УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к отопительным системам и предназначена для обогрева помещений различного типа, автономных полевых стоянок, кабин и салонов транспортных и передвижных средств.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для отопления помещений, содержащее корпус с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент электродного типа и блок управления режимом нагрева (см. патент РФ №2133918 на изобретение «Устройство для отопления помещений», МПК F 24 D 3/08, F 24 D 13/04), принятое в качестве прототипа. В устройстве-прототипе нагревательный элемент электродного типа выполнен проходным с внутренним рабочим элементом, расположенным по направлению движения нагреваемого теплоносителя, и охватывающим его с зазором наружным элементом, представляющим собой часть магистрали теплоносителя, изолированным, как и внутренний элемент, от магистрали теплоносителя. Вывод фазовой нагрузки соединен с внутренним элементом, электроизолированным от охватывающего его наружного элемента.
Недостатком устройства-прототипа является недостаточная эффективность использования устройства при отоплении больших зданий. Учитывая невысокое циркуляционное давление, создаваемое разностью температур прямой (горячей) и обратной (холодной) воды, требуются дополнительные затраты электрической энергии для выведения всей системы отопления в рабочее состояние. Снижение сопротивления на пути теплоносителя из-за малой его скорости требует использования в магистралях труб большого диаметра, что значительно увеличивает стоимость здания и усложняет работы по монтажу оборудования. Наличие
перфорированных электроизоляторов на пути движения теплоносителя (воды) также ухудшает циркуляцию и может привести к потере работоспособности устройства из-за осаждения на электроизоляторах металлических включений, находящихся в воде. При достаточно протяженных горизонтальных магистралях, например, 30 метров, устройство-прототип становится вообще неэффективным и экономически невыгодным (см. Назаров В.И. Водяное отопление. Спектр-Трейдинг Траст-Пресс. Москва. 2000 г., с.22).
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности использования устройства при отоплении больших зданий за счет мгновенного нагревания теплоносителя и быстрого переноса тепла по магистрали к теплообменным камерам, при одновременном упрощении конструкции устройства.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Заявляемое устройство для отопления помещений содержит, так же, как и прототип, корпус с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент электродного типа и блок управления режимом нагрева. В отличие от прототипа в устройстве для отопления помещений нагревательный элемент электродного типа закреплен через диэлектрическую вставку изолированно в одной точке к корпусу так, что электрод непосредственно соединен с фазой переменного тока, а корпус имеет электрический контакт с теплообменной камерой. При этом теплоноситель перемещается в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг.1 показан общий вид устройства;
на фиг.2 раскрыта конструкция нагревательного элемента.
Устройство для отопления помещений содержит корпус 1 нагревательного элемента, блок 2 управления режимом нагрева, теплообменную камеру 3, заполненную теплоносителем; магистраль 4,
датчик 5 температуры воды, установленный в магистрали обратной воды и подсоединенный к блоку 2 управления режимом нагрева; и насос 6.
Нагревательный элемент электродного типа закреплен через диэлектрическую вставку 7 изолированно в одной точке к корпусу 1 так, что электрод 8 непосредственно соединен с фазой переменного тока, а корпус имеет электрический контакт с теплообменной камерой 3.
Теплоноситель 9 перемещается в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом 6.
Подключение электросети осуществляют к клемме 10 «нулевой провод» и клемме 11 «фазовый провод».
В качестве датчика температуры воды 5 и блока управления 2 используются серийно выпускаемые изделия, имеющие регистрацию как средства измерения. Например, датчик температуры - ТСO15-50М. В3 20/0,5 или ТСO45-50М. В3.120; блок управления - ТРМ101 или 2ТРМО (см. каталог фирмы Российской производственной компании ОВЕН «Контрольно - измерительные приборы», Москва).
В состав теплообменной камеры (радиатора) 3 может входить источник горячего водоснабжения (бойлер).
Устройство работает следующим образом.
При подаче питающего переменного напряжения 220 В на блок управления 2, включается насос циркуляционного типа 6 и подается питание 220 В на нагреватель электродного типа. Теплоноситель (вода) 9 под давлением начинает перемещаться по магистрали. Поступая в корпус 1 нагревательного элемента, вода резко меняет скорость движения, в результате чего быстропротекающий процесс электролиза успевает нагреть воду до температуры кипения воды. Нагретая вода по магистрали поступает в бойлер, а затем по магистрали в другую часть теплообменной камеры 3.
После отдачи тепла теплообменным камерам обратная вода поступает в насос. Температура обратной воды контролируется датчиком
температуры 5. При превышении температуры, например, 80°С, датчик 5 выдает в блок управления 2 сигнал на отключение питания от нагревательного элемента. Насос продолжает работать. Когда температура обратной воды станет, например, 70°С, датчик 5 дает команду в блок управления 2 для подачи питания на нагревательный элемент.
Далее процесс повторяется.
2
2
Предлагаемое устройство позволяет мгновенно нагреть теплоноситель до необходимой температуры при малых затратах электрической мощности. Так, если в России норматив по тепловой мощности для обогрева 1 м площади составляет 150 Вт (см. Н.Ц.Молоснов, Ф.М.Ихтейман, П.С.Боков. Электричество в личном подсобном хозяйстве. Справочник. Москва, Агропромиздат, 1990, с.119, 125), то для предлагаемого устройства она составляет 20 Вт. Для обогревания помещения 2000 м и использования горячего водоснабжения в 10 душевых точках, предлагаемое устройство потребляет электроэнергии - 30 кВт.
Кроме того, использование предлагаемого устройства значительно упрощает проведение профилактических и ремонтных работ. Упрощение конструкции устройства по сравнению с прототипом достигается также за счет того, что корпус имеет общий электрический контакт с магистралью теплоносителя, который должен быть заземлен. При этом места соединения корпуса и магистрали не имеют диэлектрических втулок.
Возможность перемещения теплоносителя в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом, позволяет перемещать теплоноситель с большой скоростью, например, 2 м/сек, что могут обеспечить трубы малого диаметра. Диаметр труб рассчитывался по известной формуле (см. В.И.Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. Москва. Машиностроение, том 3, с.225):
, где
D - внутренний диаметр трубы (мм),
Q - расход воды (л/мин)
V - скорость движения воды (м/с).
Таким образом, технический результат от использования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности использования устройства при отоплении больших зданий за счет мгновенного нагревания теплоносителя и быстрого переноса тепла по магистрали к теплообменным камерам, при одновременном упрощении конструкции устройства.