ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована в устройствах электрического нагрева воды, предназначенных для обеспечения потребителя автономным источником горячей воды во время периодических или аварийных отключений от централизованного снабжения горячей водой, а также в тех случаях, когда горячее водоснабжение отсутствует.
Особенностью настоящего периода времени является неблагополучное состояние окружающей среды, обусловленное ее загрязнением, при этом особую тревогу вызывает экологическое состояние водоемов, а, следовательно, и водопроводной воды. Небезопасным является не только использование водопроводной воды в пищу, но и ее воздействие на кожу человека, которая напрямую связана со всеми внутренними органами человека. Решением указанной проблемы занимаются специалисты в различных областях науки и техники, в том числе и в электроэнергетике, к которой относятся устройства электрического нагрева воды.
Известны электроводонагреватели двух типов - проточные и накопительные. Проточные электроводонагреватели предназначены для мгновенного подогрева воды, непрерывно поступающей из водопроводной сети. Они характеризуются высоким быстродействием при большом
энергопотреблении. Из технической и патентной литературы известны два основных типа накопительных электроводонагревателей: с одним резервуаром (баком) и с двумя баками. В качестве аналогов предлагаемой полезной модели рассмотрим некоторые разновидности конструкций накопительных электроводонагревателей.
Известен накопитель горячей воды (см. европейский патент ЕР №1171742, МПК F 24 H 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, 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 также накопительный электроводонагреватель, содержащий два расположенных один над другим бака - верхний и нижний, соединенные двумя патрубками (см. патент РФ на полезную модель №43952, кл. МПК 7 F 24 Н 1/20, опубл. 2005 г.). Баки имеют форму цилиндров, вытянутых в горизонтальном направлении (так называемое горизонтальное расположение
баков), и расположены внутри общего корпуса, заполненного теплоизоляцией. В нижней части нижнего бака расположен нагревательный элемент. Входной патрубок, предназначенный для подачи холодной воды, расположен в дне нижнего бака и снабжен обратным клапаном и рассекателем, а выходной патрубок, предназначенный для забора горячей воды, расположен в верхней части верхнего бака. Известный электроводонагреватель может быть снабжен дополнительным нагревательным элементом и магниевым анодом, предназначенным для защиты элементов конструкции электроводонагревателя от электрохимической коррозии.
Описанные выше известные электроводонагреватели, выбранные в качестве аналогов предлагаемой полезной модели, имеют различные конструктивные особенности и обладают определенными достоинствами. Однако все они, независимо от конструкции, имеют общий недостаток, который заключается в том, что они не обеспечивают потребителя чистой, высококачественной водой.
В настоящее время появились конструкции накопительных электроводонагревателей с пластиковыми рабочими баками, имеющими существенные преимущества по сравнению со стальными.
Известен, например, бойлер, в конструкции которого использованы композиционные материалы (см. патент Германии №60105123Т, МПК F 24 H 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, термостат и патрубок подачи холодной воды. Выпуск горячей воды из бака осуществляется патрубком выпуска горячей воды.
Несомненным достоинством известного бойлера с рабочим баком, изготовленным из композиционных материалов, является следующее. Отсутствие коррозии позволяет исключить специальные антикоррозионные покрытия, применяемые для стальных баков. Кроме того, отпадает необходимость в использовании защитных магниевых анодов. Полимерные материалы обеспечивают высокие, не зависящие от времени гигиенические показатели при контакте с водой.
Однако, проблема улучшения качества воды, поступающей к потребителю из электроводонагревателя, остается актуальной в связи с тем, что водопроводная вода зачастую не соответствует установленным стандартам. Одной из возможностей решения указанной проблемы является установка фильтров на входном патрубке электроводонагревателя.
Другой попыткой решения указанной проблемы является техническое решение (см. патент РФ на изобретение №2156409, кл. МПК 7 F 24 Н 1/20,
опубл. 2000.09.20), которое является наиболее близким по своей конструкции и технической сущности к предлагаемой полезной модели. Известный бытовой водонагреватель предназначен для нагрева воды в бытовых условиях, например, в ванной комнате или на кухне. Нагревательный элемент водонагревателя расположен в нижней боковой части теплоизолированного корпуса и снабжен устройством защитного отключения и электронным программирующим устройством с дополнительным датчиком температуры. Над нагревательным элементом расположен патрубок подвода холодной воды, снабженный обратным клапаном. Патрубок отвода горячей воды с установленным над ним автоматическим воздухоудалителем расположен в верхней части теплоизолированного корпуса. Кроме того, конструкция водонагревателя дополнительно снабжена, системой водоподготовки, которая представляет собой автономную емкость, соединенную с электроводонагревателем через автоматическую насосную установку.
Однако, несмотря на несомненные достоинства известного электроводонагревателя, следует отметить и недостатки, присущие анализируемому техническому решению. Недостатком известного электроводонагревателя является сложность и громоздкость конструкции, а также ее большие габариты, обусловленные тем, что за пределами теплоизолированного корпуса находятся: автоматическая насосная установка и система водоподготовки, а также устройство защитного отключения и электронное программирующее устройство.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей за счет биологической очистки воды, которая достигается путем ее обеззараживания ионами серебра, а также упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшение габаритов электроводонагревателя.
Для достижения поставленной задачи предлагается электроводонагреватель, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит теплоизолированный корпус, электронагревательный элемент и термостат, размещенные на фланце, герметично установленном в нижней части рабочего бака. Электроводонагреватель снабжен также патрубками подвода холодной воды и отвода горячей воды и системой водоподготовки.
Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип электроводонагревателя, является то, что система водоподготовки выполнена в виде устройства насыщения воды ионами серебра, которое смонтировано внутри рабочего бака на герметичном фланце. Устройство насыщения воды ионами серебра состоит из двух электродов и соединено с электрической сетью через адаптер, при этом, по крайней мере, один из электродов выполнен из серебра.
Кроме того, для защиты стальных элементов конструкции электроводонагревателя от электрохимической коррозии внутри рабочего бака может быть установлен анод.
Важнейшими задачами, поставленными при создании предлагаемой полезной модели, являются:
- расширение функциональных и эксплуатационных возможностей электроводонагревателя;
- упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшение габаритов.
Первая из поставленных задач решена за счет биологической очистки воды, которая достигается путем ее обеззараживания ионами серебра. Для этого непосредственно в рабочий бак электроводонагревателя установлено устройство для насыщения воды ионами серебра.
Обеззараживающие свойства воды, которые она приобретает после контакта с металлическим серебром, были известны еще в глубокой древности. В 1893 году швейцарец К.Негели делает открытие: растворенное в воде серебро убивает бактерии. В дальнейшем его открытие было подтверждено многими учеными. Большое биологическое и физиологическое влияние на живые организмы оказывают микроколичества серебра. Многие вредные микробы (патогенные бактерии) быстро гибнут под действием самых ничтожных доз серебра. Вот почему среди многих дезинфицирующих и обеззараживающих средств значительное внимание привлекают к себе препараты серебра, в частности электролитическая серебряная вода, представляющая собой обыкновенную природную воду, насыщенную ионами
и коллоидными частицами серебра. Установлено, что при непосредственном соприкосновении с поверхностью кожи, воспаление которой вызвано бактериальным заражением, растворы серебра оказывают благотворное воздействие, помогая даже при таких серьезных патологиях кожи, как дерматит и псориаз.
Установка в рабочем баке электроводонагревателя устройства для насыщения воды ионами серебра не только расширила функциональные и эксплуатационные возможности прибора, но также существенно упростила по сравнению с прототипом его конструкцию, повысив тем самым ее надежность, а также уменьшила габариты устройства (в конструкции прототипа система водоподготовки представляет собой громоздкое устройство, находящееся за пределами рабочего бака электроводонагревателя).
Признаки заявляемой конструкции, изложенные в дополнительном (пункте 2) формулы полезной модели, относятся к конкретному примеру выполнения устройства насыщения воды ионами серебра и его подключению к электрической сети.
Следует также добавить, что предусмотренная в пункте 3 формулы полезной модели возможность установки анода в полости рабочего бака обеспечивает защиту элементов конструкции электроводонагревателя от электрохимической коррозии, дополнительно способствуя повышению его надежности.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен один из конкретных примеров реализации предлагаемого электроводонагревателя.
На фиг. изображен общий вид предлагаемого электроводонагревателя (продольный разрез).
Электроводонагреватель состоит из теплоизолированного корпуса, включающего герметичный корпус 1 рабочего бака, наружный кожух 2 и расположенную между ними теплоизоляцию 3. В нижней части рабочего бака смонтированы входной патрубок 4 подачи холодной воды и выходной патрубок 5, предназначенный для забора горячей воды. На фланце 6, герметично установленном в нижней части рабочего бака, размещены электронагревательный элемент 7, термодатчик 8 и анод 9, предназначенный для защиты элементов конструкции электроводонагревателя от электрохимической коррозии. На герметичном фланце 6 монтируется также термостат 10. Внутри рабочего бака на герметичном фланце 6 установлено устройство насыщения воды ионами серебра, которое состоит из двух электродов, один из которых 11 изготовлен из серебра. Второй электрод может быть выполнен из нержавеющей стали или другого металла, а его функцию может также выполнять фланец 6 или магниевый анод 9. Устройство насыщения воды ионами серебра соединено с электрической
сетью через адаптер (на фиг. не показан). На лицевой панели 12 расположены: шкала 13 термодатчика 8, выключатель 14 и лампочка 15 индикации включения электронагревательного элемента 7.
Герметичный корпус 1 рабочего бака может быть изготовлен из нержавеющей или эмалированной стали, а также из различных композиционных материалов. Наружный кожух 2 теплоизолированного корпуса электроводонагревателя может быть выполнен из специального конструкционного пластика, окрашенной стали, либо из зеркальной полированной нержавеющей стали. Патрубки электроводонагревателя - входной патрубок 4 подачи холодной воды и выходной патрубок 5 забора горячей воды выполнены из нержавеющей стали. В качестве электронагревательного элемента 7 (ТЭНа) применяются закрытые нагревательные элементы, представляющие собой медную трубку с запрессованной в нее нагревательной спиралью и керамическим наполнителем. Анод 9 изготовлен из магниевого сплава. Теплоизоляция 3, заполняющая объем между корпусом 1 рабочего бака и наружным кожухом 2, выполнена из экологически чистого пенополиуретана. Пенополиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности и является наиболее эффективным теплоизоляционным материалом. Электрод 11 изготавливается из серебра.
Предлагаемый накопительный электроводонагреватель работает следующим образом.
Перед включением в электрическую сеть электроводонагреватель заполняют холодной водой. Холодная вода через входной патрубок 4 поступает в рабочий бак, при этом холодная вода заполняет рабочий бак, вытесняя из него воздух через выходной патрубок 5. Как только вода в рабочем баке достигнет верхнего уровня выходного патрубка 5, она начнет выливаться через него наружу, что является признаком полного заполнения электроводонагревателя. После этого на выходном патрубке 5 закрывается выходной вентиль (на фиг. не показан) и электроводонагреватель 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 электроводонагревателя отбирается вода максимальной температуры, на которую настроен термостат 10.
Пользователь задает нужный температурный режим, который поддерживается с помощью термостата 10. На шкале 13 отражается фактический уровень температуры воды. В случае превышения предельной температуры нагрева, термодатчик 8 автоматически отключает питание устройства. Нагрев воды в рабочем баке осуществляется электронагревательным элементом 7, который включаются с помощью переключателя 14. При включении электронагревательного элемента 7 на
лицевой панели 12 загорается лампочка 15 индикации. При снижении температуры воды термостат 10 автоматически подключает питание, поддерживая, таким образом, установленную температуру. При расходе горячей воды ее объем непрерывно замещается равным количеством подогретой воды из нижней части рабочего бака за счет подпора давлением водопровода.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает биологическую очистку воды, достигаемую путем ее обеззараживания ионами серебра, что оказывает благотворное воздействие на организм человека, существенно расширяя тем самым функциональные и эксплуатационные возможности заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом. При этом удалось существенно упростить конструкцию, уменьшить габариты электроводонагревателя, а также обеспечить высокую эксплуатационную надежность прибора.