УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК F24D3/08 F24D13/04 

Изобретение относится к отопительным системам и предназначено для обогрева помещений различного типа, автономных полевых стоянок, кабин и салонов транспортных и передвижных средств.

В настоящее время известны направления развития конструкций отопительных систем, использующих в качестве теплоносителя рабочие жидкости, наиболее представительной из которых является устройство, содержащее источник тепла и теплообменные панели в виде радиаторов (Грингауз Ф.И. Санитарно-технические работы, М., ВШ, 1968, с. 275-277).

Недостатком известного устройства являются значительные теплопотери при передаче теплоносителя по магистралям значительной протяженности, проходящим вне обогреваемого помещения, что приводит к нерациональным затратам энергии и низкой удельной теплоотдаче.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для отопления помещений, содержащее корпус с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент и блок управления режимом нагрева (Манюк В. Н. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей, М., СИ, 1988, с. 109-113).

Устройство имеет недостаток, заключающийся в его принципиальной конструктивной схеме, при которой происходит нерациональная потеря тепла при теплообмене и транспортировании теплоносителя от узла нагрева до полезных теплообменых камер (радиаторов), что увеличивает энергозатраты, снижает удельную теплоотдачу, повышает затраты на отопление, коме того, усложненная передающими магистралями конструкция снижает ее надежность, понижает комфортность помещений и техническую культуру использования и обслуживания устройства.

Техническим результатом предложенного изобретения является более компактное выполнение, модульная система с высокой удельной теплопередачей и теплообменом, низкие энергетические затраты, автономность в режимах использования, высокая надежность, повышение комфортности обогреваемых помещений, кабин, салонов.

Технический результат достигается тем, что устройство для отопления помещений содержит корпус с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент и блок управления режимом нагрева, нагревательный элемент выполнен проходным электродного типа с внутренним рабочим элементом, расположенным по направлению движения нагреваемого теплоносителя, и охватывающим его с зазором наружным элементом, представляющим собой часть магистрали теплоносителя, изолированным, как и внутренний элемент, от магистрали теплоносителя, причем вывод фазовой нагрузки соединен с внутренним элементом, электроизолированным от охватывающего его наружного элемента, при этом блок управления имеет коммутирующий симмистор и полупроводниковый терморегулятор для отслеживания температуры нагрева теплоносителя.

При этом в устройстве проходной электродный нагревательный элемент, использующий электропроводящие свойства теплоносителя и осуществляющий его электролитический разогрев, установлен преимущественно вертикально (близко к вертикальному положению).

Целесообразно выполнить нагревательный элемент из коррозионно-устойчивого материала, например стали типа АК-25 (10 ХСНД).

На фиг. 1 показан общий вид устройства;
на фиг. 2 раскрыта конструкция нагревательного элемента (узла);
на фиг. 3 - блок-схема узла управления режимом нагрева.

Устройство для отопления помещений содержит корпус 1 нагревательного элемента, укомплектованного электронным блоком управления 2 режимом нагрева, теплообменную камеру 3 в виде одного или нескольких теплообменников (панелей, радиаторов), расширительный бачок 4 и магистрали гидравлической обвязки 5.

Нагревательный элемент выполнен проходным электродного типа с внутренним элементом 6 в виде продольного стержня (центрального электрода), изолированного диэлектрическими перфорированными вставками 7, на которых также закреплены экранирующие сетки 8, предназначенные для исключения возникновения электрического потенциала в нагреваемой рабочей жидкости - воде. Внутренний элемент 6 с зазором охватывает наружный элемент 1, являющийся корпусом нагревательного элемента, закрепленным в диэлектрических втулках "Д" (фиг. 2), предназначенных для электрической развязки проходного электродного нагревательного элемента и магистралей гидравлической обвязки 5, при этом сетки 8 имеют электрический контакт с элементом 1.

На втулках "Д" укреплены металлические обоймы 9, являющиеся переходными для резьбового соединения с магистралями обвязки 5.

Подключение электросети осуществляют к клемме 10 "нулевой провод" и клемме 11 "фазовый провод". Клемма 11 проходит через накладку 12 и герметизирующую диэлектрическую втулку 13 и электрически соединена с внутренним (центральным) элементом 6.

Блок управления (фиг. 3) имеет коммутирующий симмистор 14, соединенный с нагревательным элементом 1 (6) и соединенный с блоком 15 поддержания заданного интервала температур, который в зависимости от температуры воздуха в помещении и теплоносителя вырабатывает сигнал управления; также соединенный с блоком защиты 16, который при возникновении токовой перегрузки, регистрируемой соединенным с ним датчиком 17 силы тока, подает запрещающий сигнал на блок 14 (ком. симмистор) и удерживает этот сигнал в течение некоторого промежутка времени, по истечению которого снова переходит в режим приема сигнала от датчика. Коммутирующий симмистор 14, т.о., служит для коммутации сетевого напряжения и управления нормальной работой устройства без перегрузок.

Блок управления 2 (фиг. 3) оснащен также датчиком температуры теплоносителя 18, датчиком температуры воздуха 19, потенциометром 20 установки температуры теплоносителя (воды) и потенциометром 21 установки температуры воздуха, которые соответственно соединены с блоком 15 поддержания заданного интервала температур теплоносителя. Для визуального контроля имеется световой индикатор 22 активного состояния.

Работа описанного устройства для отопления помещений осуществляется следующим образом. При подаче питающего напряжения на клеммы 10 и 11 ввиду электропроводности теплоносителя-воды осуществляют его электролитический разогрев за счет протекания через него электрического тока между элементами 1-6 нагревательного элемента (фиг. 2), нагреваемая вода (теплоноситель) транспортируется вверх (фиг. 1) по магистралям 5 и поступает в верхнюю полость теплообменных камер 3, из нижней части которых по закону конвективного процесса холодная вода через нижние магистрали 5 поступает в полость нагревательного элемента, таким образом осуществляют непрерывную циркуляцию теплоносителя-воды с ее одновременным электролитическим разогревом.

Процесс регулируется в зависимости от температуры воды, которая согласовывается с температурой воздуха в отапливаемом помещении: при достижении заданного теплового комфорта блок 14 отключает питание, а при охлаждении помещения на несколько градусов блок 14, получая сигналы от указанных приборов, вновь подает питание на элементы 1, 6, осуществляя автоматическую автономную работу устройства для поддержания температурного режима в помещении в пределах заданных комфортных температур, например от 18 до 24^oC.

При использовании устройства возможны следующие принципы наладки. При заправке емкостей через бачок 4 водой со значительной концентрацией солей для исключения энергопотерь и солевых отложений в полостях устройства эту воду разбавляют дистиллированной водой. При использовании сильно опресненной (дистиллированной) воды рекомендуется растворить в 3-х литрах этой воды 1-3 грамма пищевой соды и заправить устройство. В обоих случаях нормальную работу устройства будут отслеживать блоки схемы электронного управления, настроенные на принцип экономичного энергорасхода и эффективного удельного теплосъема и теплопередачи. Световой индикатор при этом будет показывать интервалами своего включения режим работы устройства.

Устройство предназначено для организации комфортного режима по тепловым характеристикам в различных помещениях: жилых, общественных, складских и т. п. , а также для отопления кабин и салонов подвижного состава, временных стоянок, станций полевых мобильных средств. Устройство для отопления включает корпус с теплообменной камерой в виде радиаторов, заполненных теплоносителем, например водой, обладающей электропроводными свойствами и способностью электролитического разогрева. Нагревательный элемент выполнен проходным электродного типа из внутреннего и наружного элементов, соединенных с токоподводящими клеммами от блока управления устройства, отслеживающего температурный режим в камере теплообмена, соответственно, в обогреваемом помещении. Высокая эффективность устройства, достигнутая за счет его конструктивного выполнения, сочетается со значительной экономичностью по энергопотреблению при высокой удельной теплоотдаче. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для отопления помещений, содержащее корпус с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент и блок управления режимом нагрева, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен проходным электродного типа с внутренним рабочим элементом, расположенным по направлению движения нагреваемого теплоносителя, и охватывающим его с зазором наружным элементом, представляющим собой часть магистрали теплоносителя, изолированным, как и внутренний элемент, от магистрали теплоносителя, причем вывод фазовой нагрузки соединен с внутренним элементом, электроизолированным от охватывающего его наружного элемента, при этом блок управления имеет коммутирующий симмистор и полупроводниковый терморегулятор для отслеживания температуры нагрева. 2. Устройство для отопления помещений по п.1, отличающееся тем, что проходной электродный нагревательный элемент, использующий электропроводящие свойства теплоносителя (рабочей жидкости) и осуществляющий электролитический разогрев жидкости, например воды, установлен преимущественно вертикально для задания направления движения теплоносителя в объеме теплообменной камеры. 3. Устройство для отопления помещений по п.1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен из коррозионно-устойчивого материала, оснащен по концам диэлектрическими перфорированными втулками, металлическими сетками и диэлектрическими перфорированными втулками крепления.