КОНСТРУКЦИЯ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК F24H1/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Предлагаемая система содержит газовый водонагреватель или комбинацию проточного нагревателя и водонагревательного средства и имеет впускную трубу для холодной воды и выпускную трубу для теплой воды.

Уровень техники

В домах и местах с ограниченной потребностью в горячей воде обычно используют газовые водонагреватели. Среди них можно выделить устройства проточного типа, которые активируются при протекании через них потока воды, возникающего при открывании крана для горячей воды в месте ее потребления (забора). Нагрев только воды, содержащейся в трубной секции между водонагревателем и местом забора воды, а также медленное начало теплообмена для нагрева воды на начальной стадии приводят к тому, что даже в течение относительно долгого времени к месту забора поступает холодная или недостаточно нагретая вода. Этот недостаток особенно нежелателен, если требуемое количество горячей воды невелико, т.к. в такой ситуации растрачиваются и практически не используются большие количества как времени, так и воды. Как правило, в начальный период подачи воды устройства начинают работать при максимальной энергии газовой горелки, однако, по окончании данного периода это может привести к перегреву. К тому же, например, при следующем открывании крана через короткое время неожиданный контакт с перегретой водой может вызвать недовольство пользователя.

Кроме того, применяют накопительные газовые бойлеры, т.е. устройства, в которые встроена буферная (накопительная) емкость. Горячая вода переносится к месту забора воды из буферной емкости, нагреваемой регулируемым образом, что выражается в более сглаженном режиме расхода энергии газовой горелки. Если размер буферной емкости невелик, она существенно не увеличивает габариты устройства, однако горячая вода будет быстро исчерпана. Когда данная емкость велика, горячая вода кончится позже, но использованная для нагрева энергия газа может оказаться потраченной напрасно, если горячую воду не расходуют в течение долгого времени. Этот недостаток можно отчасти исправить, применяя теплоизоляцию, что, однако, может увеличить затраты.

Можно также использовать буферную емкость, помещенную вне устройства. Это не увеличит его габариты, однако, для достижения контролируемой температуры необходим отдельный циркуляционный насос, который, помимо усложнения конструкции, повышает также стоимость устройства.

Общий недостаток перечисленных технических решений состоит в том, что они не обеспечивают наличия какого-либо количества горячей воды в отсутствие подачи газа, а подача более крупных объемов горячей воды возможна только при наличии большой буферной емкости.

Другая часто встречающаяся категория водонагревателей использует электрический нагрев, а в емкости устройства, снабженной теплоизоляцией, при контролируемой температуре сохраняется резервная горячая вода. Преимуществом данного варианта является возможность простого и недорогого выполнения регулировки температуры. Однако недостаток таких устройств заключается в том, что они обычно занимают много места по сравнению с проточными газовыми устройствами и расходуют существенное количество электрической энергии. Другим недостатком является прекращение подачи горячей воды при длительных отключениях энергии.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии.

Изобретение основано на осознании возможности скомбинировать преимущества газовых водонагревателей с преимуществами электрических водонагревателей, оснащенных небольшой емкостью, и обеспечить, за счет такой комбинации, условия для оптимального режима работы и практически неизменные общие габариты системы.

Другим достоинством предлагаемой конструкции является устранение эффекта, возникающего при заборе очень маленького количества горячей воды, когда вследствие забора маленького объема газа не срабатывает автоматическое включение водонагревателя, и даже в накопительную емкость нагревателя поступает только холодная вода (т.е после многих небольших заборов в такой емкости остается только холодная вода). Однако в предлагаемом техническом решении электрический водонагреватель с накопителем тепла постоянно нагревает воду во время пауз между короткими интервалами забора до тех пор, пока не будет получена заданная температура. Тем самым обеспечивается как тепловой баланс, так и сведение размера емкости к минимуму.

Задача, на решение которой направлено изобретение, решается посредством водонагревательной системы того типа, который охарактеризован в разделе «Область техники», причем в данной системе к выпускной трубе для горячей воды подключен по последовательной схеме электрический водонагреватель накопительного типа, снабженный термостатом.

Технический результат достигается в водонагревательной системе с газовым водонагревательным устройством, которое подключено к впускной трубе для холодной воды и к выпускной трубе для горячей воды. Система дополнительно содержит электрический водонагреватель накопительного типа, встроенный по последовательной схеме в выпускную трубу для горячей воды и снабженный термостатом.

Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства или снаружи его.

Накопительная емкость электрического водонагревателя может иметь накопительный объем менее 20 л.

Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства с возможностью поглощать и использовать тепло, выделяемое, но неиспользуемое указанным устройством.

Электрический водонагреватель, установленный внутри газового водонагревательного устройства, может быть снабжен теплопроводным элементом, введенным в зону горения указанного устройства.

Накопительная емкость электрического водонагревателя может быть покрыта теплоизоляционным материалом.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение поясняется со ссылками на чертежи, из которых фиг.1 иллюстрирует газовое водонагревательное устройство с электрическим водонагревателем по изобретению, подключенным снаружи, а фиг.2 иллюстрирует газовое водонагревательное устройство со встроенным электрическим водонагревателем по изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1, как вариант, показано газовое проточное водонагревательное устройство 1, имеющее впускную трубу 2 для холодной воды и выпускную трубу 3 для горячей воды. В выпускную трубу 3 снаружи встроен по последовательной схеме электрический водонагреватель 4 по изобретению. Данный водонагреватель 4 имеет электрический разъем 8, подключенный к проводам от нагревательного элемента, а также термостат 5, который детектирует температуру воды в буферной емкости и соответствующим образом управляет нагревательными элементами. Электрический водонагреватель 4 согласно фиг.1 встроен в выпускную трубу 3 для горячей воды на участке, расположенном снаружи газового проточного водонагревательного устройства 1, но в непосредственной близости от него. Такое расположение позволяет обеспечить преимущество с точки зрения эффективности использования пространства. Поскольку вследствие своего наружного расположения электрический нагреватель 4 не находится в контакте с существенным количеством доступного избытка тепла, в данном варианте может оказаться целесообразным покрыть емкость нагревателя 4 теплоизоляционным материалом. Предусмотрена возможность разместить нагреватель 4 даже дальше от устройства 1, сместив его по выпускной трубе для горячей воды в сторону места ее забора.

В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, электрический водонагреватель установлен внутри газового проточного водонагревательного устройства 1. Преимущество такого расположения заключается в том, что отпадает необходимость удлинять или разбирать выпускную трубу для горячей воды. Другое достоинство данного варианта может проявиться в том случае, когда надлежащие конструкция и компоновка позволяют буферной накопительной емкости электрического водонагревателя 4 использовать выделяющееся в газовом проточном водонагревательном устройстве тепло, не используемое другим образом. Для этой цели предусмотрена возможность применения теплопроводного элемента 6, введенного в зону 7 горения. Посредством переноса тепла этот элемент осуществляет предварительный нагрев объема воды, содержащегося в электрическом водонагревателе 4, тем самым уменьшая количество электрической энергии, необходимое для нагрева этого объема до минимальной заданной температуры. Такой нагрев проводят регулируемым образом, т.е. термостат 5 содержит ту же воду, что и в водонагревателе 4, точнее в его буферной емкости.

Для электрического водонагревателя 4, выполняющего функцию буферной емкости, достаточно выбрать небольшую емкость для воды, поскольку данная емкость служит, в основном, для компенсации температурной инерционности и перегрева воды со стороны отдельного газового водонагревателя или комбинированного проточного водонагревательного устройства 1. В связи с этим обычно достаточно использовать буферную емкость с накопительным объемом менее 20 л, например с объемом 5-15 л. Даже при таких объемах буферной емкости в месте забора воды обеспечивается вполне установившаяся температура воды, которую можно регулировать термостатом 5 электрического водонагревателя 4. Кроме того, данный водонагреватель 4 нагревает систему и в период после забора воды, поэтому достаточно иметь емкость небольшого размера. Предусмотрена возможность выбрать эту температуру на относительно низком уровне, однако, в таком варианте не будет предотвращаться возможная ситуация, в которой к месту забора воды подойдет также гораздо более горячая вода, поданная с некоторым запаздыванием газовым водонагревательным устройством 1. Когда кран в месте забора воды перекрыт, вода, остающаяся в емкости электрического водонагревателя 4, по сравнению с уровнем, заданным термостатом 5, будет иметь более высокую температуру. В этом случае до тех пор, пока вода в буферной емкости не охладится, электрический нагрев не нужен. Таким образом, появляется возможность обеспечить функционирование с благоприятным расходом энергии и безвредное для окружающей среды.

Используя систему по изобретению, можно обеспечить возможность забора горячей воды в случае отсутствия газа или силового электрического тока. Кроме того, устраняется нежелательное запаздывание газового нагрева воды, причем при более благоприятных экономических показателях. Такой позитивный эффект связан с тем, что как в случае единичного водонагревателя, так и для комбинированных проточных водонагревательных систем вода, содержавшаяся в буферной емкости электрического водонагревателя, компенсирует замедленное изменение температуры или перегрев. Буферная емкость электрического водонагревателя, имеющая относительно небольшие размеры, увеличивает габариты только в незначительной степени и расходует немного электрической энергии. В случае объединения с газовым водонагревательным устройством в единое целое для буферной емкости существенная теплоизоляция не требуется.

Перечень обозначений

1 - газовое водонагревательное устройство

2 - впускная труба для холодной воды

3 - выпускная труба для горячей воды

4 - электрический водонагреватель

5 - термостат

6 - теплопроводный элемент

7 - зона горения

8 - электрический разъем

Изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии. Технический результат достигается в водонагревательной системе с газовым водонагревательным устройством, которое подключено к впускной трубе для холодной воды и к выпускной трубе для горячей воды. Система дополнительно содержит электрический водонагреватель накопительного типа, встроенный по последовательной схеме в выпускную трубу для горячей воды и снабженный термостатом. Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства или снаружи его. Накопительная емкость электрического водонагревателя может иметь накопительный объем менее 20 л. Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства с возможностью поглощать и использовать тепло, выделяемое, но неиспользуемое указанным устройством. Электрический водонагреватель, установленный внутри газового водонагревательного устройства, может быть снабжен теплопроводным элементом, введенным в зону горения указанного устройства. Накопительная емкость электрического водонагревателя может быть покрыта теплоизоляционным материалом. Изобретение основано на осознании возможности скомбинировать преимущества газовых водонагревателей с преимуществами электрических водонагревателей, оснащенных небольшой емкостью, и обеспечить, за счет такой комбинации, условия для оптимального режима работы и практически неизменные общие габариты системы. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водонагревательная система с газовым водонагревательным устройством (1), которое подключено к впускной трубе (2) для холодной воды и к выпускной трубе (3) для горячей воды, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электрический водонагреватель (4) накопительного типа, встроенный по последовательной схеме в выпускную трубу (3) для горячей воды и снабженный термостатом (5).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический водонагреватель (4) установлен внутри газового водонагревательного устройства (1).

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический водонагреватель (4) установлен снаружи газового водонагревательного устройства (1).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что накопительная емкость электрического водонагревателя (4) имеет накопительный объем менее 20 л.

5. Система по п.2, отличающаяся тем, что электрический водонагреватель (4) установлен внутри газового водонагревательного устройства (1) с возможностью поглощать и использовать тепло, выделяемое, но не используемое указанным устройством.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что электрический водонагреватель (4) установлен внутри газового водонагревательного устройства (1) и снабжен теплопроводным элементом (6), введенным в зону горения указанного устройства (1).

7. Система по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что накопительная емкость электрического водонагревателя (4) покрыта теплоизоляционным материалом.