Нагрівальний пристрій

Реферат: Винахід стосується пристрою для нагрівання води, який містить нагрівальний блок і теплообмінник, з'єднаний з ним, які мають ізоляційний матеріал, причому ізоляційний матеріал містить упакований у вакуумі матеріал осердя. У нагрівальному пристрої нагрівальний блок і теплообмінник вміщені в кожух з декількома стінками, в якому упакований у вакуумі матеріал осердя вміщується між однією зі стінок і нагрівальним блоком і/або теплообмінником. UA 114308 C2 (12) UA 114308 C2 UA 114308 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для нагрівання текучого середовища, такого, як вода, що містить нагрівальний блок і з'єднаний з ним теплообмінник, які щонайменше частково вміщені в ізолюючий матеріал. Такий нагрівальний пристрій загалом відомий, наприклад, у формі котла центрального опалювання. Такий котел центрального опалювання пропонується заявником в різних варіантах під назвою Kompakt HRE і Frestige HR. У котлі центрального опалювання воду нагрівають і потім передають по каналах в радіатори, що знаходяться в певному просторі, для нагрівання цього простору. Нагрівальний блок звичайно містить газовий пальник, призначений для нагрівання води. У так званому комбінованому казані в доповнення до води для обігрівання нагрівається також водопровідна вода. Тут використовується теплообмінник так, що тепло газового пальника може передаватися через одне середовище до іншого середовища без того, щоб потоки рідини входили в безпосередній контакт один з одним. Під "нагрівальним пристроєм" в даному винаході мається на увазі будь-який пристрій, придатний для нагрівання середовища, яке використовується для обігрівання простору, або придатний для обігрівання водопровідної води. У доповнення до котлів центрального опалювання — і комбінованих котлів, і одиночних котлів — це розуміється також як позначення водообігрівачів для водопровідної води. Нагрівальні пристрої описаного вище типу повинні відповідати все вищим стандартам відносно ефективності, яка повинна бути досягнута ними. Це пов'язано з бажанням споруджувати будівлі, і особливо житлові будівлі, які мають все вищу енергетичну ефективність. Для оцінки енергетичної ефективності будівлі застосовується індекс, так званий Коефіцієнт енергоефективності (ЕРС). Для цього ЕРС встановлене максимальне значення, яке безперервно знижується. Починаючи з 2006 р. максимальне значення ЕРС, що застосовується до житлових будівель в Нідерландах, дорівнювало 0,8, але після 2011 р. воно може становити тільки 0,6. Очікується, що після 2015 р. нормативне значення ЕРС буде встановлене таким, що дорівнює 0,4. Коефіцієнт енергоефективності житлової будівлі обчислюється на основі споживання енергії, пов'язаного з використанням будівлі. Зрозуміло, що це означає енергію, необхідну для нагрівання або охолоджування приміщення, для нагрівання водопровідної води і для освітлення. Ефективність нагрівального котла тому має велике значення для рівня Коефіцієнта енергоефективності, особливо у випадку застосування комбінованого котла. Споживання енергії протягом 24-годинного циклу використання враховується з метою розрахунку ЕРС. Втрати при простоях стають при цьому важливим фактором для нагрівального котла. Тепер метою винаходу є пропозиція нагрівального пристрою описаного вище типу, що має високу енергетичну ефективність і тому такий, що має сприятливий вплив на ЕРС будівлі, в якій він застосовується. Це досягається згідно з винаходом з таким нагрівальним пристроєм, в якому ізоляційний матеріал містить упакований у вакуумі матеріал осердя. Такий упакований у вакуумі матеріал осердя має коефіцієнт теплопровідності, який значно нижчий, ніж у звичайних ізоляційних матеріалів і становить не більше, ніж 0,005 Вт/мК. Тому для одержання такої ж ізоляції потрібен набагато тонший шар матеріалу. Товщина упакованого у вакуумі матеріалу осердя повинна на практиці становити тільки одну восьму від товщини шару звичайного ізоляційного матеріалу з тими ж ізоляційними властивостями. Упакований у вакуумі матеріал осердя, що використовується як ізоляційні матеріал, може таким чином бути набагато легшим, ніж звичайні ізоляційні матеріали, причому він також легше піддається обробці. Упакований у вакуумі матеріал осердя, крім того, не містить волокон, на відміну від багатьох звичайних ізоляційних матеріалів. Це має важливе значення з урахуванням законодавства, направленого на охорону праці. Якщо нагрівальний блок і теплообмінник вміщені в кожух з декількома стінками, упакований у вакууміматеріал осердя переважно розміщується між щонайменше однією зі стінок і нагрівальним блоком і/або теплообмінником. Простий в конструкційному відношенні варіант реалізації нагрівального пристрою згідно з винаходом виконується тоді, коли упакований у вакуумі матеріал осердя виконаний в формі панелі, і така вакуумна панель розміщується вздовж щонайменше однієї зі стінок. Вакуумна панель переважно розміщується вздовж по суті замкнутої стінки кожуха. При цьому немає необхідності пробивати панель для пропускання каналів і тому подібного, оскільки вона може бути виготовлена відносно простим чином як єдиний виріб. Для того, щоб запобігти перегріванню упакованого у вакуумі матеріалу осердя, рекомендується розташовувати цей матеріал на певній відстані від нагрівального блока і/або теплообмінника. 1 UA 114308 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цього можна досягти простим в конструкційному відношенні способом, коли нагрівальний пристрій забезпечується щонайменше однією розпіркою, вміщеною між нагрівальним блоком і/або теплообмінником з одного боку, і щонайменше однією вакуумною панеллю з іншого. Коли щонайменше одна вакуумна панель містить відбивальну плівку, яка вміщує матеріал осердя, рекомендується, щоб щонайменше одна розпірка була по суті проникною для випромінювання. Теплове випромінювання, що відходить від нагрівального блока і/або теплообмінника, може потім відбиватися плівкою без формування розпіркою перешкоди. Цей ефект може бути досягнутий простими засобами, коли щонайменше одна розпірка містить пластину з рядом отворів. З іншого боку, можна також уявити собі нагрівальний блок і/або теплообмінник, закріплений болтами на стінці кожуха, і щонайменше одну розпірку, яка містить втулку або кільце, розташовані навколо щонайменше одного з болтів. Потрібна відстань між нагрівальним блоком/теплообмінником і вакуумною панеллю, також забезпечується простим чином. Тепер винахід буде роз'яснений на основі двох варіантів реалізації, в яких зроблене посилання на прикладені креслення, на яких: на фіг. 1 показаний перспективний вигляд з розділеними частинами деталі нагрівального пристрою згідно з першим варіантом реалізації винаходу; на фіг. 2 показаний поперечний розріз вакуумної панелі по лінії ІІ-ІІ на фіг. 1; на фіг. 3 показаний вигляд, який відповідає фіг. 1, альтернативного варіанта реалізації нагрівального пристрою згідно з винаходом. На фіг. 1 показана частина кожуха 1 нагрівального пристрою згідно з винаходом, який складається із задньої стінки 2 і двох бічних стінок 3. Разом з передньою стінкою, верхньою стінкою і нижньою стінкою (які тут не показані) утворюється замкнута камера, в яку вміщуються компоненти нагрівального пристрою. Тут для очевидності показаний тільки теплообмінник 11, хоча нагрівальний блок, керуючий вузол і всі необхідні канали, звичайно, також вмішуються в камері. Згідно з винаходом ізоляційна панель 4 розміщується проти задньої стінки 2 для того, щоб підвищити енергетичну ефективність нагрівального пристрою. Ця ізоляційна панель 4 містить матеріал осердя 12, вміщений в плівку 13, яка з'єднується швом 14 для утворення газо- і водонепроникної упаковки. В об'ємі цієї упаковки створюється вакуум, за рахунок чого значно зменшується теплопровідність матеріалу осердя і таким чином сильно підвищується його ізолююча дія. Матеріал осердя 12 може інакше бути утворений пресованим порошком, який складається по суті з мікропористої кремнієвої кислоти. Можуть також бути присутніми укривні засоби з метою мінімізації інфрачервоного випромінювання, а також волокна целюлози для поліпшення механічної стабільності. У показаному варіанті реалізації пластикова плівка 13 є відбивальною плівкою. Оскільки упакований у вакуумі матеріал осердя 12 забезпечує таку хорошу ізоляцію, панель 4 може мати невелику товщину в розмірі максимум декілька десятків міліметрів. На практиці може бути достатньою панель товщиною близько сантиметра. Для того, щоб запобігти пошкодженню ізоляційної вакуумної панелі в результаті перегрівання, в показаному варіанті реалізації розпірка 5 вміщується між теплообмінником 11 і панеллю 4. Ця розпірка 5 приймає форму пластини 6, в якій виконані декілька відносно великих отворів 7, так що розпірка не створює перешкод випромінюванню тепла, яке відходить від теплообмінника 11, і відбивається відбивальною плівкою 13 панелі 4. Пластина 6, яка утворює розпірку 5, може мати значно більшу товщину, ніж вакуумна панель 4; товщина пластини 6 може в три-вісім разів перевищувати товщину панелі 4. В показаному варіанті реалізації розпірка 5 приблизно в п'ять разів товстіша панелі 4. Теплообмінник 11 прикріплений до задньої стінки 2 за допомогою болтів 9, які розміщуються на задній стінці і які проходять крізь вушки 10 по краю теплообмінника 11. Отвори 8, через які пропускаються болти 9, формуються також в розпірці 5. Для того, щоб запобігти формуванню отворів у вакуумній панелі 4, що може сильно ускладнити виготовлення панелі, розміри вакуумної панелі 4 підбирають так, щоб вона вміщувалася між болтами 9. Панель 4 просто вміщують між стінкою 2 і розпіркою 5, так що для її закріплення не потрібно ніякого спеціального пристрою. Замість показаної пластинчатої розпірки 5 з великими отворами 7 може бути також застосований інший тип розпірки. На фіг. 3 розпірки утворюються простими втулками 15 навколо болтів 9, якими теплообмінник 11 кріпиться до задньої стінки 2. Спеціальні пристрої насправді потрібні тут для фіксації вакуумної панелі 4 до задньої стінки 2. Як можна бачити на фігурі, це може бути реалізовано, наприклад, шляхом нанесення адгезивного шару 16 між панеллю 4 і стінкою 2. Можна також передбачити використання для цілей кріплення спеціальних 2 UA 114308 C2 5 10 15 затискних скоб 17. Важливо зазначити, що при такому кріпленні плівка 13 не прошивається, оскільки при цьому ізоляційна здатність вакуумної панелі 4 може значно зменшитися. Застосування ізоляційного матеріалу на основі упакованого у вакуумі матеріалу осердя дозволяє зменшити втрати нагрівального пристрою, особливо тоді, коли він не працює. Коефіцієнт енергоефективності будівлі, в якій застосовується нагрівальний пристрій, може бути таким чином знижений. Крім того, комфортність таким чином підвищується, оскільки нагрівальний пристрій легше зберігає температуру при простоях і може таким чином швидше доводити воду до потрібної температури після включення. Хоча винахід описаний вище на основі одного варіанта реалізації, він не обмежується цим варіантом. Упакований у вакуумі матеріал осердя може таким чином бути застосований в інших місцях нагрівального пристрою. Можна передбачити для цього бічні стінки, верхню і нижню стінку і частини передньої стінки кожуха. Єдине практичне ускладнення полягає в складності формування проходів в упакованому у вакуумі матеріалі осердя, оскільки не буде можливості ізолювати частини кожуха. Об'єм винаходу обмежується виключно прикладеною формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 1. Пристрій для нагрівання текучого середовища, який містить кожух (1), який має зовнішню стінку, теплообмінник (11), сполучений з нагрівальним блоком, панель (4) з ізоляційного матеріалу, яка містить упакований у вакуумі матеріал осердя (12), яка встановлена між зовнішньою стінкою кожуха (1) і теплообмінником (11) і знаходиться на відстані від теплообмінника (11), і щонайменше одну розпірку (5), розміщену між теплообмінником (11) і панеллю (4) з ізоляційного матеріалу для фіксації теплообмінника (11) відносно зовнішньої стінки. 2. Нагрівальний пристрій за п. 1, в якому зовнішня стінка кожуха (1) є задньою стінкою (2) кожуха (1). 3. Нагрівальний пристрій за п. 1, в якому панель (4) з ізоляційного матеріалу містить відбивальну плівку (13), яка оточує матеріал осердя (12), і щонайменше одна розпірка (5) є проникною для випромінювання. 4. Нагрівальний пристрій за п. 1, в якому щонайменше одна розпірка являє собою пластину (6) з декількома отворами (7). 5. Нагрівальний пристрій за п. 1, в якому розпірка (5) являє собою болти (9), а панель (4) з ізоляційного матеріалу має зовнішню межу і міститься всередині області, утвореної болтами (9), при цьому болти (9) розташовані зовні зовнішньої межі панелі (4), не проходячи крізь панель. 6. Нагрівальний пристрій за п. 5, в якому щонайменше одна розпірка (5) додатково містить втулку (15) або кільце, вміщене навколо щонайменше одного з болтів (9). 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, в якому текучим середовищем є вода. 3 UA 114308 C2 4 UA 114308 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5