Пристрій для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії

Пристрій для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії, що містить електроіндукційний котел з розташованими в 3 новлених усередині водогрійних труб, і перемичок, що сполучають стрижні для утворення трифазної обмотки. Тепло відбирається водою із зовнішньої поверхні водогрійних труб. Принцип роботи індукційного електричного котла заснований на перетворенні в тепло електромагнітної енергії, що створюється вихровими струмами у феромагнітному тілі водогрійних труб. Відомий котел має такі недоліки: 1. Низький коефіцієнт потужності - вихрові струми діють на поверхні феромагнітного тіла, в якому створюється змінне електромагнітне поле, тому багато тепла виходить в навколишнє середовище з внутрішньої поверхні водогрійних труб, що знижує коефіцієнт корисної дії пристрою. 2. Велика витрата кольорового металу, з якого виготовляється обмотка. 3. Складність виготовлення обмоток і неможливість виготовлення поверхонь, що нагріваються, з неферомагнітних або кольорових металів. Відомий електроіндукційний котел В.Ф.Короля, що містить корпус з паралельно встановленими металевими трубами нагріву, торці упираються в протилежні стінки корпусу і герметично сполучені з ними, і теплоізоляцію, при цьому в корпусі встановлений магнітопровід, сердечник якого виконаний у вигляді замкнутих стрижнів з обмотками, труби нагріву короткозамкнуті, а теплоізоляція розташована на їх внутрішній поверхні, при цьому стрижні з обмотками встановлені усередині труб із зазором по відношенню до теплоізоляції з утворенням повітряних каналів (див. пат. UA №27932, опубл. 16.10.2000, Бюл. №5). Металева труба нагріву є замкнутим витком вторинної обмотки трансформатора з розосередженням уздовж витка резистивним опором, а процес нагріву здійснюється струмом замикання. Таким чином, в електроіндукційному котлі під впливом змінного магнітного поля, що створюється магнітною системою, в металі теплообмінного пристрою індукуються струми, що викликають його нагрів. Тепло від нагрітих поверхонь теплообмінного пристрою передається середі, що нагрівається. Цей котел має наступні недоліки - низький коефіцієнт потужності, складний у виготовленні та експлуатації. Відомі установки індукційного нагріву, які мають конструкцію, схожу з трансформатором, що складається з двох контурів. Первинний контур магнітна система, вторинний контур - теплообмінний пристрій або тепловиділяючий елемент, наприклад електронагрівач текучих середовищ «Едісон» (див. www.elecon.com.ua/production/category_91.html). Індукційний електронагрівач текучих середовищ «Едісон», є генератором тепла і призначений для нагріву води і суміші води з етиленгликолем в замкнутих системах теплопостачання з примусовою циркуляцією (опалювання, гарячого водопостачання, технологічних установок і тому подібне) і допускається в експлуатацію в районах з помірним і холодним кліматом УХЛ 4 по ГОСТ 15150. Відомий пристрій має наступні недоліки: при виготовленні цього котла пред'являються високі вимоги за якістю зварних з'єднань, а використання його в 50057 4 умовах стандартних тарифів на електроенергію приводить до значного дорожчання водонагріву. Відомий котел вибраний найближчим аналогом. Найближчий аналог і установка, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - електроіндукційний котел; - нагрівальні елементи; В основу корисної моделі поставлено завдання створити зручний в експлуатації і економічний пристрій для нагріву рідкого теплоносія в умовах пільгових тарифів на електроенергію і використання нагрітого теплоносія в умовах стандартних тарифів на електроенергію. Поставлене завдання вирішене в пристрої для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії, що включає електроіндукційний котел з розташованими в ньому нагрівальними елементами тим, що корпус електроіндукційного котла виконаний у вигляді ємності для накопичення рідкого теплоносія, об'ємом не менше ніж 10м3, усередині якої, перпендикулярно її підставі, розміщені нагрівальні елементи, при цьому ємність забезпечена теплоізолювальними шарами, а електроіндукційний котел виконаний одноконтурним і додатково забезпечений підривним клапаном, датчиками трьох рівнів рідкого теплоносія, температури, тиску, і автоматичною дистанційною системою керування, що розташована зовні електроіндукційного котла. Новим в корисній моделі, що заявляється, є те, що корпус електроіндукційного котла виконаний у вигляді ємності для накопичення рідкого теплоносія, об'ємом не менше ніж 10м3, усередині якої, перпендикулярно її підставі, розміщені нагрівальні елементи, при цьому ємність забезпечена теплоизолювальними шарами, а електроіндукційний котел виконаний одноконтурним і додатково забезпечений підривним клапаном, датчиками трьох рівнів рідкого теплоносія, температури, тиску, і автоматичною дистанційною системою керування, що розташована зовні і електроіндукційного котла. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих відзнак, які заявляються, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному: використання електроіндукційного котла, корпус якого виконаний з можливістю накопичень рідкого теплоносія в ємності, що обладнана теплоізолюючими шарами, дозволяє нагрівати значні об'єми рідкого теплоносія та створювати його запаси, в умовах пільгових тарифів на електроенергію, і використовувати ці нагріті запаси рідкого теплоносія в умовах стандартних тарифів на електроенергію. Схема пристрою для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії приведена на кресленні, Фіг.1. Корпус електроіндукційного котла виконаний у вигляді ємності 1, в якій, перпендикулярно її підставі, розміщені три нагрівальні елементи 2 індукційного типу. Ємність 1 використовують для зберігання і накопичення рідкого теплоносія, вона виконана з теплоізолюючими шарами 3, що до 5 50057 зволяють накопичувати нагрітий рідкий теплоносій протягом пільгових тарифів на електроенергію, який надалі використовують для опалювання приміщень і постачання гарячою водою протягом доби. Електроіндукційний котел забезпечений підривним клапаном 4, датчиками рівнів рідкого теплоносія (5 - верхнього, 6 - середнього, 7 - нижнього), датчиками температури 8 і тиску 9, а також автоматичною дистанційною системою керування 10, яка розташованою зовні електроіндукційного котла. Установка, що заявляється, працює таким чином: Пристрій для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії підключають до системи опалювання, наприклад до системи опалювання школи. Автоматична дистанційна 6 система керування 10, яка розташована зовні, нагріває рідкий теплоносій, що знаходиться в ємності 1 електроіндукційного котла за допомогою трьох нагрівальних елементів 2 індукційного типу протягом пільгового нічного тарифу на електроенергію. Під час стандартного тарифу на електроенергію, автоматична дистанційна система керування 10 відключає роботу електроіндукційного котла, а використовує лише рідкий теплоносій, що знаходиться в ємкості 1. На Фіг.2 наведений графік роботи пристрою, що заявляється, протягом доби. Необхідна температура нагріву визначається автоматично залежно від температури навколишнього середовища. У таблиці приведені порівняльні дані вартості нагріву 1 кубічного метра води від 25°С до 95°С при використанні різних джерел енергії. Таблиця Види палива Дизельне паливо Вугілля Електроенергія Кількість палива, що необхідно для нагріву 1м3 води 65кг 120кг 75кВт Як видно з наведених у таблиці даних, використання пристрою, що заявляється, в умовах пільгового тарифу на електроенергію дозволяє в більш ніж 6 разів зменшити вартість нагріву 1м3 води відносно вугілля і в 25 разів зменшити вартість нагріву 1м3 води, щодо дизельного палива. Вартість одиниці палива/ 6грн. 0,8грн. 0,2грн. (за пільговим тарифом) Вартість нагріву 1м3 води 390грн. 96грн. 15грн. При використанні пристрою, що заявляється, вартість опалювання 1м2 площі будь-якого приміщення в добу складає 0,02гр. Пристрій, що заявляється, дозволяє перетворювати електричну енергії в теплову і використовувати пільговий тариф на електроенергію для опалювання приміщень. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 50057 8 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