ИНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к технике получения горячей воды для технологических нужд, например для горячего водоснабжения ванной комнаты и кухни коттеджей, отдельных квартир многоэтажных домов, в которых аккумуляционный электроводонагреватель является потребителем - регулятором энергетического ввода или питающей трансформаторной подстанции.

Известен индукционный нагреватель [1], который является многовитковым индуктором, охватывающим снаружи нагреваемую ферромагнитную трубу с водой.

Основным недостатком этого водонагревателя является то, что при использовании трубы малого диаметра и большой мощности индуктора нагрев воды будет проходить быстро (за несколько минут) и водонагреватель будет проточным. Такой водонагреватель не может работать в режиме потребителя - регулятора энергетического ввода или питающей трансформаторной подстанции. При использовании трубы большого диаметра или большой протяженности водонагреватель будет аккумуляционным (он может работать в режиме потребителя - регулятора) и температура воды после его заполнения холодной водой достигнет требуемого значения спустя длительное время (несколько часов). Труба индукционного водонагревателя обычно не термоизолируется, т.к. снизится ремонтопригодность водонагревателя, что является также существенным недостатком.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы электроводонагревателя за счет сочетания положительных качеств проточного и аккумуляционного водонагревателей (быстрый нагрев малого объема, нагрев воды, нагрев большого объема воды в режиме потребителя - регулятора).

Индукционный электроводонагреватель содержит индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды.

Задача решается тем, что водонагреватель дополнительно содержит две трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней и наружной емкостей, при этом индуктор расположен в зазоре между внутренней и средней трубой, а внутренняя и наружная емкости соединены между собой трубопроводами, при этом верхняя часть внутренней емкости соединена с водозаборным устройством, выполненным в виде перфорированного полого конуса, который соединен с водопроводом горячей волы.

На фиг.1 схематично представлен разрез водонагревателя.

На фиг.2 показан вид А (вид снизу) водонагревателя.

Индукционный электроводонагреватель 1 для нагрева воды 2 состоит из двух емкостей 3 и 4 горячей и теплой воды соответственно. Между стенками 5 и 6 (выполнены из ферромагнитного материала) емкоестей 3 и 4 уложен индуктор 7. Водозаборное устройство 8 в виде перфорированного полого конуса закрывает верх емкости 3 и соединено с водопроводом горячей воды 9.

Емкость 4 является резервуаром теплой воды и соединена с водопроводом 10 теплой воды. Подача холодной воды в емкость 4 осуществляется от водопровода холодной воды 11. Для циркуляции воды между емкостями 3 и 4 предусмотрены соединительные трубопроводы 12, соединенные между собой с помощью фланцев 13.

Индуктор может быть изготовлен в виде нескольких обмоток, например двух: первая обмотка расположена ближе к стенке емкости 3, вторая - к стенке емкости 4. Для термоизоляции емкости 3 от емкости 4 пространство между стенками 5 и 6, не занятое индуктором 7, может быть заполнено термоизоляцией (не показана), например пенополистирольными шариками.

Ремонтопригодность водонагревателя 1 в случае выхода из строя индуктора 7 обеспечивается соединением трубопроводов 12 с емкостями 3 и 4 с помощью фланцев 13.

Выход трубопровода теплой воды 10 обычно соединяют с краном горячей воды в ванной комнате (не показан), а выход трубопровода горячей воды 9 обычно соединяют с краном горячей воды на кухне (не показан). Резервуар 4 может иметь термоизоляцию (не показана). Трубопровод горячей воды 9 может быть также соединен с краном горячей воды в ванной комнате, например, через переключающее устройство (не показано), которое соединяет кран либо с трубопроводом теплой воды 10, либо с трубопроводом горячей воды 9. В случае необходимости у водонагревателя 1 может вообще отсутствовать трубопровод теплой воды 10.

Устройство работает следующим образом.

Из водопровода холодной воды 11 вода подается в емкость 4 и через соединительные трубопроводы 12 поступает в емкость 3. При подаче напряжения переменный магнитный поток, создаваемый индуктирующей обмоткой 7, наводит в ферромагнитном материале стенок 5 и 6 (емкостей 3 и 4 соответственно), вихревые токи, которые нагревают указанные стенки. Холодная вода, омывая горячую поверхность емкости 4, нагревается и поднимается вверх, откуда разбирается потребителями через трубопровод теплой воды 10. Вода, омывающая горячую поверхность емкости 3, нагревается и поднимается вверх, откуда через водозаборное устройство 8 в виде перфорированного полого конуса разбирается потребителями через трубопровод горячей воды 10. При открытом кране горячей воды (не показан) сопротивление воде через перфорированные отверстия полого конуса 8 значительно больше сопротивления воде в трубопроводе горячей воды 9, и горячая вода из емкости 3 беспрепятственно подается потребителям горячей воды.

Когда потребления воды из трубопровода горячей воды 9 нет, горячая вода под действием естественной циркуляции проходит сквозь перфорацию водозаборного устройства 8 и смешивается с водой емкости 4. Взамен ей через соединительные трубопроводы 12 поступает менее нагретая вода из емкости 4.

При работе указанного электроводонагревателя в режиме потребителя - регулятора для выравнивания графика нагрузки энергетического ввода коттеджа или питающей трансформаторной подстанции (районной или потребительской), например, при внедрении двухтарифного счетчика учета электрической энергии индуктор 7 может быть изготовлен в виде двух обмоток: первая обмотка расположена ближе к стенке емкости 3, вторая - к стенке емкости 4. Минимальная мощность индуктора 7 (подключена первая обмотка индуктора) может быть использована в часы основного тарифа на электроэнергию (максимальный тариф). При льготном тарифе на электроэнергию (в часы ночного провала графика нагрузки) включаются обе обмотки индуктора 7. В водонагревателе могут быть использованы два терморегулятора (не показаны): один контролирует температуру нагрева воды в емкости 3, другой - в емкости 4. Включение только второй обмотки индуктора 7 целесообразно в том случае, когда вода в емкости 4 была нагрета до заданного значения температуры и спустя время остыла и требуется ее вновь подогреть.

Изобретение повышает эффективность работы электроводонагревателя за счет сочетания положительных качеств аккумуляционного и проточного водонагревателей. Поскольку индуктор расположен внутри водонагревателя, вся выделенная тепловая энергия пойдет на нагрев воды, а не потратится частично в окружающую среду, как в традиционных индукционных водонагревателях. Емкость с горячей водой расположена внутри емкости с теплой водой, поэтому поток тепловой энергии из емкости горячей воды пойдет на подогрев теплой воды.

Техническая реализация патентуемого индукционного электроводонагревателя не вызывает сомнения, например, в коттеджах с трехфазным единым энергетическим вводом (~ 3N, 380 В, 50 Гц), где электрифицированы технологические процессы обогрева, воздухообмена, горячего водоснабжения и быта. В таких коттеджах предложенный электроводонагреватель может быть использован взамен распространенной схемы горячего водоснабжения с помощью проточного водонагревателя для кухни и аккумуляционного водонагревателя для ванной комнаты.

Литература
А.М. Басов, В.Г. Быков, А.В. Лаптев, В.Б. Файн. М.: Агропромиздат, 1985, 256 с., с. 75, рис. 5.1.

Изобретение относится к технике получения горячей воды для технологических нужд и может быть использовано для горячего водоснабжения в коттеджах и отдельных квартирах многоэтажных домов. Сущность изобретения заключается в том, что в индукционном электроводонагревателе, содержащем индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды, дополнительно установлены две трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней и наружной емкостей, при этом индуктор расположен в зазоре между внутренней и средней трубой, а внутренняя и наружная емкости соединены между собой трубопроводами, причем верхняя часть внутренней емкости соединена с водозаборным устройством, выполненным в виде перфорированного полого конуса, который соединен с водопроводом горячей воды. Такое выполнение водонагревателя повышает эффективность его работы за счет сочетания положительных качеств проточного и аккумуляционного водонагревателей. 2 ил.

Индукционный электроводонагреватель, содержащий индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды, отличающийся тем, что в водонагревателе дополнительно установлены две трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней и наружной емкостей, при этом индуктор расположен в зазоре между внутренней и средней трубой, а внутренняя и наружная емкости соединены между собой трубопроводами, притом верхняя часть внутренней емкости соединена с водозаборным устройством, выполненным в виде перфорированного полого конуса, который соединен с водопроводом горячей воды.