КОМБИНИРОВАННЫЙ ТЕПЛОАККУМУЛЯЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРООТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области электрооборудования для отопления помещений сельскохозяйственного назначения, в частности для животноводческих и производственных помещений ферм.
Использование вечернего или ночного льготных тарифов на электроэнергию позволяет эффективно применять теплоаккумулирующие устройства (ТАУ), которые включают в сеть только в часы «провалов» графиков суточных нагрузок энергосистемы. За время включения к электрической сети тепловой аккумулятор, входящий в конструкцию теплоаккумулирующего устройства, сердечник которого выполнен, как правило, из шамота (керамики, чугуна) заряжается (накапливает тепло), а в часы максимальной нагрузки в энергосистеме - разряжается (отдает накопленное тепло в нужное помещение).
Известны электрические теплоаккумулирующие устройства сельскохозяйственного назначения, для подогрева приточного холодного воздуха в системах вентиляции и обеспечения микроклимата коровников, выполненные из жаропрочного бетона с магнезитовой крошкой или магнезитовых кирпичей (Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г. «Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства» М.: Энергия, 1980).
Недостатком данных теплоаккумулирующих устройств является большая мощность и воздухопроизводительность.
Известны электрообогревательные панели и блоки, изготовленные из бетона с магнезитовым (шамотным) наполнением с встроенным электрическим нагревательным элементом (Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Теплоаккумуляционные электрообогреватели» в журнале «Техника в сельском хозяйстве» 1981 г., №2, стр. 28-29). В таких конструкциях теплоотдача осуществляется от наружных поверхностей прибора, путем излучения и естественной конвекции.
Недостатком таких теплоаккумулирующих устройств является то, что «разрядка» теплоаккумулирующего устройства происходит статически без регулирования по мере естественного остывания сердечника. Тепловые потребности помещения не увязаны с подобной нерегулируемой теплоотдачей и не всегда эффективно поддерживает требуемую температуру в помещении.
Известен электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, у которого «разрядка» теплового аккумулятора статическая, а теплоотдача - регулируемая (Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Результаты эксплуатации распределенных аккумулирующих электроотопителей» - Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства 1979 г., вып. 124, с. 18…28). Теплоотдача электроотопительного прибора осуществляется за счет вертикальных каналов в массиве сердечника теплоаккумулятора выполненного из керамики (магнезита), через которые проходит нагреваемый воздух. Кроме этого электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла имеет защитный теплоизолированный кожух, в котором имеется два отверстия: внизу входное и вверху выходное. В выходном отверстии имеется регулируемая в ручную или автоматически заслонка, с помощью которой осуществляется регулирование потока нагреваемого воздуха и соответственно теплоотдачи электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла.
Недостатками данного прибора являются ограниченные возможности по аккумулированию тепловой энергии и качеству регулирования температурного режима помещения, неудовлетворительные аэродинамические характеристики электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла, поскольку центр нагрева и центр охлаждения в данной конструкции, практически совпадают. Кроме того, в этом приборе нет нагревательных элементов, работающих на обогрев помещений во время «зарядки» сердечника, что делает его пригодным только для отопления помещений, с периодическим использованием.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, содержащий теплоизолированный корпус с теплоизолированной стенкой, образующей две камеры, соединенных между собой воздушным каналом, в одной из камер расположен теплоаккумулирующий сердечник с электрическими нагревательными элементами, а в другой камере, имеющей входное отверстие для подачи холодного воздуха и выходное отверстие для выхода заданного воздушного потока нужной температуры для отапливаемого помещения установлен электроконвектор прямого нагрева с электрическими нагревательными элементами, в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка, регулирование которой зависит от температуры воздуха в отапливаемом помещении (патент РФ №151036, опубл. 20.03.2015 г.).
Недостатком известного электроотопительного прибора является невозможность контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника, что приводит к недогреву или перегреву теплоаккумулирующего сердечника, что неизбежно отражается на режиме работы и тепловом КПД комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора сельскохозяйственного назначения с улучшенными параметрами и режимом работы, обладающим более высоким тепловым КПД, с возможностью контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.
В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность эффективного нагрева теплоаккумулирующего сердечника, в котором установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника, исключая возможность недогрева или перегрева теплоаккумулирующего сердечника, что положительно отражается на режиме работы и тепловом КПД комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом комбинированном теплоаккумуляционном электроотопительном приборе, содержащем теплоизолированный корпус с теплоизолированной стенкой, образующей две камеры, соединенные между собой воздушным каналом, в одной из камер расположен теплоаккумулирующий сердечник с электрическими нагревательными элементами, а в другой камере, имеющей входное отверстие для подачи холодного воздуха и выходное отверстие для выхода заданного воздушного потока нужной температуры для отапливаемого помещения, установлен электроконвектор прямого нагрева с электрическими нагревательными элементами, в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка, регулирование которой зависит от температуры воздуха в отапливаемом помещении, в теплоаккумулирующем сердечнике установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.
Комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибора содержит теплоизолированный корпус 1 с теплоизоляцией 2 и теплоизолированной стенкой 3, образующей две камеры 4 и 5, камеры 4 и 5 соединены между собой воздушным каналом 6, в воздушном канале 6 имеется регулируемая воздушная заслонка 7 в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении, в камере 4 установлен теплоаккумулирующий сердечник 8, с электрическими нагревательными элементами 9, причем высота h теплоаккумулирующего сердечника 8, не превышает высоту H теплоизолированного корпуса 1, в теплоаккумулирующем сердечнике 8, установлен термодатчик 10, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника 8, для циркуляции воздуха в камере 4 имеется входное отверстие 11, с регулируемой воздушной заслонкой 12, в камере 5 установлен электроконвектор прямого нагрева 13, с электрическими нагревательными элементами 14, также в камере 5 имеется входное отверстие 15 и выходное отверстие 16.
Принцип действия комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника 7, термодатчика 10 и электроконвектора прямого нагрева 13.
Работает комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор следующим образом.
При включении электрических нагревательных элементов 9 в период действия льготного ночного тарифа на электроэнергию нагревается теплоаккумулирующий сердечник 8, в котором происходит накопление тепловой энергии (зарядка). При этом воздушная заслонка 12 закрывает входное отверстие 11, а воздушная заслонка 7 закрывает воздушный канал 6, прекращая циркуляцию воздуха в камере 4. Нагрев воздуха в помещении происходит за счет эектроконвектора прямого нагрева 13 путем включения электрических нагревательных элементов 14 в период действия льготного ночного тарифа, циркуляция воздуха в камере 5 происходит через входное отверстие 15 и выходное отверстие 16 за счет естественной тяги. При этом температура на теплоаккумулирующем сердечнике 8 контролируется и регулируется в зависимости от температуры на встроенном в теплоаккумулирующий сердечник 8 термодатчике 10, который позволяет эффективней нагревать теплоаккумулирующий сердечник 8, исключая возможность перегрева и недогрева теплоаккумулирующего сердечника 8.
По окончании льготного ночного тарифа на электроэнергию электрические нагревательные элементы 9 и электрические нагревательные элементы 14 отключаются от питающей сети. Начинается процесс остывания (разрядки) теплоаккумулирующего сердечника 8, регулируемая воздушная заслонка 12 полностью открывается, а регулируемая заслонка 7 открывается на нужный угол, требуемый для создания нужного потока горячего воздуха, смешивание горячего потока воздуха выходящего из воздушного канала 6 с холодным потоком воздуха поступающего из входного отверстия 15 происходит в верхней части камеры 5, выходящий из камеры 5 через выходной отверстие 16, поток воздуха имеет заданную температуру.
По мере отдачи тепла теплоаккумулирующим сердечником 8 регулируемая заслонка 7 автоматически приоткрывается на больший угол и в камеру 5 из камеры 4 через воздушный канал 6 подается большее количество горячего воздуха, но нагретого до более низкой температуры, где и происходит его смешивание с холодным воздухом поступающим через входное отверстие 15. При этом объем циркулируемого через комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор практически не меняется. Такой принцип смешивания потоков горячего и холодного воздуха в верхней части камеры 5, делает более равномерным процесс охлаждения теплоаккумулирующего сердечника 8 и поддерживает заданный воздушный поток определенной температуры из выходного отверстия 16 комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.
В таком режиме комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор работает до начала следующего цикла зарядки теплоаккумулирующего сердечника, т.е. когда начнет действовать льготный ночной тариф на электроэнергию.
Комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева теплоаккумулирующего сердечника 8 и электроконвектора прямого нагрева 13 расположены ниже центра охлаждения. Это является важным фактором, поскольку улучшается естественная тяга, что способствует лучшему обдуву аккумулирующего сердечника и электроконвектора прямого нагрева.