ЭЛЕКТРОРАДИАТОР-МИНИ-КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к системам для отопления помещений различного назначения.
Известен электрорадиатор, выполненный в виде корпуса, наполненного теплоносителем, с установленным в его нижней части нагревательным элементом, выделенным из общего объема теплоносителя и установленным в отдельном разъемном корпусе малого объема, герметично соединенного с радиатором подводящей и отводящей трубками (см. Свидетельство на полезную модель РФ №11308, МПК F24D 13/04, публикация 16.09.1999).
Известен маслонаполненный электрорадиатор содержащий последовательно соединенные пластинчатые секции, блок управления и размещенный в нижней части электрорадиатора нагревательный элемент. Блок управления содержит выключатель, регулятор температуры, предохранитель и электропровода (см. Патент на изобретение РФ №2336479, МПК F28F 3/12, публикация 20.10.2008).
Наиболее близким аналогом, заявленной полезной модели является электрорадиатор, состоящий из коробчатого корпуса, выполненного из П-образных, соединенных в «замок» половин, на одной из которых закреплена направляющая стенка. Электронагревательный элемент установлен по всей длине корпуса, который заполнен теплоносителем (см. Патент на изобретение РФ №2143644, МПК F24D 13/04, H05B 3/60, публикация 27.12.1999), принято за прототип.
Основными недостатками аналогов и прототипа является малый объем теплоносителя в корпусе и, соответственно, малая теплоаккумулирующая способность и энергоэкономичность.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в расширении возможностей использования электрической энергии в отопительных целях в районах с действующими двух - и трех-ставочными тарифами для расчетов за электропотребление.
Технический результат, достигаемый при реализации, заявленной полезной модели, состоит в расширении эксплуатационных возможностей, области использования электрических отопительных устройств, повышении экономичности и эффективности использования указанных типов устройств.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрорадиаторе-миникотле, содержащем корпус, заполненный жидким теплоносителем, имеющим электронагреватель с терморегулятором, согласно полезной модели корпус выполнен прямоугольной формы из листового металла, размеры корпуса выбраны с таким расчетом, чтобы поместить в нем максимальное количество теплоносителя из расчета 25 литров на 1 квадратный метр отапливаемой площади, с целью повышения его теплоемкости; электрический водонагреватель с терморегулятором, подключен к электрической розетке с суточным таймером, при этом корпус электрорадиатора-миникотла 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 водонагревателе.
Полезная модель поясняется чертежом: на фиг.1 - электрорадиатор-миникотел, общий вид.
Электрорадиатор-миникотел включает корпус 1 в виде герметичной емкости прямоугольной формы высотой 0,73 м., толщиной 0,2 м., длиной, определяемой из расчета 25 литров жидкости на 1 кв. м. отапливаемой площади, выполненной из листовой стали или алюминия, наполненный водой или незамерзающей жидкостью, электрический водонагреватель с терморегулятором 2, состоящий их двух ТЭН типа Аристон мощностью 1,2 и 1,5 квт., подключаемый к электрической розетке с встроенным суточным таймером 3 при помощи электрошнура с разъемом 4.
Для повышения эффективности конвективной теплоотдачи радиатора на задней поверхности корпуса 1 имеются воздушные каналы, выполненные из установленных вертикально металлических профилей 5. Для регулирования теплового потока, от радиатора в обогреваемое помещение корпус 1 снабжен экранирующей шторкой 6 из теплоизолирующего материала, подвешенной при помощи подвижных колец 7 к гардине 8. Для устойчивой установки радиатора на горизонтальной поверхности пола помещения внизу корпуса 1 имеются ножки 9.
При необходимости для увеличения теплоотдачи электрорадиатора-миникотла на корпусе 1 в некоторых случаях устанавливается вентилятор (на чертеже не показано).
Действие электрорадиатора-миникотла осуществляется следующим образом.
Обязательное условие использования электрорадиатора-миникотла - применение двух или трехставочного тарифов для расчета за электропотребление. На электрическом водонагревателе с терморегулятором 2 устанавливается диапазон регулирования температуры жидкости в корпусе 1, а на суточном таймере 3 устанавливается время работы электрорадиатора-миникотла, исходя из того, что в период действия ночного (меньшего) тарифа на электроэнергию, то есть с 23 часов до 7 часов утра он должен работать в режиме максимальной мощности для обеспечения отопительной тепловой нагрузки и одновременного накапливания тепловой энергии имеющимся запасом жидкости в корпусе 1, и автоматическое отключение таймером 3 электрического водонагревателя с терморегулятором 2 по истечении заданного времени.
По истечении указанного времени, то есть после 7-00 часов утра, суточным таймером 3, когда происходит отключение электрического водонагревателя с терморегулятором 2, теплоотдача радиатора некоторое время осуществляется в экономичном режиме отдачи теплоты, накопленной (аккумулированной) в ночной период, имеющимся запасом жидкости в корпусе 1, без расходования электрической энергии, стоимость которой в этот период времени, устанавливается по дневному (большему) тарифу.
При падении температуры жидкости внутри корпуса 1 до минимального установленного значения, электрический водонагреватель с терморегулятором 2 снова включается и начинается нагрев воды до максимального установленного значения.
При этом происходит расходование электрической энергии по дневному тарифу. Оптимальный режим теплового потока от радиатора в обогреваемое помещение регулируется перемещением экранирующей шторки вдоль корпуса 1, открывая больше или меньше поверхность теплоотдачи радиатора, не давая преждевременно остывать в нем жидкости.
В электрорадиаторе-миникотле снабженном электровентилятором, теплоотдача дополнительно регулируется включением и отключением электровентилятора.
При трехставочном тарифе расчета за электропотребление, с помощью суточного таймера 3, имеется возможность установки времени переключения работы радиатора на экономичный режим, дополнительно, при переходе с меньшего тарифа в полупиковом периоде на больший тариф в пиковом периоде.
max
min
Пример. В помещении площадью равной 11 кв.м., расположенном в жилом доме в Амурской области, установлен электрорадиатор-миникотел с объемом воды в корпусе равном 280 литров. Диапазон температур воды, заданный терморегулятором составляет T=84 градуса; T=44 градуса.
max
min
Тепловой поток (теплоотдача), поступаемый в помещение от радиатора при остывании воды от T до T будет равен (соответствует экономному режиму работы радиатора при выключенном электронагревателе в период действия дневного тарифа за пользование электроэнергией).
Q=280 л*1 ккал/кг. град.*(84 град-44 град)=11200 ккал или 13 квт.ч.,
где 280 л - объем воды в корпусе радиатора;
1 ккал/кг. град - уд. теплоемкость воды;
84 град; 44 град - соответственно максимальная и минимальная температура воды.
Расчетная (часовая) тепловая нагрузка на отопление помещения площадью 11 м.кв. для г.Благовещенска Амурской области
Qoт=11*3*0,5*(20+34)=891 ккал, час или 1,03 квт,
где 11 кв.м. - площадь помещения; 3 м - расчетная высота помещения;
0,5 ккал/м.куб.час. град. С - удельная отопительная характеристика здания (см. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник. - М: Стройиздат, 1988. - С.23);
34 град - расчетная для отопления температура наружного воздуха
(см. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник. - М.: Стройиздат, 1988.- С.7);
20 град - расчетная температура внутреннего воздуха.
Отсюда, время остывания воды от Т=84 град до Т=44 град, то есть время работы радиатора в экономном режиме, составит:
Τ=13 квт.ч: 1,03 квт.=13 час.
Что соответствует данным, полученным опытно-экспериментальным путем, приведенным в таблице 1.
В денежном выражении, при дневном тарифе равном 2,48 руб/квт для двухставочного тарифа за электропользование для Амурской области, экономия по сравнению с электрорадиатором такой же мощности, но без аккумулирующего запаса воды и работающим непрерывно электронагревателем, составит:
сут
S=13 квт.ч.*2,48 руб/квВт=32,24 руб. в сутки
или
год
S=32,24 руб.*212 сут*0,6=4100,93 руб. год,
сут
где 212 - число суток в отопительном сезоне для г.Благовещенска Амурской области.
0,6 - коэффициент сезонности, усреднения потребления максимальной нагрузки на отопление в году.
Таблица 1.
Данные, полученные опытно-экспериментальным путем
Дата
Время
Показания счетчика
Температура
в комнате
воды
02.02
8-30
7846
21
51
10-00
7849
22
54
включен второй ТЭН
11-00
7851,5
23
58
12-00
7854,2
24
62
13-00
7857
24
68
отключен от сети
17-00
7858
22
59
21-00
7858
21
52
22-00
7858
20
50
23-00
7858
19
49
23-26
7858
19
49
включен таймер
03.02
0-20
7860
21
52
7-40
7880
21
80
отключен таймер
10-00
7880
22
72
11-00
7880
23
70
18-40
7880
22
52
20-00
7880
21,5
49
21-00
7880
21,5
48
22-00
7880
21
47
23-15
7880
21
44
включен таймер
04.02
8-28
7901
21
84
10-10
7901
22
70
Максимальный расход электрической энергии на нагрев (аккумулирование) теплоты теплоносителем в корпусе и на компенсацию текущих постоянных теплопотерь помещения происходит в ночной период времени во время действия ночного (дешевого) тарифа, а момент отключения от электрической сети происходит автоматически встроенным суточным таймером во время прекращения действия ночного тарифа и переход на дневной (дорогой) тариф, при этом для компенсации текущих теплопотерь помещения, происходит отдача накопленной теплоносителем теплоты, определенное время, без потребления электрической энергии.
Использование предлагаемого электрорадиатора-миникотла позволяет снизить затраты на электрическую энергию в районах с действующими двух- и трех-ставочными тарифами для расчетов за электропотребление, из-за этого расширяются эксплуатационные возможности, повышается экономичность и эффективность использования электрорадиаторов-миникотлов.
Предложенная полезная модель может найти применение при автономном отоплении квартир, домов или производственных помещений.