УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к обогревательным устройствам, предназначенным для нагрева различных сред, например воды или воздуха в использующих теплоэлектронагреватели (ТЭНы) системах обогрева бытового и общепромышленного назначения от низковольтных источников электроэнергии..
Как правило, системы обогрева помещений с помощью ТЭНов, питаемых от низковольтных источников электроэнергии, как то, солнечные батареи, ветряные генераторы, аккумуляторы и т.п. устройства, производящие постоянный ток напряжением 13…109 В, содержат систему дополнительных устройств (контроллеры заряда, аккумуляторные батареи, инверторы) для преобразования этого тока в переменный ток напряжением 220 В, для непосредственного питания ТЭНов (см., например, ссылку в Интернете: http://images.yandex.ru/yandsearch?source=wiz&fp=1&uinfo=ww-1304-wh-571-fw-1079-fh-448-pd-1&р=1&text=%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B8%20%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F&n noreask=1&lr=1107). Это сильно удорожает получение электроэнергии для нужд обогрева.
Известен воздухонагреватель, использующий ТЭН для нагрева потока воздуха, нагнетаемого в помещение (патент РФ №2122658 «Нагреватель воздуха», МПК: F24H3/04, опуб. 27.11.1998 г). Воздухонагреватель содержит воздуходувное устройство, снабженное ТЭНом, на который подается переменный ток напряжением 220 В. Нагреваемый ТЭНом поток воздуха распространяется по всему помещению и обогревает его.
Недостатком известного устройства является невозможность питания ТЭНа низковольтным источником постоянного тока напряжением 13…150 В без промежуточных преобразователей тока, таких как инверторы, трансформаторы и т.п.
Задачей создания полезной модели является удешевление системы нагрева текучей среды посредством использования дешевых низковольтных источников электроэнергии.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве нагревания текучей среды, содержащем электрически соединенные между собой источник электроэнергии и трубчатый электронагреватель, в качестве источника энергии использован низковольтный источник электроэнергии, а в качестве трубчатого электронагревателя - низковольтный трубчатый электрический нагреватель..
Устройство схематически показано на приложенном чертеже,
Предложенная система содержит низковольтный источник 1 электроэнергии низкого напряжения (до 150 В), электропровод 2 и низковольтный трубчатый электронагреватель (ТЭН) 3, электрически соединенный электропроводом 2 с низковольтным источником электроэнергии 1.
Если в качестве источника электроэнергии 1 используют солнечные батареи, то мощность и напряжение ТЭНа подбирают соответственно мощности и напряжению конкретно используемой батареи. Например:
- для солнечных батарей с напряжением 15-17 В используют ТЭНы на напряжение 13 В
- для солнечных батарей с напряжением 35-37 В используют ТЭНы на напряжение 30 В
- для солнечных батарей с напряжением 70-80 В используют ТЭНы на напряжение 60 В
- для солнечных батарей с напряжением 130-150 В В используют ТЭНы на напряжение 109 В.
Под конкретный массив солнечных батарей по мощности и напряжению подбирают ТЭН и наоборот.
Если сравнивать такую систему нагрева воды (теплоносителя) с солнечными коллекторами, для получения горячей воды, то на первый взгляд она выглядит дороже, но с учетом всех монтажных и эксплуатационных затрат, она становится дешевле, т.е. не надо прокладывать трассы из медных труб определенным сложным способом, утеплять их, заполнять теплоносителем, устанавливать систему контроля и автоматики, контролировать от перегрева теплоноситель в солнечном контуре, организовывать полную электрическую бесперебойность по средствам источника бесперебойного питания и АКБ и т.д. А достаточно просто проложить кабель от солнечных батарей к ТЭНу, который можно установить в любой существующий бойлер.
К тому же предлагаемая система абсолютно энергетически не зависима от электрических сетей общего пользования, чего нельзя сказать о системах горячего водоснабжения (ГВС) с солнечными коллекторами, т.е. для них обязательна еще система бесперебойности для поддержания в рабочем состоянии контроллера и насосной станции, в противном случае, вся система выходит из строя и потребуются дополнительные затраты на восстановления ее работоспособности.
Так же эти низковольтные ТЭНы можно использовать в различных вариантах с другими низковольтными альтернативными источниками энергии.
Например:
I. с ветрогенераторами.
Тут есть несколько схем использования,
1 - напрямую, т.е. так же как и с солнечными батареями. На каждую из 3-х фаз ветрогенератора подключается свой ТЭН и они все сразу начинают нагревать воздух, воду (теплоноситель) если ветрогенератор вращается. Чтобы позволить начать раскручиваться ветрогенератору на малых скоростях ветра, а при уже стронутом с места и вышедшем на определенные обороты ветрогенератора подключаются ТЭНы. Это позволяет повысить работоспособность на низких скоростях ветра, но в принципе возможно эксплуатировать данную систему и без этих решений.
В этом случае можно использовать низковольтный источник как постоянного так и переменного тока, что тоже выполняет нашу задачу, перехода на более низкое рабочее напряжение.
2 - как дополнительные нагрузочно-тормозные ТЭНы, когда ТЭНы подключены к контроллеру заряда ветрогенератора. При этом алгоритм работы становится такой: ветрогенератор через контроллер заряда заряжает АКБ, при достаточной заряженности АКБ, когда уже их нельзя заряжать, контроллер переключает работу ветрогенератора на ТЭНы, и ТЭНы начинают быть полезными, т.Е. они не только тормозят ветрогенератор, не допуская его выхода на опасные большие обороты, но еще и нагревают воздух или воду (теплоноситель).
На сегодня в контроллерах ветрогенераторов применяют ТЭНы только для балластной нагрузки, т.Е. в качестве сопротивления для нагрузки обмоток ветрогенератора, чтоб тот, в свою очередь, не вышел на опасные высокие обороты и не разрушился, и не нанес при этом вреда окружающим.
В предлагаемом варианте, при применении низковольтных ТЭНов сразу достигают две цели: предотвращают раскрутку генератора на опасные обороты и всю, как бы лишнюю, энергию от него передают на полезные низковольтные ТЭНы, благодаря чему по максимуму используют силу ветра, собирая и передовая ее в полезную для человека энергию.
Схема с контроллером предпочтительнее, т.К. она еще может и заряжать АКБ, с которых потом можно преобразовать в 220 В, но она и существенно дороже, как в приведенном выше примере с солнечными батареями. По этому есть такие случаи, в которых нет необходимости в 220 В, а только отопление, и упрощенная схема становится гораздо выгоднее и быстрее окупается.
I. с мини гидро электро станциями (миниГЭС).
Тут схема такая же простая: мини ГЭС-ТЭН. Поскольку движение воды стабильно, то под мощность и напряжение генератора мини ГЭС подбирают мощность и напряжение низковольтных ТЭНов, т.е. под любой используемый низковольтный генератор переменного или постоянного тока на любое выходное напряжение и мощность, что значительно упрощает и удешевляет систему в целом.
Кроме того, во всех предложенных схемах не участвуют дорогие электрические приборы (контроллеры, инверторы, преобразователи чем увеличивается безопасность и надежность работы всей системы) и АКБ, которые имеют определенное конечное количество циклов заряд/разряд, что очень существенно и положительно сказывается на ее долговечности и работоспособности.
Соответственно убыстряется окупаемость систем.