Універсальний електроводонагрівач-обігрівач

Реферат: UA 87211 U UA 87211 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі тепло- електроенергетики, а саме до пристроїв променистого (інфрачервоного) обігріву та одночасного електричного нагріву води, та може бути використана в системах децентралізованого опалення житлових і промислових приміщень, а також для отримання гарячої води для побутових та технічних потреб. З рівня техніки відомі електроводонагрівачі двох типів - проточні та накопичувальні. З рівня техніки відомі також електрообігрівачі також двох типів - інфрачервоного випромінювання тепла та конвективного теплообміну. Основним недоліком цих класів приладів полягає в тому, що водонагрівачі не можуть опалювати приміщення, а обігрівачі не можуть застосовуватися для нагріву води. Тому, наприклад, у ванній кімнаті споживач вимушений розташовувати два прилади, що, погодимося, не зовсім зручно: займається додаткова площа, яка у ванних кімнатах і так досить обмежена, додаткові витрати на придбання двох приладів, ускладнюється електромережа помешкання тощо. Щодо конкретного виконання зазначених видів та типів приладів, з рівня техніки відомо наступне. Відомий проточний електроводонагрівач, призначений для миттєвого підігрівання води, що безперервно надходить з водогінної системи, який, який містить водонепроникний корпус, в якому розташований електронагрівач. Корпус вбудований у водопровід. Це класична схема проточних електроводонагрівачів, яка може бути доповнена клапанами (мембранами) тиску, вимикачами та іншими додатковими приладами, які разом забезпечують безпечність та зручність використання [див. пат. Росії № 2006570 С1 з класу F24H 1/20 опублікований 28.02.1994 року]. Перевагою цього типу електроводонагрівачів є висока швидкість нагріву проточної води, однак всі вони мають істотний недолік, який полягає в тому, що вони мають велике енергоспоживання. Так, наприклад, у проточному електроводонагрівачі 100 літрів води можуть бути нагріті до температури 40 °C за 12-15 хвилин, але витрати потужності складуть при цьому десь 14-15 кВт, що обмежує їх практичне використання споживачами, а отже, й попит на таку продукцію. Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, і який вибраний за найближчий аналог, є електроводонагрівач накопичувального типу, що містить резервуар для зберігання гарячої води, виконаний у вигляді двох вертикально розташованих баків, з'єднаних між собою двома трубами, при цьому верхній бак з'єднаний з трубою для впуску холодної води, а нижній - з трубою випуску гарячої води, і спіральний нагрівальний резистивний елемент, розташований у нижній частині порожнини нижнього бака, причому труба випуску гарячої води розташована в дні нижнього бака, а вхідний її кінець заведений у верхню частину порожнини цього бака. Вихідний кінець з'єднувальної труби заведений в нижню частину порожнини нижнього бака в зону розташування нагрівального резистивного елемента, а друга з'єднувальна труба являє собою патрубок, наділений вентилем і розташований поміж дна верхнього бака та кришкою нижнього бака [див. пат. Росії № 116580 С1 з класу F24H 1/20 опублікований 27.7.1998 року]. Основним техніко-функціональним недоліком відомого технічного рішення є те, що відомий електроводонагрівач не може бути використаний у вигляді обігрівача приміщення. Це обумовлено декількома причинами. По-перше, як правило, для тривалого зберігання води у гарячому стані, накопичувальні електроводонагрівачі вкрити теплоізоляційним кожухом, тому взагалі не здатні випромінювати тепло у оточуючий їх простір. По-друге, значний габаритний розмір бака робить його незручним використовувати як обігрівач, а навішування на стіну великогабаритного пристрою погіршує естетику приміщення та викликає тривогу без можливе падіння, тобто якоюсь мірою, навішування небезпечно. По-третє, така конструкція неекономічна: якщо потрібна невелика кількість гарячої води, все однак потрібно гріти весь бак, що призводить до зайвої витрати електроенергії. По-четверте, розташування резистивного спірального (невеликого за об'ємом) елемента біля дна бака, враховуючи його значний об'єм порожнини для води, приводить до збільшення часу нагріву товстого шару води, що створює певні незручності для користувачів. В основу корисної моделі поставлено задачу розширення функціонально-технічних можливостей електроводонагрівача за рахунок поєднання корисних властивостей накопичувального та проточного електроводонагрівачів з резистивним обігрівачем інфрачервоного тепла та конвективного теплообміну шляхом внесення відповідних конструктивних змін у резервуар для накопичення гарячої води та у резистивний нагрівальний елемент. Поставлена задача вирішується тим, що електроводонагрівач, який містить резервуар для зберігання гарячої води, підключений до трубопроводів впуску холодної та випуску гарячої води, і нагрівальний резистивний елемент, згідно з корисною моделлю, резервуар виконаний у 1 UA 87211 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вигляді плоского бака, виконуючого функцію теплоємної панелі для випромінювання інфрачервоного тепла, та всередині якої по всій площі розміщений зигзагоподібний нагрівальний резистивний елемент, поряд з яким та повторюючи його зигзагоподібний контур, розташований трубопровід для проточної води, що підлягає нагріву, а також на тильному та фасадному боках площинного бака розташовані поворотні шторки з теплоізоляційного матеріалу, для забезпечення конвективного теплообміну у розгорнутому стані та теплоізоляції бака у згорненому стані. Завдяки виконанню резервуара площинним у вигляді бака невеликої товщини, всередині якого розташований резистивний нагрівальний елемент, який заповнює бак майже за всією його площею, у останньому вода швидко нагрівається за всім об'ємом та починає випромінювати інфрачервоне тепло через стінки бака, обігріваючи приміщення. При цьому електроводонагрівач має невелику товщину, що робить його зручним та можливим для безпечного навішування на стіну. Невеликий об'єм нагрітої води компенсується засобом для підігріву проточної води у трубопроводі, який притулений до резистивного нагрівача. Таке "притуляння" дозволяє швидко нагрівати проточну воду до високих температур. Якщо, наприклад, в літку, коли обігрів приміщення не потрібний, поворотними шторками з теплоізоляційного матеріалу закривають (вкривають) бак, що запобігає випромінюванню тепла гарячою водою через бак. Взимку, коли потрібний обігрів приміщення, шторки розгортають перпендикулярно поверхні бака, відкриваючи його для випромінювання інфрачервоного. У цьому випадку самі вертикальні шторки утворюють вертикальні канали для циркуляції в них повітря, забезпечуючи додатково конвективний теплообмін. Таким чином, один пристрій може функціонувати як електроводонагрівач, який поєднує два принципи нагріву води - - накопичувальний та проточний, та як обігрівач приміщення, наприклад, ванної кімнати, який поєднує два принципи нагріву приміщення - інфрачервоний та конвективний, тобто у одному пристрої поєднані цілих чотири пристрої, які традиційно виготовлюються окремо, мають різне призначення та працюють за різними принципами. Це дозволяє дійсно розширити функціонально-споживчі властивості пристрою, що пропонується. Отже, вся сукупність суттєвих ознак запропонованого технічного рішення, отриманих завдяки внесенню в конструкцію електроводонагрівача відповідних конструктивних змін, дозволяє досягти позитивного технічного результату, сформульованого у постановці задачі. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - запропонований універсальний електроводонагрівач-обігрівач, вигляд в плані з частковим розрізом для кращого показу конструкції, шторки розгорнуті; фіг. 2 - фрагмент запропонованого універсального електроводонагрівача-обігрівача, шторки згорнуті. Запропонований електроводонагрівач містить резервуар для зберігання гарячої води, виконаний у вигляді плоского бака 1, виконуючого функцію теплоємної панелі для випромінювання інфрачервоного тепла. Бак 1 підключений до трубопроводу 2 впуску холодної та трубопроводу 3 випуску гарячої води. Всередині бака 1 розташований зигзагоподібний нагрівальний резистивний елемент 4, який розподілений за всією площею бака 1. Поряд з нагрівальним резистивним елементом 4, повторюючи його зигзагоподібний контур, розташований трубопровід 5 для проточної води, що підлягає нагріву. Цей трубопровід 5 підключений до трубопроводу 6 впуску холодної та трубопроводу 7 випуску гарячої води. Трубопроводи 3 і 7 можуть бути поєднані водяним змішувачем 8. На тильному та фасадному боках площинного бака 1 розташовані поворотні шторки 9 з теплоізоляційного матеріалу, для забезпечення конвективного теплообміну у розгорнутому стані та теплоізоляції бака у згорнену стані. Шторки 9 приводяться до руху механічним шляхом за ручки 10. Запропонований універсальний електроводонагрівач-обігрівач використовують в такий спосіб. Універсальний електроводонагрівач-обігрівач монтують на стіну (для цього на її задньому боці бака або по його торцях або знизу розташовані кріплення будь-якої відомої конструкції - не показані через загальновідомість), підключають до мережі електричного живлення і заземлюють. Під дією електричного струму резистивний нагрівальний елемент 4 виділяє теплову енергію, нагріваючи воду у баці 1, яка у свою чергу інтенсивно випромінює інфрачервоне тепло через стінка бака 1, нагріваючи середовище приміщення. У разі потреби у гарячій води, відкривають кран 11 і гаряча вода через трубопровід 3 потрапляє до споживача. Бак 1 поповнюється новою порцією холодної води з трубопроводу 2. У разі невистачання гарячої води з бака 1, відкривають кран 12, при цьому холодна вода через трубопровід 6 потрапляє у трубопровод 5 (теплообмінник), в якому нагрівається, та в гарячому стані потрапляє через трубопровід 7 до споживача. 2 UA 87211 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Якщо потрібний обігрів приміщення, шторки 9 за допомогою ручок 10 розгортають перпендикулярно площині бака 1, відкриваючи бак 1 для випромінювання ним інфрачервоного тепла та забезпечення конвективного теплообміну через канали поміж шторками 9. Зрозуміло, можна розгорнути тільки частину шторок 9, наприклад, на фасаді бака 1, та саме так регулюючи потужність конвективного теплообміну, а через нього і температурний режим у приміщенні. Якщо обігрів приміщення не потрібний, шторки 9 за допомогою ручок 10 розгортають паралельно площині бака 1, вкриваючи бак 1 для запобігання випромінюванню ним інфрачервоного тепла та зупинення процесу конвективного теплообміну. Закрити шторки 9 з теплоізоляційного матеріалу, вкривають бак 1 і не дозволяють відходити від нього теплу. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з раніше відомими, полягає в тому, що універсальний електроводонагрівач-обігрівач наділений теплообмінником для нагріву води у баку та у трубопроводі, для чого використовується один й той же ж самий резистивний нагрівальний елемент, а також в тому, що бак може змінювати свої теплоізоляційні властивості за бажанням користувача. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють гранично розширити функціональні та споживчі властивості електроводонагрівача через можливість його роботи не тільки за прямим призначенням - нагрів води, але й режимі обігрівального пристрою, причому у двох режимах, як нагріву води, так і обігріву приміщення. Жодний з відомих електроводонагрівачів не може мати вказаних властивостей взагалі, оскільки не мають у своєму складі сукупності тих суттєвих ознак, які притаманні заявленому технічному рішенню. До основних технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення функціонально-споживчих властивостей за рахунок можливості використання електроводонагрівача як обігрівального приміщення виріб; - розширення технічних властивостей як нагрівача води за рахунок можливості роботи у накопичувальному режимі та у режимі нагріву проточної води; - розширення технічних властивостей як обігрівача приміщення за рахунок можливості роботи у інфрачервоному та конвективного режимах. Економічний ефект від використання запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, отримують за рахунок поєднання чотирьох побутових приладів (обігрівачів та водонагрівачів - по два типи кожного) у єдину конструкцію, що знижує ціну майже у чотири рази в порівнянні з ціною перелічених виробів, якщо їх придбати окремо кожний, а також заощаджувати кошти на отримання гарячої води через економію електроенергії. Соціальний ефект від використання пропозиції, у порівнянні з прототипом, отримують за рахунок можливості більш повного задоволення потреб споживачів за допомогою всього одного приладу та за рахунок вивільнення простору у приміщенні. Фахівцю зрозуміло, що вищезазначені лише суттєві ознаки запропонованого універсального електроводонагрівача-обігрівача. Їх можна доповнювати і/або уточнювати скільки завгодно без зміни суті пропозиції, сформульованої у формулі об'єкта промислової власності, що заявляється. Вищенаведений опис розкриває лише найкращій варіант конструктивного виконання запропонованого технічного рішення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Універсальний електроводонагрівач-обігрівач, який містить резервуар для зберігання гарячої води, підключений до трубопроводів впуску холодної та випуску гарячої води, і нагрівальний резистивний елемент, який відрізняється тим, що резервуар виконаний у вигляді плоского бака, виконуючого функцію теплоємної панелі для випромінювання інфрачервоного тепла, та всередині якої по всій площі розміщений зигзагоподібний нагрівальний резистивний елемент, поряд з яким та повторюючи його зигзагоподібний контур розташований трубопровід для проточної води, що підлягає нагріву, а також на тильному та фасадному боках площинного бака розташовані поворотні шторки з теплоізоляційного матеріалу, для забезпечення конвективного теплообміну у розгорнутому стані та теплоізоляції бака у згорненому стані. 3 UA 87211 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4