УСТРОЙСТВО НАГРЕВА
HEATING APPARATUS

Изобретение относится к области удовлетворения потребностей человека, а именно к устройствам нагрева воды, и может найти применение для получения тепла в различных технологических процессах, связанных с нагревом жидкости, обогревом помещений.
Известно устройство для нагрева (RU 2051534, F24BB 1/22, 1/18, 1/183, A47K 3/22, 27.12.19995 г.), содержащее емкость для воды, в которой расположен нагреватель, соединенный с источником тепла, при этом емкость для воды выполнена Г-образной.
Недостатком устройства является низкая производительность работы устройства, обусловленная малой скоростью нагрева воды и длительностью ее нагрева, потери тепла, уходящего вместе с дымом, ограничения в объеме воды, т.е. меньшая скорость обогрева помещения, процесс не автоматизирован.
Наиболее близким аналогом, заявленного изобретения является электрорадиатор-мини-котел (RU 132165 U1, F24D 15/00, опубл. 10.09.2013), содержащий корпус, заполненный жидким теплоносителем, имеющий электрический водонагреватель с терморегулятором, при этом корпус выполнен прямоугольной формы из листового металла, размеры корпуса выбраны с таким расчетом, чтобы поместить в нем максимальное количество теплоносителя из расчета 25 л/м, отапливаемой площади с целью повышения его теплоемкости; электрический водонагреватель с терморегулятором подключен к электрической розетке с встроенным суточным таймером, при этом корпус электрорадиатора-мини-котла снабжен экранирующей шторкой из теплоизоляционного материала для регулирования оптимального теплового потока за счет прикрывания и открывания активной поверхности теплоотдачи радиатора в моменты максимального нагрева и во время постепенного остывания его при отключенном электрическом водонагревателе.
2
2
Недостатками прототипа являются низкая тепло эффективность при увеличении объема теплоносителя за счет увеличения длины прототипа, связанная с образованием застойных температурных зон теплоносителя и ограниченные эксплуатационные возможности (S=11 м, L=2 м; S=25 м, L=4 м).
Технический результат предполагаемого изобретения выражается в расширении эксплуатационных возможностей, области использования, производительности и эффективности использования указанного изобретения.
Технический результат достигается тем, что в устройстве нагрева, содержащем металлический корпус, выполненный с возможностью заполнения жидким теплоносителем в виде воды, имеющий электронагреватель с терморегулятором и таймером при этом корпус выполнен из двух Г-образных емкостей и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда, соединенных между собой с образованием одной общей емкости, причем две Г-образные емкости соединены между собой торцевыми частями коротких сторон с образованием в нижней лицевой передней части корпуса полости, в которую встроен нагреватель в виде электрокамина, при этом между корпусом и нагревателем в виде электрокамина установлен вентилятор, при этом внутри корпуса в верхней его части расположена легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка, электронагреватели выполнены проточными, в виде ТЭНов, установлены внизу каждой Г-образной емкости и закреплены на лицевой стороне корпуса с возможностью независимого управления каждого ТЭНа терморегулятором, таймером или с сотового телефона через систему «умный дом», при этом на корпусе выполнены разъемы вход/выход для подключения внешних источников отопления, на верху корпуса расположена легкосъемная крышка; корпус облицован декоративным материалом в виде керамогранита.
Изобретение поясняется чертежами, где
Фиг. 1 - Вид общей емкости;
Фиг. 2 - Схема расположения емкостей;
Фиг. 3 - общая схема устройства нагрева;
Фиг. 4 - Вид А схемы устройства нагрева;
Фиг. 5 - Схемы тепловых потоков устройства нагрева;
Фиг. 6 - Схема циркуляции воды при работе одного ТЭНА;
Фиг. 7 - Схемы подключения вспомогательного элемента (змеевик) устройства нагрева;
Фиг. 8 - Схемы подключения вспомогательного элемента (лежанка) устройства нагрева;
Фиг. 9 - Схемы подключения вспомогательного элемента (вертикальная тепловая панель) устройства нагрева;
Фиг. 10 - Фото действующего устройства нагрева.
Устройство нагрева (Фиг. 1) содержит металлический корпус 1, выполненный из двух Г-образных емкостей 2 (Фиг. 2) и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 (Фиг. 2) соединенных между собой с образованием одной общей емкости 4, наполненной водой 5 (Фиг. 3). В корпусе 1, в нижней части каждой Г-образной емкости 2 и емкости прямоугольного параллелепипеда 3 установлены электронагреватели 6 (Фиг. 3), выполненные проточными в виде ТЭНов с блоком управления 7, содержащим терморегулятор, таймер или систему «умный дом» для управления устройством нагрева с сотового телефона, как одним, так и обоими электронагревателями 6 по заданной программе или в ручном режиме. Возможна работа одним электронагревателем 6 (Фиг. 6). В данном случае застойных зон в виде отсутствия движения воды 5 нет, весь объем воды устройства греется равномерно, так как в нижней части перетекание воды 5 осуществляется по прямоугольному параллелепипеду 3.
В верхней части корпуса 1 с зазорами 8 (Фиг. 3) расположена легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка 9, предназначенная для разделения движения тепловых потоков 10 воды 5 (Фиг. 5, Фиг. 6) с целью быстрого прогрева нижней части устройства по сравнению с верхней. Легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка 9 может иметь отверстия для более равномерного распределения движения тепловых потоков 10. Сверху корпуса 1 установлена крышка 11.
Снаружи в нижней передней части корпуса 1 (Фиг. 3 и Фиг. 4) между стенок Г-образных емкостей 2 и стенкой прямоугольного параллелепипеда 3 встроен нагреватель 12 в виде электрокамина, который может быть конвектором, инфракрасным излучателем или спиртовой горелкой. При этом если нагревателей 12 два или более, то они могут иметь разную мощность. Между корпусом 1 и нагревателем 12 может быть установлен вентилятор 13, а для подключения внешних теплоотводящих элементов (Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9), таких как радиатор отопления или змеевик 14, горизонтальная тепловая панель типа «лежанка» 15, вертикальная тепловая панель 16 на корпусе 1 смонтированы верхний и нижний разъемы 17. К разъемам 17 может быть подключен душ (на схеме не показано), или через разъем 17 может производиться отбор воды 5 для бытовых нужд. Снаружи, корпус 1 облицован декоративным материалом 18 в виде панелей (керамогранит), изразцами для придания эстетичного вида устройству и перераспределения тепла на более длительное время за счет создания воздушной прослойки между стенками корпуса 1 и декоративным материалом 18 (Фиг. 3, Фиг. 4).
Устройство нагрева работает следующим образом. Через верх корпуса 1 при снятой крышке 11 в общую емкость 4 заливается вода 5, которая через зазоры 8 заполняет весь объем общей емкости 4. Вода 5 может заливаться в общую емкость 4 также через верхний разъем 17. Объем заливаемой воды колеблется от 50 литров до 1000 литров в зависимости от величины и требований отапливаемого помещения. Соединение двух Г-образных емкостей 2 и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 между собой с образованием одной общей емкости позволит увеличить объем нагреваемой воды 5, что позволит отапливать помещение большей площади, и температура комфорта в помещении будет держаться намного дольше без перегрева помещения. В зависимости от необходимости включается один или два электронагревателя 6, подключенные к напряжению 220 V и нагревается вода 5 до температуры, выставляемой на блоке управления 7 путем выбора температуры обогрева терморегулятором и выбора таймером времени включения и длительности нагрева электронагревателей 6. Затем, достигнув заданной температуры от терморегулятора, электронагреватели 6 выключаются. За это время происходит накопление тепла в воде 5, которого хватает на обогрев отапливаемого помещения и по принципу «русской печи» вода медленно и долго отдает запасенное тепло в отапливаемое помещение. Применение блока управления 7 через терморегулятор, таймер или систему «умный дом» для управления устройством нагрева с сотового телефона возможна экономия тепла при снижении температуры помещения в отсутствии человека, а электронагреватели 6 включается блоком управления до или при приходе человека. Возможно, запасать тепло в устройстве ночью при двух ставочном счетчике, когда плата за отопление снижена. При работе электронагревателей 6 за счет того, что корпус 1, выполненный из двух Г-образных емкостей 2 (Фиг. 2) и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 (Фиг. 2) соединенных между собой с образованием одной общей емкости 4 обеспечивается движение тепловых потоков 10 воды 5 по всему объему емкости 4 без образования застойных зон (Фиг. 5, Фиг. 6), что ведет к увеличению производительности и эффективности устройства.
Установленная в общей емкости 4 горизонтальная поперечная перегородка 9 разделяет движение тепловых потоков 10 воды 5 (Фиг. 5), что способствует более быстрому нагреву воды 5 ниже горизонтальной поперечной перегородки 9 и более медленному выше. Смещение выделение тепла вниз значительно улучшает обогрев помещения в начальный период работы устройства и аккумулированию тепла в последующий период, что снижает потери тепла и увеличивает производительность устройства.
Встроенный в корпус 1 нагреватель 12, выполненный в виде электрокамина при включении одновременно с электронагревателями 6 обеспечивает нагрев находящихся перед ним предметов и человека, создавая комфортные условия на первой стадии работы устройства, когда электронагреватели 6 еще не нагрели до достаточной температуры воду 5 в емкости 4. Нагреватель 12 в виде электрокамина может продолжать работать и после того как вода 5 начнет отдавать тепло в помещение, создавая ощущение комфорта и уюта находящихся перед электрокамином людей и обогревая пространство перед устройством. Указанное применение нагревателя 12 в виде электрокамина расширяет эксплуатационные возможности устройства. Для увеличения теплоотдачи от нижней части устройства включается вентилятор 13. Например, в указанном устройстве нагрева нагреватели 12 могут быть мощностью 2 кВт и 4 кВт, которыми можно быстро подсушить и подогреть воздух помещения в зимнее время, даже в том случае если в общей емкости 4 отсутствует вода 5.
При необходимости обогрева помещения соседнего с помещением, где установлено устройство к корпусу 1 через разъемы 17 подключают внешние теплоотводящие элементы (Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9), радиатор отопления, выполненный например, в форме змеевика 14 (Фиг. 6), или горизонтальную панель 15 (Фиг. 7) типа «лежанка русской печи», или вертикальную тепловую панель 16 (Фиг. 8). При этом циркуляция воды по змеевику 14, горизонтальной панели 15, или вертикальной тепловой панели 16 происходит «самотеком», остывшая вода 5 в тепловых панелях 15,16 течет вниз устройства, горячая вода в верхней части устройства перетекает в змеевик или тепловую панель 15. Сама тепловая панель 15 должна находиться не выше верхнего и не ниже нижнего уровня воды 5 в устройстве, при этом расширитель не нужен. Тепловые панели 15, 6 могут сниматься в тепловое время или устанавливаться когда не хватает мощности обогреть помещение одним устройством. Следует учитывать, что с подключением тепловых панелей 15,16 увеличивается объем нагреваемой воды, что приводит к увеличению производительности устройства (Фиг. 5). При необходимости, к корпусу 1 через разъемы 17 подключают трубопровод для использования нагретой воды 5 для бытовых нужд, например душ, (на фигурах не указан). Устройство может быть использовано для охлаждения помещения, например, в жаркое время года путем заливки в емкость 4 холодной воды 5, например, из колодца для снижения температуры помещения. При открывании крышки 11 обеспечивается испарение воды 5 из емкости 4, тем самым устройство используется для поддержания комфортной влажности помещения. Пример выполнения устройства нагрева показан на Фиг. 10.
Таким образом, предлагаемое устройство нагрева позволяет расширить эксплуатационные возможности, область использования, производительность и эффективность использования указанного устройства.