. «авторов», в производственных мастерских при изготовлении и ознакомлении с натурными образцами нагревателя изначально (еще в 2006 г.), указанного первичным разработчиком парокапельным нагревателем, но не нашли практического воплощения (при этом следует отметить, как общеизвестное, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения, но количество энергии (интенсивность), и следовательно нагретость теплоносителя (воды) зависит от температуры излучателя (как и длина волны), то есть, конструктивно, опять от того же электронагревательного элемента, в данном случае от степени нагретости электродного нагревателя). Во всех трех случаях парокапельный (пароконденсатный) нагреватель представляет собой герметичный полый металлический корпус, внутри которого сформированы две камеры, нижняя, которая заполнена жидким теплоносителем - водой, т.е. теплоаккумулирующим веществом, под уровнем поверхности которого размещен нагревательный элемент, обычно электронагревательный типа трубчатого электронагревателя ТЭН, и верхняя камера, заполняющаяся в ходе нагрева водяным паром, который конденсируясь, стекает по стенкам корпуса, выделяя при этом тепло в форме теплоты парообразования [Патент РФ №63038 на полезную модель «Парокапельный нагреватель», МПК F24H 1/20. Опубликовано 10.05.2007; Патент РФ №113564 на полезную модель «Парокапельный нагреватель», МПК F24H 1/20. Опубликовано 20.02.2012; Патент РФ №147510 на полезную модель «Устройство для получения тепловой энергии из электрической», МПК F24H 1/20. Опубликовано 10.11.2014]. Электрический нагреватель парокапельного типа, представляющий собой герметичный полый металлический корпус образующий нагревательную камеру, заполненную жидкостью-теплоагентом, размещенный внутри корпуса электронагревательный элемент (обычно трубчатый электронагреватель - ТЭН) с токоподводящими выводами, нагревательную камеру располагает наклонно, в сторону торцевой стенки корпуса с электронагревательным элементом, под углом к горизонту, на разновеликих опорных стойках, разнесенных по концам корпуса, при этом электронагревательный элемент, закрепляемый в торцевой стенке корпуса нагревателя, размещается в нагревательной камере ниже уровня поверхности жидкости-теплоагента в рабочем состоянии [Патент РФ №63038 на полезную модель «Парокапельный нагреватель», МПК F24H 1/20. - принят за прототип].
К недостаткам таких парокапельных нагревателей следует отнести недостаточно развитую внутреннюю поверхность верхней камеры корпуса, мало способствующую кругообороту «паровая фаза - жидкая фаза», т.е. для конденсации пара и его стеканию, и, как показала практика, некомфортный повышенный уровень шума, сопровождающий нагрев и кипение теплоносителя в виду размещения нагревательного элемента под уровнем поверхности теплоаккумулирующего жидкости, а также отсутствие устройств управления и поддержания заданной температуры.
Технический результат заключается в получении удобного и простого по конструкции и в использовании автономного (локального - переносного) устройства электроводоподогревателя для обогрева жилых и тому подобных помещений, с возможностью регулирования температуры помещения.
ДОП
ДОП
Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что устройство предлагаемого электрического нагревателя парокапельного типа, по внешнему виду представляющее собой бытовой отопительный радиатор, герметичный полый корпус которого образует верхнюю и нижнюю камеры, имеющие соответственно верхний и нижний коллекторы, расположенные горизонтально и соединенные между собой вертикальными тепловыми трубками для кругооборота «паровая фаза - жидкая фаза», т.е. для конденсации образуемых при эксплуатации (нагреве) водяного пара и стеканию конденсата - капель. Коллектор нижней камеры частично заполнен определенным количеством воды, порядка до 4% от общего объема корпуса радиатора, при этом нагревательный элемент (обычно предпочтительно типа воздушный ТЭН), один или более, размещается так же в нижнем коллекторе, но над уровнем поверхности жидкости, обычно на 2-3 см выше уровня в статическом состоянии. Такое размещение нагревательного элемента при работе нагревателя позволяет избежать шумовыделение, в отличие от известных парокапельных нагревателей. Выставление электронагревательного элемента осуществляется в торцевых стенках коллектора на заданной высоте, одним концом элемент выставляется при помощи втулки, другим концом, со стороны токоподводящих выводов элемент закрепляется посредством штуцера, герметика и накидной гайки. Электрический нагреватель парокапельного типа оснащается обычным электронным блоком управления и поддержания заданной температуры воздуха в помещении, размещаемым на корпусе устройства в теплоизолированном кожухе блока управления, расположенным со стороны токоподводящих выводов, при этом собственно датчик температуры воздуха выставляется в удалении от корпуса радиатора на расстоянии, достаточном для недопущения воздействия от собственно радиатора. По достижении заданной температуры в помещении, отражаемой на дисплее, указываемый блок управления срабатывает, и нагрев жидкости прекращается, до охлаждения ее ниже температуры переключения. На кожухе установлены ручки регулирования и выключения электроводонагревателя. Металлический корпус радиатора и соединительные вертикальные трубки изготовляются из литых алюминиевых секций (различного количества, чаще от 4 до 20 секций), или сварными из стальных профильных труб, с оребрением поверхности корпуса или без такового. Для установки электронагревателя по месту корпус оснащается стойками для напольного обустройства или кронштейнами для настенного обустройства в помещении. Для обеспечения безопасной эксплуатации устройства количество либо объем воды, изначально заливаемой в нижний коллектор в статическом состоянии, и мощность W электронагревательного элемента, соответствуют соотношению, при котором эксплуатационные давление Р и температура Т в нагревательной камере не превышают предусмотренными нормами допустимых значений: Р≤0,07 МПа и Т≤115°С.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. схематично представлен (в продольном разрезе) общий вид электрического нагревателя парокапельного типа.
Электрический нагреватель парокапельного типа, состоит из корпуса 1, образованного набором секций радиатора 2, верхнего коллектора 3, нижнего коллектора 4 с водой-теплоносителем, электрического нагревательного элемента 5, выставочной втулки 6, приспособлением (штуцер, герметика, накидные гайки) закрепления 7 электронагревательного элемента, кожуха блока управления 8, электронного блока 9, дисплея 10, датчика температуры 11.
Электрический нагреватель парокапельного типа работает следующим образом. При сборке радиатора, в зависимости от типоразмера электрического нагревателя и выбора устанавливаемой мощности электронагревательного элемента (один или более), сваркой закрепляют корпус радиатора, применяя определенное количество секций, представляющих вертикальные тепловые трубки, формирующих посредством нижнего и верхнего коллекторов нижнюю и верхнюю камеры. Предварительно, то есть до герметизации устройства, нижний коллектор заполняют теплоносителем, водой, обычно в количестве до 4% объема складываемого радиатора. Горизонтально на заданной высоте, обычно на 2-3 см выше уровня поверхности залитого жидкого теплоносителя, выставляют на втулке в торцевой стенке корпуса и закрепляют на противоположной торцевой стенке, посредством приспособления, включающего штуцер, герметику, накидные гайки, собственно электронагревательный элемент, с возможностью, при необходимости, напр. перегорание элемента, его замены. Оснащают электронным блоком управления и поддержания заданной температуры воздуха в помещении, его электрической схемой. Электрический нагреватель парокапельного типа устанавливают по месту эксплуатации для обогрева помещения, подключают к сети переменного тока, обычно 220 Вольт, осуществляя нагрев теплоносителя и помещения в целом. Образуемые при нагреве теплоносителя в нижнем коллекторе водяные пары поднимаются по развитой поверхности внутри радиатора до верхнего коллектора, по пути переходя в жидкую фазу, дополнительно выделяя тепло испарения, и виде капель конденсата опускаются к нижнему коллектору, совершая, таким образом, кругооборот фазового перехода «паровая фаза - жидкая фаза - паровая фаза». Изменение температуры помещения фиксируется датчиком температуры и показывается на дисплее, при изменении температуры выше или ниже заданной, блок управления подает соответствующие сигналы на отключение или включение обогрева. Следует отметить, как это подтверждено эмпирическим путем, имеем значительное снижение шумовыделения, что способствует комфортному применению в жилищных помещениях электрических нагревателей парокапельного типа такого рода.