КОМПАКТНЫЙ ЭЛЕКТРООТОПИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОАККУМУЛЯЦИОННЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области электрооборудования для отопления помещений сельскохозяйственного назначения.
При наличии льготного тарифа (например, ночного тарифа) на электроэнергию, эффективны теплоаккумулирующие электроотопительные приборы, которые подключают к сети только в часы «провалов» суточных графиков нагрузок питающих электрических сетей. За время подключения к электрической сети тепловой аккумулятор, входящий в конструкцию электроотопительного прибора, выполненный, как правило, из керамики (магнезита) заряжается, а в часы максимальной нагрузки в энергосистеме - разряжается и отдает накопленное тепло в обслуживаемое помещение.
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). Однако эти образцы выполнены для подогрева приточного холодного воздуха в системах вентиляции и обеспечения микроклимата коровников, свинарников, обладают большой мощностью и воздухопроизводительностью.
Электроотопительные приборы с аккумуляцией тепла выпускаются ведущими европейскими производителями: AEG, Stiebel Eltron, Technotherm, Dimplex, Roos, Vaillant и др. В России - предприятие «Тагил-Технотерм» (Екатеринбург) производит установки типа ТН - (патент на полезную модель №36491 от 29 ноября 2001). Эти установки предназначены для бытовых помещений и не могут эксплуатироваться в сельскохозяйственных помещениях с явно выраженной агрессивной средой.
Наиболее близким, к предлагаемой полезной модели является электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, у которого «разрядка» теплового аккумулятора статическая, а теплоотдача - регулируемая, содержащий защитный теплоизоляционный корпус, 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, так же имеется сердечник с основными электронагревательными элементами и электроконвектор с дополнительными электронагревательными элементами, корпус которого объединен с корпусом теплоаккумуляционного прибор (патент РФ №151036 от 20.08 2014).
Теплоотдача осуществляется за счет устройства в массиве сердечника теплоаккумулятора, выполненного из керамики (магнезита), вертикальных каналов через которые проходит нагреваемый воздух.
Недостатками известного отопительного прибора является то, что во время зарядки теплоаккумулятора от него необходимо осуществлять одновременно отбор тепла для отопления помещения. Поэтому в электроотопительном приборе помещают либо дополнительные электронагревательные элементы, работающие на обогрев помещения во время зарядки теплового аккумулятора, при этом соответствующее количество тепла, снимаемого с теплоаккумулятора, регулируется воздушной заслонкой; либо, как это сделано в упомянутом выше электроотопительном приборе, эти электронагреватели размещаются в отдельном корпусе (электроконвекторе) и объединяются с теплоаккумуляционным прибором в единое электроотопительное устройство.
Опыт проектирования подобных электроотопительных приборов показывает, что такое объединение увеличивает габаритные размеры электроотопительного прибора (в основном увеличивается ширина на 20-30% Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г. «Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства» М.: Энергия, 1980).
Кроме того, применение керамики (магнезита) в качестве теплоаккумулятора, также влечет увеличение габаритных размеров прибора, вследствие невысокой объемной теплоаккумулирующей способности керамики, в частности магнезита.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание компактного электроотопительного теплоаккумуляционного прибора за счет применения более энергоемкого материала для теплоаккумулятора и отказа от прямоточного электронагревателя.
В результате использования предлагаемой полезной модели электроотопительный прибор можно использовать в течение всего времени суток, так как во время зарядки теплоаккумулятора одновременно с основными электронагревательными элементами, будут работать дополнительные электронагревательные элементы, установленные в сердечнике, выполненном из чугуна и отапливать помещение. Уменьшение габаритов повышает потребительские характеристики прибора и снижает материалоемкость конструкции электроотопительного прибора, а также снижаются эксплуатационные издержки.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом компактном электроотопительном теплоаккумуляционном приборе, содержащем теплоизолированный корпус, с входным отверстием внизу и выходным отверстием, с регулируемой воздушной заслонкой в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении, вверху, в котором установлен теплоаккумулирующий сердечник, с основными электронагревательными элементами, в сердечник установлены дополнительные электронагревательные элементы, при этом сердечник выполнен из чугуна.
3
В предлагаемом электроотопительном приборе сердечник теплоаккумулятора выполнен из чугуна, объемная таплоаккумулирующая способность (Дж/м) которого в 1,6 раза больше, чем у керамики. При этом удельная теплоемкость и максимальная температура нагрева чугуна и керамики близки, следовательно, при равном количестве накопленной энергии сердечник из чугуна будет иметь меньший объем, чем из керамики. Существенное уменьшение ширины прибора может быть достигнуто также за счет того, что в приборе нет дополнительного электроконвектора, поскольку дополнительные электронагревательные элементы помещены в теплоаккумулирующем сердечнике.
Прибор имеет металлический корпус с теплоизоляцией, внутри которого расположен, теплоаккумуляционный сердечник с основными и дополнительными электронагревательными элементами, имеется также входное отверстие внизу и выходное отверстие с регулируемой воздушной заслонкой, в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении, вверху.
Все это образует электроконвектор аккумуляционного типа. Прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева (h) расположен ниже центра охлаждения (Н). Это важно, поскольку улучшается тяга, что способствует лучшему обдуву теплоаккумулятора и электронагревательных элементов.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен разрез компактного электроотопительного теплоаккумуляционного прибора.
Компактный электроотопительный теплоаккумуляционный прибор содержит металлический корпус 1, внутри которого размещена полость 2, при этом полость 2 покрыта слоем теплоизоляции 3, а внутри полости находится теплоаккумулирующий сердечник 4, высота которого h не превышает половины высоты корпуса прибора Н (h≤1/2H), для циркуляции воздуха в полости 2 внизу имеется входное отверстие 5 и вверху выходное отверстие 6 с регулируемой воздушной заслонкой 7. Регулирование теплоотдачи прибора осуществляется заслонкой 7, с помощью изменения проходного сечения выходного отверстия 6. В теплоаккумулирующем сердечнике расположены основные электронагревательные элементы 8 и дополнительные электронагревательные элементы 9.
Работает электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла следующим образом.
В период действия льготного тарифа на электроэнергию, включаются электронагревательные элементы 8 и 9. Электронагревательные элементы 8 нагревают сердечник 4, осуществляя аккумулирование тепловой энергии, а электронагревательные элементы 9 обогревают помещение. При этом воздушная заслонка 7 прикрыта, пропуская объем воздушного потока через выходное отверстие 6, соответствующий расчетному значению теплового потока, создаваемого дополнительными электронагревательными элементами 9. Когда ночной тариф заканчивается, электронагреватели 8 и 9 отключаются от питающей сети и теплоаккумулирующий сердечник начинает подогревать воздух, проходящий через полость 2. Воздушная заслонка 7 при этом занимает положение, соответствующее расчетному значению теплового потока от теплоаккумуляционного сердечника, проходя значения от минимального открытия до максимального, в зависимости от того, как будет остывать тепловой аккумулятор.
В процессе остывания (разрядки) аккумуляционного сердечника воздушная заслонка 7 автоматически или вручную приоткрываться и в помещение подается большее количество менее горячего воздуха, нагретого тепловым аккумулятором.
В таком режиме электроотопительный прибор будет работать до начала следующего цикла зарядки теплоаккумуляционного сердечника, т.е. когда начнет действовать льготный тариф на электроэнергию.