ТЕПЛОАККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к области отопительной техники и может быть использована для отопления посредством электричества жилых и нежилых помещений.
Из существующего уровня техники известен теплоаккумулятор, включающий теплоаккумулирующее рабочее тело, выполненное из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, по меньшей мере, один электронагревательный элемент (см., напр., RU 64463 U1, опубл. 27.069.2007). Недостатком данного технического решения является то, что изделие не имеет теплоизоляции, что не позволяет накапливать тепло на продолжительное время
Наиболее близким по технической сути к заявленному техническому решению является теплоаккумулятор, включающий теплоаккумулирующее рабочее тело, выполненное из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, по меньшей мере, один электронагревательный элемент, теплоизоляцию (см., напр., RU 36491, опубл. 10.03.2004). Недостатком данного технического решения является невозможность замены вышедших из строя электронагревательных элементов без разборки устройства, а также, наличием посторонних запахов и возможных нежелательных выделений из органических продуктов в воздухе, проходящим через каналы теплонакопительного сердечника нагретого до высоких температур.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание устройства с большим сроком службы.
Данная задача решается за счет того, что в заявленном теплоаккумуляторе, включающем теплоаккумулирующее рабочее тело, выполненное из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, по меньшей мере, один электронагревательный элемент, теплоизоляцию, согласно полезной модели, теплоаккумулирующее рабочее тело состоит из скрепленных между собой теплоаккумулирующих элементов, имеющих пазы с размещенным в них, по меньшей мере, одним электронагревательным элементом, при этом между теплоаккумулирующим рабочим телом и теплоизоляцией размещены каналообразующие элементы, выполненные с возможностью транспортировки теплоносителя, предпочтительно жидкости или воздуха, с одновременной его изоляцией от теплоаккумулирующего рабочего тела.
Теплоаккумулирующее рабочее тело может состоять из скрепленных между собой болтами и/или шпильками теплоаккумулирующих элементов.
Теплоаккумулирующие элементы теплоаккумулирующего рабочего тела выполнены в виде вертикальных плит, скрепленных между собой болтами и/или шпильками.
В качестве материала для теплоаккумулирующего рабочего тела может быть использован талькохлорит, или талькомагнезит, или талькокарбонат.
По меньшей мере, один электронагревательный элемент может быть размещен в пазах элементов теплоаккумулирующего рабочего тела элементов теплоаккумулирующего рабочего тела с обеспечением его изоляции от конвекции воздуха.
Электронагревательный элемент может быть выполнен обеспечивающим возможность нагрева до 700°С.
Каналообразующие элементы могут быть снабжены вентилятором или связаны с ним.
В качестве каналообразующих элементов могут быть использованы плиты из термостойкого теплоизоляционного материала с выполненными на них продольными ребрами.
В качестве каналообразующих элементов могут быть использованы полые керамические и/или шамотные плиты, и/или плиты из жаропрочного бетона.
Плита из термостойкого теплоизоляционного материала может быть ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в противоположную сторону от теплоаккумулирующего рабочего тела.
Плита из термостойкого теплоизоляционного материала может быть ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в сторону теплоаккумулирующего рабочего тела, преимущественно, закрытого теплоизоляционной плитой.
Плита из термостойкого теплоизоляционного материала может быть ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в сторону продольных ребер другой теплоизоляционной плиты с образованием каналов.
Элементы теплоаккумулирующего рабочего тела и каналообразующие элементы могут быть соединены между собой посредством металлических шпилек и/или болтовыми креплениями.
Элементы теплоаккумулирующего рабочего тела и каналообразующие элементы могут быть соединены посредством металлических шпилек и/или болтовыми креплениями, по крайней мере, часть из которых снабжена термостойкими кольцами.
В качестве каналообразующих элементов могут быть использованы трубы из термостойкого материала, предпочтительно, керамики или шамота.
Каналообразующие элементы со стороны теплоаккумулирующего рабочего тела могут быть покрыты слоем термостойкой пасты или клея.
В каналах каналообразующих элементов могут быть размещены трубы для транспортировки теплоносителя, преимущественно, жидкости или воздуха.
Трубы могут быть размещены в каналах каналообразующих элементов с зазором.
Трубы могут быть размещены в каналах каналообразующих элементов с полным или частичным контактом со стенками каналов.
Трубы, размещенные в каналах каналообразующих элементов, могут быть снабжены насосом или связаны с ним.
Трубы, размещенные в каналах каналообразующих элементов, могут быть снабжены вентилятором или связаны с ним.
В теплоаккумулирующем рабочем теле могут быть выполнены дополнительные сквозные каналы, в которых размещены трубы для транспортировки теплоносителя, преимущественно, жидкости или воздуха.
Трубы могут быть размещены в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела с зазором.
Трубы могут быть размещены в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела с зазором с обеспечением возможности пропуска по зазору воздуха, предохраняющего теплоноситель от перегрева.
Трубы могут быть размещены в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела с полным или частичным контактом со стенками его сквозных каналов.
Трубы, размещенные в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела, могут быть снабжены теплоизоляцией.
Трубы, размещенные в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела, могут быть снабжены насосом или связаны с ним.
Трубы, размещенные в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела, могут быть снабжены вентилятором или связаны с ним.
Теплоаккумулирующие элементы теплоаккумулирующего рабочего тела могут быть выполнены из молотого или кускового наполнителя методом литья, прессования или формовки.
Теплоаккумулирующие элементы теплоаккумулирующего рабочего тела могут быть выполнены из молотого или кускового наполнителя методом литья, прессования или формовки с применением термостойких связующих.
Теплоаккумулирующие элементы теплоаккумулирующего рабочего тела могут быть заключены в твердую, предпочтительно, в металлическую оболочку.
Теплоаккумулятор может быть снабжен дополнительным источником энергии в виде твердого или газообразного топлива.
Электронагревательный элемент может быть снабжен термопредохранителем. Теплоаккумулирующее рабочее тело может быть снабжено регулятором температуры или связано с ним.
Регулятор температуры может быть выполнен в виде электронного регулятора. Регулятор температуры может быть выполнен в виде манометрического датчика. Теплоаккумулятор дополнительно может быть снабжен системой впрыска жидкости. Теплоаккумулятор дополнительно может быть снабжен коммутационным устройством, выполненным с возможностью обеспечения параллельного или последовательного подключения теплоаккумулятора, по меньшей мере, к двум источникам электроэнергии.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в увеличении срока службы устройства, которое достигается повышением термостойкости теплоаккумулирующего рабочего тела посредством его изоляции от проходящего нагреваемого теплоносителя за счет выполнения каналообразующих элементов, размещенных между теплоаккумулирующим рабочим телом и теплоизоляцией с возможностью транспортировки по ним теплоносителя, предпочтительно жидкости или воздуха, с одновременной его изоляцией от теплоаккумулирующего рабочего тела, исключением полного разрушения теплоаккумулирующего рабочего тела в случае разрушения одного из его теплоаккумулирующих элементов за счет выполнения теплоаккумулирующего рабочего тела из скрепленных между собой теплоаккумулирующих элементов, обеспечением возможности замены вышедших из строя электронагревательных элементов без разборки устройства за счет их размещения в пазах теплоаккумулирующего рабочего тела.
Кроме того, выполнение каналообразующих элементов с возможностью транспортировки в качестве теплоносителя воздуха с одновременной его изоляцией от теплоаккумулирующего рабочего тела позволяет получать подогретый воздух с достаточной степенью влажности и температурой, исключающей выгорание органических веществ и кислорода в нем, что исключает выделение вредных веществ и появление неприятного запаха в обогреваемом помещении, что играет важную роль для здоровья человека. А при использовании в качестве теплоносителя жидкости описанная изоляция позволяет избежать парообразования в системе отопления вследствие повышения давления при высоких температурах нагрева теплоносителя.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующими материалами частных случаев выполнения устройства.
На чертежах изображено:
на фиг.1 - теплоаккумулятор, продольный разрез;
на фиг.2 - теплоаккумулятор, разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - теплоаккумулятор, разрез В-В на фиг.1.
Теплоаккумулятор включает теплоаккумулирующее рабочее тело 1, по меньшей мере, один электронагревательный элемент 2 и теплоизоляцию 3. Теплоаккумулирующее рабочее тело выполнено из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью. Теплоаккумулирующее рабочее тело 1 состоит из скрепленных между собой теплоаккумулирующих элементов 4, предпочтительно, плит. Теплоаккумулирующие элементы 4 имеют или образуют пазы 5. В пазах 5 размещен, по меньшей мере, один электронагревательный элемент 2. Между теплоаккумулирующим рабочим телом 1 и теплоизоляцией 3 размещены каналообразующие элементы 6, выполненные с возможностью транспортировки теплоносителя, предпочтительно жидкости или воздуха, с одновременной его изоляцией от теплоаккумулирующего рабочего тела 1.
Работа теплоаккумулятора осуществляется следующим образом. Электронагревательный элемент 2 нагревается посредством электрической энергии и передает тепло теплоаккумулирующему рабочему телу 1. Теплоаккумулирующее рабочее тело 1 в свою очередь нагревает теплоноситель, транспортируемый по каналообразующим элементам 6. В случае выхода из строя электронагревательного элемента 2, его удаляют, не разбирая устройство, из пазов плит теплоаккумулирующего рабочего тела и заменяют новым. В случае растрескивания одной или нескольких плит, входящих в состав теплоаккумулирующего рабочего тела, устройство в целом пригодно для работы и не требует ремонта.
3
В предпочтительном варианте выполнения устройства в качестве материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью для элементов теплоаккумулирующего рабочего тела выбран природный материал, представляющий собой натуральный экологически чистый минерал, предпочтительно, талькохлорит, или талькомагнезит, или талькокарбонат. В последнее время в научно-технической литературе и публикациях появляется объединяющий их термин - тальковый камень. Эти минералы могут использоваться как по отдельности, так и совместно. Перечисленные минералы имеют сходные физико-технические характеристики. Они обладают высокой термостойкостью к перепадам температур от -50°С до 1000°С, что позволяет в конструкции печной вставки отказаться от металлических элементов. Их удельный вес - 2,800-2,960 кг/м, что до 1,5 раз выше, чем у шамотных изделий, а коэффициент теплопроводности - 3,37-4,05 Вт/м×К превышает в 5-6 раз коэффициент теплопроводности шамота, что позволяет увеличить количество сохраняемого тепла за единицу времени и ускорить обогрев отапливаемого помещения.
Теплоаккумулирующие элементы 4 теплоаккумулирующего рабочего тела 1 выполнены или из цельных плит, или из молотого и/или кускового наполнителя, сформированного методом литья, прессования или формовки, преимущественно с применением термостойких связующих. Для повышения прочности каждый теплоаккумулирующий элемент 4 может быть заключен в твердую, предпочтительно в металлическую, оболочку. В одном из вариантов выполнения Теплоаккумулирующие элементы 4 теплоаккумулирующего рабочего тела 1 скреплены между собой болтами и/или шпильками 7 и представляют собой вертикальные плиты.
Электронагревательные элементы 2 размещены в пазах 5 теплоаккумулирующих элементов 4 теплоаккумулирующего рабочего тела 1 так, чтобы обеспечить их изоляцию от конвекции воздуха. То есть воздух не соприкасается с электронагревательным элементом и не происходит сжигания органических примесей, содержащихся в нем. Электронагревательный элемент выполнен обеспечивающим возможность нагрева до 700°С.
Для принудительной подачи воздуха в каналообразующие элементы 6, могут быть снабжены вентилятором 8 или связаны с ним. При выборе в качестве теплоносителя воды каналообразующие элементы могут быть снабжены насосом (на чертежах условно не показано).
В качестве каналообразующих элементов 6 могут быть использованы трубы из термостойкого материала, предпочтительно, керамики или шамота, или плиты из термостойкого теплоизоляционного материала с выполненными на их поверхности продольными ребрами. Плиты могут быть выполнены из керамики и/или из шамота и/или жаропрочного бетона. Со стороны теплоаккумулирующего рабочего тела 1 плиты могут быть покрыты слоем термостойкой пасты или клея. Для образования каналов плита из термостойкого теплоизоляционного материала может быть ориентирована по-разному. В одном варианте выполнения она может быть ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в противоположную сторону от теплоаккумулирующего рабочего тела. Или плита из термостойкого теплоизоляционного материала ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в сторону теплоаккумулирующего рабочего тела закрытого теплоизоляционной плитой. И в том и в другом случае каналы образованы между ребрами плит и слоем теплоизоляции. Плиты могут быть установлены в два ряда таким образом, что продольные ребра одной теплоизоляционной плиты направлены в сторону продольных ребер другой теплоизоляционной плиты с образованием каналов.
В каналах керамических и/или шамотных плит могут быть размещены трубы для транспортировки теплоносителя, преимущественно, жидкости или воздуха. Трубы могут быть размещены в каналах керамических и/или шамотных плит с зазором. Трубы могут быть размещены в каналах керамических и/или шамотных плит с полным или частичным контактом со стенками каналов. При выборе теплоносителя в виде жидкости, трубы, размещенные в каналах керамических и/или шамотных плит, могут быть снабжены насосом или связаны с ним. При выборе в качестве теплоносителя воздуха, трубы, размещенные в каналах керамических и/или шамотных плит, могут быть снабжены вентилятором или связаны с ним.
Кроме того, в одном из вариантов выполнения устройства в теплоаккумулирующем рабочем теле могут быть выполнены дополнительные сквозные каналы, в которых размещены трубы для транспортировки теплоносителя, преимущественно, жидкости или воздуха. Трубы могут быть размещены в сквозных каналах теплоаккумулирующего рабочего тела с зазором, а также с полным или частичным контактом со стенками его сквозных каналов. При выборе в качестве теплоносителя воздуха, трубы, размещенные в сквозных каналах, могут быть снабжены насосом или связаны с ним. При выборе в качестве теплоносителя воздуха, трубы, размещенные в сквозных каналах, могут быть снабжены вентилятором или связаны с ним.
Для повышения влажности воздуха, выходящего из теплоаккумулятора, он может быть дополнительно снабжен системой впрыска жидкости.
По крайней мере, часть теплоизоляции может быть выполнена из жаропрочного материала, обладающего низкой теплопроводностью, преимущественно, из шамота и/или керамики.
Теплоаккумулятор может быть снабжен дополнительным источником энергии в виде твердого или газообразного топлива.
Для обеспечения безопасности электронагревательный элемент может быть снабжен термопредохранителем.
Для более комфортного использования устройства теплоаккумулирующее рабочее тело может быть снабжено регулятором температуры или связано с ним. Регулятор температуры может быть выполнен в виде электронного регулятора или манометрического датчика. Кроме того теплоаккумулятор может быть дополнительно снабжен системой впрыска жидкости.
Теплоаккумулятор может быть дополнительно снабжен коммутационным устройством, выполненным с возможностью обеспечения параллельного или последовательного подключения теплоаккумулятора, по меньшей мере, к двум источникам электроэнергии.
Использование заявленного технического решения обеспечивает возможность эффективного обогрева помещений. Поддержание заданной температуры и влажности в помещении с помощью заявленного устройства происходит в рамках концепции «умное здание» с участием в управлении другими технологическими процессами.