ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована в устройствах газового и электрического нагрева воды при отсутствии горячего водоснабжения, а также для обеспечения потребителя автономным источником горячей воды во время периодических или аварийных отключений от централизованного снабжения горячей водой.
Известны накопительные водонагреватели двух типов - электрические и газовые. Накопительные водонагреватели, предназначенные, как правило, для постепенного нагрева больших объемов воды, являются экономичными.
При конструировании водонагревателей необходимо решение ряда проблем, таких как повышение экономичности, скорости нагрева воды, снижения материальных затрат и др.
Среди этих проблем особое место занимает защита водонагревателя от накипи и других отложений, содержащихся в воде.
Известен водоподогреватель (см. патент Японии JP 3658818 В2 9145156 А, кл. 7 F24Н 1/10, опубл. 08.06.05), содержащий трубопровод для подачи водопроводной воды, соединенный с нагревателем. Нагреватель содержит расположенный в корпусе тепловыделяющий элемент, расположенный с внешней поверхности корпуса спиральный нагревательный элемент, соединенный с источником переменного тока; устройство для очистки воды перед нагревателем или очистки горячей воды; датчик температуры, отпускаемой горячей воды; устройство регулирования мощности нагревателя по измеряемой температуре воды с целью поддержания заданной температуры воды; датчик расхода воды и устройство регулирования расхода воды по входному сигналу датчика расхода с целью поддержания заданного расхода воды.
Недостатком указанного водоподогревателя является необходимость установки дополнительной системы очистки воды перед нагревателем, что усложняет конструкцию.
Известен нагреватель (см. патент Японии JP 3421301 В2 2000329407 А, кл. 7 F24Н 1/18 опубл. 30.06.03), содержащий устройство для гигиенической промывки с соплом для подачи струи воды при поступлении сигнала на промывку; электрический нагреватель воды, расположенный в камере нагрева воды с отверстиями для подачи и вывода нагретой воды в сопло. Нагреватель отличается тем, что содержит датчик температуры нагретой воды и устройство для регулирования электрического тока, проходящего через нагреватель. Устройство регулирования при поступлении сигнала на промывку при включенном нагревателе вырабатывает сначала сигнал на подачу полного тока к нагревателю, после чего сигнал на регулирование электрического тока в соответствии с температурой нагретой воды с целью поддержания ее равной заданной температуре.
Недостатком рассмотренного технического решения является сложность конструкции за счет установки дополнительной электронной схемы, вырабатывающей сигнал на промывку.
Наиболее близкой по своей конструкции и технической сущности предлагаемой полезной модели является система для нагревания и хранения воды ТЕРМЕКС G5 (см. www.thermex.ru. Каталог продукции Группы компании «термекс», стр.11).
Электронагреватель имеет внешний корпус; внутренние баки с соединительными патрубками; пенополиуретановую теплоизоляцию; трубки забора горячей воды и подачи холодной воды; фланец с нагревательным элементом и термостатом, а также сливной патрубок системы самоочистки/слива воды.
Однако, существенным недостатком анализируемого технического решения является его невысокая надежность,
обусловленная недостаточной защитой бака от накипи и других отложений, присутствующих в воде.
По мере того, как в процессе работы водонагревателя накипь и прочие отложения накапливаются внутри бака, они создают барьер между нагревательным элементом и объемом воды, а также способствуют перегреву стали вокруг сварных швов, либо нагревательного элемента. В результате снижается КПД нагревательного элемента, увеличивается энергопотребление и повышается риск протечки бака и выхода из строя нагревательного элемента.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы водонагревателя за счет обеспечения автоматической защиты внутренней поверхности бака от накипи и других отложений в электрических и газовых накопительных водонагревателях.
Для достижения поставленной цели предлагается водонагреватель, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит: рабочий бак с патрубками подвода холодной воды и отвода горячей воды, а также нагревательный элемент с устройством регулировки температуры.
Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип водонагревателя, является то, что патрубок подачи холодной воды выполнен в виде трубки, снабженной форсунками, обращенными в сторону дна рабочего бака, при этом патрубок подачи холодной воды расположен параллельно дну бака.
В предлагаемом устройстве поток холодной воды под давлением направляется на дно водонагревателя, не давая осадку аккумулироваться на дне бака. Закручивающийся турбулентный
поток помогает поддерживать осадок во взвешенном состоянии, выводя его наружу при использовании горячей воды.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен один из конкретных примеров реализации предлагаемого водонагревателя.
На фиг. изображен общий вид водонагревателя (в разрезе).
Водонагреватель состоит из герметичного рабочего бака 1 с дном 2, наружного корпуса 3 и расположенной между ними теплоизоляцией 4. В нижней части рабочего бака смонтированы входной патрубок 5 подачи холодной воды с форсунками 6, создающими закручивающийся турбулентный поток и выходной патрубок 7, предназначенный для выпуска горячей воды. В нижней части рабочего бака размещены: электронагревательный элемент 8, устройство регулировки температуры (термодатчик) 9 и анод 10, предназначенный для защиты элементов конструкции водонагревателя от электрохимической коррозии. На лицевой панели расположены: шкала 11 термодатчика 9, выключатель 12 и лампочка 13 индикации включения электронагревательного элемента 8.
Герметичный рабочий бак 1 может быть изготовлен из нержавеющей или эмалированной стали. Наружный корпус 3 водонагревателя может быть выполнен из специального конструкционного пластика, окрашенной стали, либо из нержавеющей стали. Входной 5 и выходной 7 патрубки водонагревателя выполнены из нержавеющей стали. В качестве электронагревательного элемента 8 применяются закрытые нагревательные элементы типа ТЭН. Анод 10 изготовлен из магниевого сплава. Теплоизоляция 4, заполняющая полость между
рабочим баком 1 и наружным корпусом 3, выполнены из экологически чистого пенополиуретана. Пенополиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности и является наиболее эффективным теплоизоляционным материалом.
Предлагаемый накопительный водонагреватель в рабочем режиме эксплуатации работает обычным образом.
Перед включением в электрическую сеть водонагреватель заполняют холодной водой, которая через входной патрубок 5 с форсунками 6 поступает в рабочий бак 1, заполняя его и вытесняя при этом из него воздух через выходной патрубок 7. Как только вода заполнит бак, она начнет выливаться через выходной патрубок 7, что является признаком полного заполнения бака. После этого на выходном патрубке 6 закрывается выходной вентиль (на фиг. не показан) и водонагреватель подключается к электросети. 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 освободившийся объем заполняется под давлением холодной водой через патрубок 5 подачи холодной воды, снабженный форсунками 6. При этом создается закручивающийся турбулентный поток, поддерживающий осадки во взвешенном состоянии, выводя их наружу при разборе горячей воды и не давая им аккумулироваться на дне бака.
Пользователь задает нужный температурный режим. Нагрев воды в рабочем баке производится нагревательным элементом 8, который включается выключателем 12, при этом загорается лампочка 12 индикации. На шкале 11 отражается фактический уровень температуры воды. При расходе горячей воды ее объем непрерывно замещается водой из нижней части рабочего бака.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели за счет обеспечения автоматической защиты внутренней поверхности бака от накипи и других отложений в электрических и газовых накопительных водонагревателях позволяет повысить надежность работы водонагревателя и повысить КПД нагревательного элемента, что обеспечивает низкий уровень энергопотребления.