ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована в устройствах нагрева воды, предназначенных для обеспечения потребителей автономным источником горячей воды во время периодических или аварийных отключений от централизованного снабжения горячей водой, а также в тех случаях, когда горячее водоснабжение вообще отсутствует.
Конструкции водонагревателей отличаются большим разнообразием и непрерывно совершенствуются. При конструировании водонагревателей разработчики сталкиваются с решением целого ряда проблем, таких как повышение экономичности, надежности, скорости нагрева воды, защиты от коррозии, уменьшения материальных затрат, увеличения срока службы прибора и др.
Известно устройство (патент RU 2220381 С1 кл. MПК F24H 1/20 опубл. 27.12.2003 г.) для нагрева проточной жидкости, содержащее цилиндрический корпус с подводящим и отводящим патрубками, оси которых перпендикулярны оси корпуса, крышки со смонтированным на одной из них трубчатым электронагревателем (ТЭН), герметично установленные на корпусе, сливную медную трубку, расположенную внутри корпуса и проходящую вне зоны размещения ТЭН, жестко закрепленную в сливном патрубке.
Такой теплообменник имеет две крышки, герметично установленные на корпусе. На одной из крышек закреплены трубчатый электронагреватель и дискретный регулятор нагрева, содержащий биметаллический элемент. Сливная трубка проходит через внутреннюю полость корпуса и упирается в его верхнюю часть. Наличие сливной трубки предложенной конструкции препятствует сокращению габаритов теплообменника, что создает объемы жидкости, не подвергаемые нагреву. Течение струи жидкости происходит, в основном, вдоль нагревателя. Частые включения и отключения нагревателей в процессе регулирования температуры приводят к снижению срока их службы, ухудшают качество питающего напряжения.
Известен водонагреватель накопительного типа (см. европейский патент ЕР №1171742, МПК F24Н 1/20, опубл. 16.01.02), содержащий резервуар, в нижнюю часть которого подводится холодная вода, а из верхней части отводится нагретая вода. В нижней части резервуара расположен источник тепла (ТЭН), который охватывается колпаком с расположенным внизу входным отверстием для ввода холодной воды внутрь колпака. Вверху расположено выходное отверстие, к которому присоединяется труба. Выходной конец трубы расположен над или на высоте пограничного слоя, создающегося в резервуаре между верхним объемом горячей воды и нижним объемом холодной воды, и перемещается вместе с ним. При этом холодная вода, нагретая внутри колпака, поднимается по трубе через окружающую холодную воду и поступает в резервуар в области пограничного слоя или несколько выше его.
Известен, например, бойлер, (см. патент Германии №60105123Т, МПК F24Н 1/18, опубл. 2005.09.01, аналог: ЕР 1254343). Корпус бойлера изготовлен из сложной полимерной композиции и состоит из двух слоев: внутреннего и наружного. Внутренний слой выполнен из термопластичного эластомера и предназначен для непосредственного контакта с водой. Наружный слой корпуса бойлера образован множеством нитей или полосок из синтетического материала, покрытого смолой. Наружный слой спекается, в результате чего образуется сетчатая структура, устойчивая к относительно высоким давлениям. В нижней части рабочего бака установлены: нагревательный элемент (ТЭН), термостат и патрубок подачи холодной воды. Выпуск горячей воды из бака осуществляется патрубком выпуска горячей воды.
Следует отметить недостатки присущие этим бакам, а именно: сложность конструкции рабочего бака; технологические сложности, связанные с применением специальных материалов, обеспечивающих высокую механическую прочность рабочего бака; большие материальные затраты, а, следовательно, высокая стоимость электроводонагревателя.
Наиболее близким по своей конструкции и технической сущности к предлагаемой полезной модели является бытовой водонагреватель (патент РФ на ПМ №49197, кл. МПК 24Н 1/20, от 07.02.2005 г.), который предназначен для нагрева воды в бытовых условиях, например, в ванной комнате или на кухне.
Водонагреватель содержит внутренний бак (внутреннюю емкость) и наружный корпус с торцевыми крышками, теплоизолированными друг от друга. Внутренний бак выполнен из нержавеющей стали и на нем смонтирован электронагревательный элемент и труба забора горячей воды. В нижней части наружного корпуса расположена пластмассовая крышка со световой индикацией электронагревательного элемента. На наружном корпусе установлен электронный цифровой термометр. В постоянном режиме табло цифрового термометра отображает информацию о текущей температуре воды в водонагревателе.
Несмотря на несомненные достоинства известного водонагревателя, следует отметить и недостатки, присущие анализируемому техническому решению. Существенным недостатком является дополнительный расход энергии для питания электронного измерителя температуры, кроме того, электронная система не всегда надежна.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности, экономичности и информативности при использовании водонагревателя.
Для достижения поставленной задачи предлагается водонагреватель, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит теплоизолированный герметичный рабочий бак, патрубок подвода холодной воды, патрубок выпуска горячей воды, размещенное внутри рабочего бака нагревательное устройство и определитель температуры. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного водонагревателя, принятого за прототип, является то, что на лицевой стороне определителя температуры расположен цветовой термоиндикатор, выполненный в виде подложки с нанесенной на ее поверхность термореактивной краской.
Технический результат, достигаемый при создании предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности и информативности при использовании водонагревателя, а также повышении экономичности. Повышение надежности и информативности при использовании водонагревателя, а также экономичности по сравнению с прототипом достигается за счет того, что на лицевой стороне определителя температуры расположен цветовой термоиндикатор, выполненный в виде подложки с нанесенной на ее поверхность термореактивной краской. Термоиндикатор позволяет по изменению цвета контролировать изменение температуры нагрева воды. При наличии термоиндикатора отпадает необходимость анализировать цифры, что особенно важно для людей с ослабленным зрением. Кроме того, важным является надежность: электронная система всегда будет менее надежна, чем механическая. Электронная система, в отличие от механической, требует питания, т.е. расхода энергии.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен один из конкретных примеров предлагаемого водонагревателя. На фиг. изображен общий вид предлагаемого водонагревателя. Водонагреватель состоит из рабочего бака 1, предназначенного для нагрева и хранения воды. Рабочий бак 1 может быть изготовлен из стали, например, стали 08-ПС ГОСТ 16523-97.
К рабочему баку 1 водонагревателя подведен патрубок 2 подвода холодной воды и патрубок 3 выпуска горячей воды. Рабочий бак 1 водонагревателя размещен в наружном корпусе 4, имеющим также декоративное назначение. Объем между наружным корпусом 4 и рабочим баком 1 заполнен теплоизоляцией 5, выполненной из экологически чистого пенополиуретана. Пенополиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности и является наиболее эффективным теплоизоляционным материалом.
Внутри рабочего бака 1 размещено нагревательное устройство 6 с термостатом, которое представляет собой тонкостенную металлическую трубку с расположенным нагревательным элементом. Оно может быть различной конфигурации: прямой, кольцевой, согнутой в различных плоскостях.
На наружном корпусе водонагревателя установлен определитель температуры 7, который через подпружиненную металлическую пластину с высокой теплопроводностью (на чертеже не представлена) соединен с рабочим баком 1. На лицевой стороне определителя температуры расположен цветовой термоиндикатор 8.
Термоиндикатор 8 может быть выполнен в виде подложки с нанесенной на ее поверхность термореактивной краской с заранее заданными свойствами, соответствующими определенным температурным режимам. Изменение цвета термоиндикатора по температурным интервалам задается по технологии «термоколер».
Возможен вариант, когда краска наноситься в два слоя, при нагреве обесцвечивается верхний слой краски, (например, синего цвета) под воздействием температуры становится прозрачным, а под ним (нанесен, например, красный) слой который становится виден из-под обесцветившегося верхнего слоя.
Термореактивная краска имеет свойство менять свой цвет в зависимости от степени нагрева. Она последовательно может из черной становиться зеленой, затем бордовой и красной. Причем нижний и верхний пороги температурного интервала, внутри которого происходят данные изменения, можно программировать.
Предлагаемый накопительный водонагреватель работает следующим образом:
Перед включением в электрическую сеть водонагреватель заполняют холодной водой. Холодная вода через входной патрубок 2 поступает в рабочий бак, вытесняя из него воздух через выходной патрубок 3. Как только вода достигнет верхнего уровня выходного патрубка 3, она начнет выливаться через него наружу, что является признаком полного заполнения рабочего бака. После этого на выходном патрубке 3 закрывается выходной вентиль (на фиг. не показан) и водонагреватель подключается к электрической сети. По мере нагрева, вода за счет конвекции поднимается в верхнюю часть рабочего бака, постепенно нагревая и замещая в нем холодную воду. Расход горячей воды происходит из верхней части рабочего бака, при этом за счет максимальной удаленности точки забора горячей воды от точки поступления холодной из водонагревателя отбирается вода максимальной заданной температуры. Нагрев воды в рабочем баке осуществляется нагревательным элементом 6. Передача тепла осуществляется через подпружиненную металлическую пластину от внутреннего бака к термоиндикатору определителя температуры. По мере нагрева воды происходит изменение цвета термоиндикатора 8 в соответствии с заданными уровнями нагрева. Достижение термоиндикатором 8 красного цвета (или любого другого запрограммированного цвета), сигнализирует о максимальном уровне нагрева воды.
Снижение нагрева приводит к обратному процессу изменения цвета термоиндикатора. При снижении температуры воды термостат автоматически подключает питание, поддерживая, таким образом, температуру воды. При расходе горячей воды ее объем непрерывно замещается равным количеством подогретой воды из нижней части рабочего бака за счет подпора давлением водопровода.
Таким образом, предлагаемый водонагреватель, по сравнению с прототипом, позволяет повысить надежность, и экономичность т.к. механическая система определителя температуры не требует расхода энергии. Кроме того, цветовой индикатор обеспечивает повышение информативности, что особенно важно для людей с ослабленным зрением, так как, отпадает необходимость анализировать цифры.