Електроводонагрівник

1. Електроводонагрівник, що містить два розташованих один над одним баки - верхній і обладнаний теплоізоляцією нижній, з'єднані двома патрубками, нагрівальний елемент, розташований у нижній частині нижнього бака, вхідний патрубок подачі холодної води і вихідний патрубок забору гарячої води, який відрізняється тим, що верхній і нижній баки розташовані усередині загального 3 13091 4 Обидва відомі електроводонагрівники, як [3], ня води відбувається в нижньому баці. Така консщо містить один резервуар, так і [4], що представтрукція створює протидію природній конвекції воляє собою цілу систему баків, дозволяють одерди, що ускладнює теплообмінні процеси водних жати гарячу воду заданої температури в необхідмас. Крім того, теплоізольованим в електроводоній споживачу кількості. Однак відомі нагрівнику [6] є лише один з баків, а саме - нижній, електроводонагрівники є енергоємними, оскільки який має меншу ємність, що приводить до додатдо їхнього складу входять електропомпи, що закових втрат тепла і, отже, підвищення витрати безпечують циркуляцію нагрітої води. електроенергії. До недоліків відомого електровоВідомий також підігрівник [5] з постійною темдонагрівника [6] слід віднести також наявність пературою води на виході. Підігрівник складається трьох вентилів, що забезпечують роботу приіз циліндричного бака, усередині якого встановлестрою, керування якими здійснюється вручну. ний поршень, що розділяє порожнину бака на дві Задачею пропонованої корисної моделі є змекамери змінного об'єму. Обидві камери мають по ншення енергоспоживання електроводонагрівника одному впускному патрубку для холодної води та за рахунок оптимізації процесів теплообміну і змеодному випускному патрубку для гарячої води. ншення втрат тепла нагрітої води при одночасноПідігрівник обладнаний регулятором циклічної рому підвищенні зручності користування пристроєм і боти, за допомогою якого реверсують рух поршня. спрощенні його конструкції. При потребі в гарячій воді по команді регулятора Для вирішення поставленої задачі пропонуциклічності поршень переміщається уздовж бака, ється електроводонагрівник, що, як і найбільш витісняючи з відповідної камери гарячу воду. У цей близький до нього, вибраний як прототип, містить час інша камера заповнюється холодною водою. два розташованих один над одним баки - верхній і Після повного витиснення гарячої води з однієї обладнаний теплоізоляцією нижній, з'єднаних камери регулятор реверсуе поршень, який почидвома патрубками, нагрівальний елемент, розтанає витісняти нагріту до цього часу до заданої тешований у нижній частині нижнього бака, вхідний мператури воду з іншої камери. Джерелами нагріпатрубок подачі холодної води і вихідний патрубок вання можуть бути газовий пальник або забору гарячої води. Особливістю пропонованої електричний нагрівник. Нагрівання двох камер у корисної моделі, що відрізняє її від відомого прибаці гарантує сталість температури видаваної вострою, прийнятого за прототип, є те, що верхній і ди, що є безсумнівним достоїнством відомого підінижній баки розташовані усередині загального грівника [5]. Однак, його конструкція, ускладнена корпусу, заповненого теплоізоляцією, і мають випереміщуваним поршнем, регулятором циклічності тягнуту в горизонтальному напрямку форму. З'єдроботи та множиною клапанів, є громіздкою і скланувальні патрубки зв'язують дно верхнього бака і дною. верхню стінку нижнього бака. Вхідний патрубок Найбільш близьким за своєю конструкцією і подачі холодної води розташований у дні нижнього технічною суттю до пропонованої корисної моделі бака, обладнаний зворотним клапаном і розсікає електроводонагрівник, описаний у літературі [6], чем, установленим у порожнині нижнього бака. вибраний як прототип. Відомий електроводонагріВихідний патрубок забору гарячої води розташовник [6] призначений для нагрівання води для гаваний у верхній частині верхнього бака. З метою рячого автономного водопостачання житлових, захисту сталевих елементів конструкції внутрішніх суспільних і виробничих будинків, дач та гаражів. баків від електрохімічної корозії в нижньому баці Електроводонагрівник включає два вертикально електроводонагрівника може бути встановлений розташованих баки, з'єднаних двома трубами. анод. Для промивання баків у нижньому баці може Верхній бак обладнаний трубою подачі холодної бути встановлений зливальний патрубок. Для води і вентилем, а нижній - трубою випуску гарячої здійснення режиму прискореного нагрівання води води, вентилем і нагрівальним елементом, розтаелектроводонагрівник може бути обладнаний дошованим у нижній частині порожнини бака. Труба датковим нагрівальним елементом. випуску гарячої води розташована в дні нижнього Найважливішою із задач, поставлених при бака, а вхідний кінець її заведений у верхню часстворенні пропонованої корисної моделі, е зментину порожнини цього бака. Вихідний кінець з'єдшення енергоспоживання електроводонагрівника. нувальної труби заведений у нижню порожнину Вирішення зазначеної задачі стало можливим занижнього бака в зону розташування нагрівального вдяки такому. елемента, а друга з'єднувальна труба є патрубУ корисній моделі, що заявляється, поліпшена ком, обладнаним вентилем і розташованим між теплоізоляція за рахунок розміщення як верхнього, дном верхнього бака і верхом нижнього бака. В так і нижнього баків у єдиному загальному корпусі. електроводонагрівнику [6] за рахунок нового розЦе дозволило істотно зменшити теплові втрати ташування елементів пристрою забезпечується електроводонагрівника в зовнішнє середовище. У зменшення втрат тепла нагрітої води і, отже, скопрототипі теплоізольований лише нижній бак, який рочення часу нагрівання води до заданої темперамає менший об'єм. тури. Однак, незважаючи на його безсумнівні досКрім того, у електроводонагрівнику, що заявтоїнства, слід зазначити недоліки, властиві ляється, запропонована нова, у порівнянні із протехнічному рішенню, вибраному як прототип. У тотипом, витягнута в горизонтальному напрямку відомому електроводонагрівнику [6] відбуваються форма виконання баків. Ця істотна ознака, а також значні втрати тепла, які виникають у результаті знов введений розсікач водного струменя забезтого, що баки електронагрівника мають форму, печують зниження конвективного теплообміну вовитягнуту у вертикальному напрямку, причому дних мас, зводячи до мінімуму перемішування холодна вода надходить у верхній бак, а нагріванхолодної і нагрітої води за рахунок більш плавного 5 13091 6 впливу водних шарів низьких температур на шари - виконані з нержавіючої сталі. Анод 10 виготовлез більш високою температурою. Оптимізації проний з магнієвого сплаву. У внутрішній порожнині цесу теплообміну сприяє також розташування нижнього бака 3 змонтовані датчик термостата 12 і з'єднувальних патрубків електроводонагрівника. Ці нагрівальний елемент (ТЕН) 13. Електроводонаознаки забезпечили зведення до мінімуму перемігрівник може бути обладнаний другим нагрівальшування гарячої та холодної води, що надходить, ним елементом (на Фіг. не показаний), призначев зоні забору гарячої води, що дозволяє забирати ним для здійснення прискореного нагрівання води. з електроводонагрівника воду максимальної темНа лицьовій панелі 14 електроводонагрівника розператури. ташовані елементи керування режимами потужноСлід також зазначити, що така істотна ознака, сті і температури нагрівання води: як наявність зворотного клапана на місці звичай- регулятор 15 установки потужності; ного ручного вентиля, установленого в прототипі, - регулятор 16 установки температури води; забезпечує роботу електроводонагрівника в авто- шкала 17 електричного термометра. матичному режимі, створюючи зручність і комфорОб'єм між загальним корпусом 1 і баками 2, 3 тність при його використанні. Ознаки, включені в заповнений теплоізоляцією 18, виконаною з еколозалежні пункти формули (наявність анода, зливагічно чистого пінополіуретану. Пінополіуретан має льного патрубка, додаткового нагрівального еленайнижчий коефіцієнт теплопровідності і є наймента), відсутні в прототипі, забезпечують такі більш ефективним теплоізоляційним матеріалом. додаткові корисні для споживача якості, як збільСтовщення шару теплоізоляції, обумовлене опишення терміну служби електроводонагрівника, саною вище конфігурацією баків, з'єднаних патруможливість більшого споживання гарячої води без бками, забезпечує зниження тепловтрат електрозниження її температури і промивання баків. водонагрівника. Таким чином, сукупність зазначених вище Запропонований електроводонагрівник праознак дозволяє вирішити поставлені задачі. цює в такий спосіб. Пропонована корисна модель ілюструється Перед включенням в електричну мережу елеккресленням, на якому представлений один з конктроводонагрівник заповнюють холодною водою. ретних прикладів реалізації пропонованого електХолодна вода через зворотний клапан 7, вхідний роводонагрівника. патрубок 6 і розсікач 8 струменя надходить у нижНа Фіг. зображений пропонований електровоній бак 3, при цьому холодна вода заповнює сподонагрівни'к у розрізі із фрагментом лицьової пачатку нижній бак 3, а потім верхній 2, витісняючи нелі. повітря з верхнього бака 2 через вихідний патруЕлектроводонагрівник складається із загальбок 11. Як тільки вода у верхньому баці 2 досягне ного корпусу 1, усередині якого змонтовані верхній верхнього рівня вихідного патрубка 11, вона через бак 2 і нижній бак 3. Для сполучення верхнього 2 і патрубок 11 почне виливатися назовні, що є ознанижнього 3 баків вони з'єднані між собою патрубкою повного заповнення електроводонагрівника. ками 4 та 5. Баки 2 та 3 мають форму циліндрів, Після цього закривається вихідний вентиль на вивитягнутих у горизонтальному напрямку (так зване хідному патрубку 11, і електроводонагрівник підкгоризонтальне розташування баків). У нижній часлючається до електричної мережі. По мірі нагрітині бака 3 змонтовані: вання води в нижньому баці 3 вона за рахунок - вхідний патрубок 6 подачі холодної води, обконвекції піднімається у верхню частину нижнього ладнаний зворотним клапаном 7, призначеним для бака 3 і по патрубках 4 та 5 попадає у верхній бак запобігання спустошення баків 2 і 3 у випадку па2, поступово нагріваючи і заміщаючи в ньому ходіння тиску у водогінній мережі; лодну воду. Витрата гарячої води відбувається з - розсікач 8 струменя, призначений для рівноверхньої частини верхнього бака 2, при цьому за мірного розподілу холодної води, що надходить, рахунок максимальної віддаленості точки забору який є пластиною з отворами і встановлений у гарячої води від точки надходження холодної і порожнині нижнього бака; мінімального перемішування за рахунок розділен- зливальний патрубок 9, який служить для ня баків, а також малого перетину з'єднувальних промивання баків 2 та 3; патрубків 4 і 5, з електроводонагрівника відбира- магнієвий анод 10, призначений для захисту ється вода максимальної температури, на яку насталевих елементів конструкції внутрішнього бака строєний термостат. На лицьовій панелі 14 за довід електрохімічної корозії. У верхню частину верпомогою рукояток 15 і 16 користувач задає хнього бака 2 вмонтований вихідний патрубок 11, потрібний температурний режим, який підтримупризначений для забору гарячої води. Корпус 1 ється термостатом 12. У випадку перевищення електроводонагрівника може бути виконаний, навстановленої температури нагрівання, термостат приклад, зі спеціального конструкційного пластика, 12 автоматично відключає живлення пристрою. або із дзеркальної полірованої нержавіючої сталі. Нагрівання води в баці здійснюється електронагріБаки 2 і 3 виготовляються з аустенітної (немагнітвальним елементом 13. При зниженні температури ної) нержавіючої сталі, що ефективно протистоїть води термостат 12 автоматично підключає живкорозії. З'єднувальні шви баків 2 і З зварюються лення, підтримуючи в такий спосіб установлену електронно-променевим зварюванням у вакуумтемпературу. На шкалі 17 (див. Фіг.) відбивається ному полі. Така технологія забезпечує високу кофактичний рівень температури води. При витраті розійну стійкість зварених швів. Всі патрубки елекгарячої води з верхнього бака 2 її об'єм безперертроводонагрівника - з'єднувальні 4 і 5, вхідний вно заміщається рівною кількістю підігрітої води з патрубок 6 подачі холодної води, зливальний патбака 3 за рахунок підпору тиском водопроводу. рубок 9, вихідний патрубок 11 забору гарячої води 7 13091 8 Таким чином, робота пристрою здійснюється в Використані джерела: автоматичному режимі. При більших витратах во1. Патент РФ 2008570, кл. F24Н1/20, опубл. ди з верхнього бака 2 підключається другий елект1994. ронагрівальний елемент, завдяки чому відбува2. Патент РФ 2172900, кл. F24Н1/20, опубл. ється безперервна подача гарячої води спожи2001. вачу. 3. Заявка Японії 3-173275, кл. F24Н1/18, Таким чином, запропонований електроводонаопубл. 2001. грівник, що має описану вище конструкцію, забез4. Заявка Японії 3-173204, кл. F24Н1/18, печує в порівнянні із прототипом істотне зниження опубл. 2001. тепловтрат і, отже, скорочення часу нагрівання 5. Патент США 6292628, кл. F24Н1/18, опубл. води та економію електроенергії. Крім того, на 2001. відміну від прототипу, пристрій працює в автома6. Патент РФ 2116580, кл. F24Н1/20, опубл. тичному режимі і не потребує постійного ручного 1998 - прототип. керування вентилями. При цьому конструкція електроводонагрівника проста і компактна. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601