УНИВЕРСАЛЬНАЯ БЫТОВАЯ ВОДОГРЕЙНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК F24H1/00 

Предполагаемое изобретение относится к теплотехнике в частности, к устройствам для подогрева воды, в том числе, в быту.

Известно устройство для разогрева вязких жидкостей, содержащее теплообменник, подключенный к емкости посредством нагнетательного и всасывающего трубопроводов, соответствующие входной и выходной участки которых заведены в указанную емкость, а также циркуляционный насос и выходной участок нагнетательного трубопровода, расположенный внутри входного участка всасывающего трубопровода (а.с. СССР 1633235, F 24 H 1/16, 07.03.91. Б.И. 9).

Недостатком данного технического решения является большой расход энергоносителя, в частности, электроэнергии и невысокая эффективность нагрева жидкости.

Известно, также, устройство водонагреватель, содержащий размещенную над источником греющих газов теплообменную панель с верхней и нижней стенками, образующими канал для прохода нагреваемой среды, верхний и нижний подводящий патрубки в котором верхняя и нижняя стенки панели выполнены в виде круговых конусов, обращенных основаниями вниз, причем отводящий патрубок закреплен в вершине верхней стенки панели, а выходное отверстие подводящего патрубка направлено по касательной к нижней стенке панели, а верхняя и нижняя стенки панели в зоне основания плавно сопряжены между собой, и панель по всему наружному периметру этого сопряжения снабжена кольцевым направляющим закрылком (а.с. СССР 1377538, F 24 H 1/00, 29.02.88, Б.И. 8).

Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и принято в качестве прототипа.

Однако и оно не лишено определенных недостатков, а именно, не позволяет регулировать температуру воды в выпускном трубопроводе без изменения интенсивности подвода нагревательного источника, не позволяет аккумулировать нагретую воду, обладает большим расходом воды и большими габаритами.

Цель изобретения снижение расхода энергоносителя за счет более высокого К. П. Д. предлагаемой установки, расширение функциональных возможностей, экономия воды, возможность автономного использования ее в условиях отсутствия водопровода, центральной канализации, а также центрального газопровода.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемая водогрейная установка состоит из бака-термоса, подвешенного на стене над мойкой или в другом удобном месте и соединенного с теплообменником двумя трубопроводами горячей и холодной воды, посредством гибких шлангов-дюритов. Бак-термос содержит два трубопровода горячей воды нагнетательный и расходный. Оба эти трубопровода внутри бака-термоса теплоизолированы трубчатым кожухом. Верхний срез расходного трубопровода находится выше среза нагнетательного трубопровода, идущего от теплообменника. Расходный трубопровод горячей воды подключен к смесителю кухонной мойки и далее к другим смесителям: ванной, душевой, бане. Подводящий трубопровод холодной воды подключается к центральному водопроводу или любому расходному баку посредством входного крана. Причем нагнетательный трубопровод холодной воды входит в бак-термос на некоторую высоту над уровнем основания бака-термоса и имеет над собой защитный экран. Бак снабжен аварийным клапаном и термостатом, а снаружи покрыт эффективным теплоизолирующим материалом. Кроме того теплообменник может иметь любую известную конструкцию, но в любом случае выполненным из материала выдерживающего, в случае отсутствия в нем воды, температуру 900 ^oC, и пропускать, не задерживая, через себя не менее 30% тепловой энергии для приготовления пищи во время нагрева воды в баке-термосе.

Сопоставительный анализ показывает, что наличие вышеуказанных признаков позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна" и "существенные отличия".

Изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг.1 изображена водогрейная установка в разрезе с использованием модифицированного смесителя оборудованного третьим запорным краном.

Водогрейная установка содержит бак-термос 1, подвешенный к стене над кухонной мойкой 2 или в другом удобном месте и соединенный с теплообменником 3 двумя трубопроводами горячей 4 и холодной 5 воды посредством гибких шлангов-дюритов 6. В баке-термосе находятся два трубопровода горячей воды: нагнетательный трубопровод 4 и расходный трубопровод 7. Оба трубопровода проходят вертикально вверх внутри бака-термоса и теплоизолированы трубчатым кожухом 8, таким образом, что срез трубопровода 4 находится ниже среза трубопровода 7 на некоторую величину. Расходный горячий трубопровод 7 подключается к смесителю 9 кухонной мойки и далее к другим смесителям: ванной, душевой, бане. Трубопровод 10 подключается к центральному водопроводу или любому расходному баку 11 посредством входного крана 12. Трубопровод 10 подключается к баку-термосу и холодным магистралям смесителей. Трубопровод 11 входит в бак-термос на некоторую высоту над основанием бака и имеет над собой экран 13. Бак-термос снабжен аварийным клапаном 14 и термостатом 15, а также эффективным теплоизолирующим материалом 16. Кроме того водогрейная установка может быть снабжена модифицированным смесителем, оборудованным третьим запорным краном 17 для удобства отключения используемой потребителем воды, не трогая смесительных кранов. Теплообменник 3, при необходимости, может откидываться к стене, освободив при этом горелки газовой плиты или другого источника тепла. Теплообменник может иметь любую конструкцию, но в любом случае выполненным из материала выдерживающего, в случае отсутствия воды, температуру 900^oС и пропускать, не задерживая, через себя на менее 30% тепловой энергии для приготовления пищи во время нагрева воды в баке-термосе.

Водогрейная установка работает следующим образом.

Заполнение происходит после открытия впускного крана 12 и горячего крана любого смесителя, а также запорного крана 17, если смеситель модифицирован. После выхода воздуха через кран горячей воды и появления воды, установка считается заполненной. В процессе нормальной эксплуатации бак-термос всегда заполнен водой, но перед включением газовых горелок необходимо убедится в наличии воды в баке и установке в целом. Для этого необходимого открыть кран горячей воды любого смесителя. После включения горелок вода в теплообменнике нагревается и по этой причине стремится вверх по трубопроводу 4, поступая в верхнюю часть бака-термоса, где аккумулируется. Холодная вода из нижней части бака по трубопроводу 5 поступает в теплообменник. В процессе нагрева горячая вода накапливается сначала в верхней части бака, а затем слой ее увеличивается, опускаясь вниз до самого днища бака. Причем верхний слой горячей воды и нижний холодный слой не перемешиваются и имеют между собой тонкий переходный слой, который перемещается по высоте в зависимости от того на сколько расход воды через горячий кран смесителя больше, чем количество нагреваемой в теплообменнике воды или меньше. Важнейшим условием для нормальной циркуляции воды по циклу теплообменник бак теплообменник является отсутствие воздушных пробок в трубопроводах 4 и 5,для этого необходимо выполнить одно условие: трубопроводы 4 и 5 расположенные в районе шлангов-дюритов 6 должны иметь горизонтальное расположение или незначительный уклон в сторону теплообменника.

В процессе расхода горячей воды из бака-термоса в него сразу поступает холодная вода по трубопроводу 10, а экран 13 предотвращает перемешивание холодного и горячего слоев. Забор горячей воды трубопроводом 7 происходит в самой верхней части бака, это необходимо для полного выхода воздуха при первом заполнении бака и для полного использования горячей воды. Трубопровод 4 внутри бака-термоса находится ниже трубопровода 7, это необходимо для того, чтобы при отсутствии воды в водопроводе (авария и т.п.), создавшееся в баке разрежение и появившееся в результате этого небольшого количество воздуха ранее растворенного в воде, не произошла остановка процесса прогрева воды в баке из-за того, что трубопровод 4 окажется в воздушной полости а не в водяной. Если произошла разгерметизация трубопровода 10 в процессе нагрева и вода из бака 1 ушла, то в баке все равно останется не сливаемый остаток, что предотвратит перегрев теплообменника, а образовавшийся пар заставит сработать защиту от перегрева бака.

Бак-термос может быть оборудован тремя способами защиты от перегрева и повышения давления:
1. Электронный, который включает в себя блок управления и сигнализации 18, терморезисторы 19, при нагреве которых включаются соответствующие светосигнализаторы. От нижнего датчика кроме световой включается звуковая сигнализация.

2. Предохранительный клапан 14, открывающийся в случае превышения рабочего давления.

3. Термостат 15. Он необходим в том случае, когда после срабатывания световой и звуковой сигнализации источник тепла не отключен. В этом случае термостат откроет клапан 14 и некоторое количество воды "стравливается" в раковину.

Кроме того теплообменник 3 должен быть выполнен таким образом, чтобы пропускать, не задерживая, через себя не менее 30% тепловой энергии для приготовления пищи во время нагрева воды в баке-термосе.

Равное давление в горячей 7 и холодной 10 магистралях позволяет устанавливать, после известного смесителя 9, запорный кран 17, что дает возможность в любой момент и на любое время прервать струю используемой воды, не трогая смесительных кранов. Это особенно важно для дополнительной экономии воды в условиях отсутствия центрального водопровода и канализации.

Выполнение универсальной бытовой водогрейной установки таким образом, как приведено в описании, позволяет существенно экономить газовый энергоноситель, расширить возможности использования газовой плиты, а также значительно уменьшить расход потребляемой воды без ухудшения комфорта.

Использование: для подогрева воды. Сущность изобретения: установка состоит из бака-термоса, теплообменника, установленного в нагреваемой зоне горелок плиты и системы трубопроводов, подключенных друг к другу и в баке-термосе. Установка оборудована системой защиты от перегрева и сигнализацией о количестве нагретой воды. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Универсальная бытовая водогрейная установка, содержащая теплообменник, размещенный над источником тепла, имеющий вход и выход, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит резервуар, снабженный нагревательным трубопроводом холодной воды, расходным трубопроводом, а также подводящим и отводящим трубопроводами, соединенными соответственно с выходом и входом теплообменника. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар снабжен защитной системой, включающей термостат в сборе с предохранительным клапаном, установленным на днище резервуара, и электронную систему сигнализации. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что корпус резервуара имеет теплоизолирующее покрытие. 4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что расходный и подводящий трубопроводы теплоизолированы трубчатыми кожухами. 5. Установка по пп.1 4, отличающаяся тем, что расходный трубопровод расположен в резервуаре выше уровня подводящего трубопровода. 6. Установка по пп. 1 5, отличающаяся тем, что расходный трубопровод соединен с нагнетательным трубопроводом холодной воды через смеситель. 7. Установка по пп.1 6, отличающаяся тем, что нагнетательный трубопровод холодной воды снабжен защитным экраном.