ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ ДЛЯ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F24H1/00 

Область техники

Заявляемое изобретение имеет отношение к вспомогательному накопителю горячей воды для водонагревателя. В частности, изобретение относится к вспомогательному накопителю горячей воды для водонагревателя, обеспечивающему бесперебойную подачу требуемого количества горячей воды с компенсацией колебаний температуры горячей воды за счет применения конструкции буферного накопителя и водогрейного змеевика во внешнем резервуаре.

Известный уровень техники

Вспомогательный накопитель горячей воды для водонагревателя создает временный запас и обеспечивает подачу горячей воды. Вспомогательный накопитель горячей воды для водонагревателя имеет широкое коммунально-бытовое назначение в домашнем хозяйстве и на производстве.

В данной области техники известны разнообразные типы резервуаров для горячей воды, в том числе раскрытые в патенте Республики Корея №10-1023505 „Резервуар для горячей воды” и находящейся на рассмотрении заявке №2011-0130890, „Накопительный резервуар горячей воды для водонагревателя”.

Однако вышеназванные публикации из данной области техники в большинстве случаев раскрывают устройства, где конструкция резервуара для горячей воды включает только змеевик для нагрева воды или только накопительный резервуар для горячей воды без водонагревающего змеевика.

В этих случаях применение только водонагревающего змеевика ускоряет нагрев воды, но не обеспечивает бесперебойную подачу значительного количества горячей воды и не выравнивает существенные колебания температуры горячей воды.

В то же время использование только резервуара хотя и обеспечивает подачу горячей воды в большом объеме и сглаживает колебания температуры, но увеличивает время нагрева воды и сохраняет ощутимые температурные колебания горячей воды по сравнению с технологией дополнительного включения в контур водонагревающего змеевика.

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Исходя из указанных выше недостатков уровня техники, данное изобретение ставит своей задачей разработку вспомогательного накопителя горячей воды для водонагревателя, который мог бы обеспечить горячее водоснабжение в достаточном объеме с одновременным выравниванием колебаний температуры горячей воды.

Техническое решение

Для решения поставленных задач в изобретении предлагается вспомогательный накопитель горячей воды как дополнительный контур водонагревателя. В конструкцию накопителя горячей воды включены: полый внешний резервуар, буферный накопитель для аккумулирования временного запаса и расхода горячей воды, установленный вокруг центральной оси в полости внешнего резервуара, водогрейный змеевик, окружающий буферный накопитель, выполненный в виде спирали и размещенный в полости внешнего резервуара, снабженный с одного конца входным патрубком, размещенным от внешнего источника через корпус внешнего резервуара, и соединенный на противоположном конце через выходной патрубок с буферным накопителем, первый канал водоподачи, идущий от входного патрубка водогрейного змеевика, первый выпускной канал, сообщающийся с буферным накопителем, второй канал водоподачи, подающий от входного патрубка на одной стороне внешнего резервуара теплоноситель для нагрева воды, поступающей через первый канал водоподачи и выходящей на раздачу через первый выпускной канал, и второй выпускной канал для отвода теплоносителя, поступившего через второй канал водоподачи, через патрубок с противоположной стороны внешнего резервуара.

Предпочтительный вариант реализации предусматривает, что через первый канал водоподачи поступает водопроводная или подогретая вода, которая после нагревания теплоносителем выходит на раздачу через первый выпускной канал.

При предпочтительном осуществлении теплоносителем является вода, нагретая водонагревателем, которая в горячем состоянии поступает по второму каналу водоподачи, а оборотная вода через второй выпускной канал возвращается в водонагреватель.

Предпочтительное конструктивное решение предусматривает, что верхнее и нижнее основания буферного накопителя, или же левый и правый торцы буферного накопителя, выступают за пределы корпуса внешнего резервуара, и что патрубок первого выпускного канала установлен в выступающей части буферного накопителя.

Преимущества конструкции

Как описано выше, согласно конструктивному решению изобретения нагрев воды осуществляется за счет ее прохождения через водогрейный змеевик и буферный накопитель, помещенные внутрь внешнего резервуара. При этом отдача тепла теплоносителем происходит в процессе его циркуляции между внешним резервуаром и буферным накопителем. Благодаря этому обеспечивается возможность потребления значительного объема горячей воды и компенсации ее температурных колебаний.

Описание фигур

На фиг. 1 (FIG. 1) представлен вид в перспективе вспомогательного накопителя горячей воды для водонагревателя в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 (FIG. 2) представлен вид в разрезе вспомогательного накопителя горячей воды для водонагревателя в соответствии с настоящим изобретением.

Наилучший способ осуществления

Варианты реализации изобретения

Далее, со ссылкой на прилагаемые фигуры будут подробно рассмотрены варианты конструктивного оформления вспомогательного накопителя горячей воды для водонагревателя в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фигурах 1 и 2, в конструкцию вспомогательного накопителя горячей воды для водонагревателя в соответствии с изобретением включены: внешний резервуар 110, буферный накопитель 120, змеевик для нагрева воды 130, первый канал водоподачи 141, первый выпускной канал 142, второй канал водоподачи 151 и второй выпускной канал 152.

Внешний резервуар 110 представляет собой герметизированный бак. На фигурах 1 и 2 в качестве примера показан вертикально ориентированный резервуар овального типа, для которого предусмотрено также горизонтальное расположение.

В полости внешнего бака 110 вокруг его центральной продольной оси установлен буферный накопитель 120 для временного аккумулирования и расхода горячей воды. Вертикальная или горизонтальная ориентация буферного накопителя 120 соответствует расположению внешнего резервуара 110.

В частности, как показано на фигурах, при вертикальном ориентировании буферного накопителя 120 верхнее и нижнее основания резервуара могут выступать за пределы внешнего резервуара 110, при этом патрубок первого выпускного канала 142 будет иметь очень удобное расположение.

Если буферный накопитель 120 будет полностью помещен во внешний резервуар 110, патрубок первого выпускного канала 142 необходимо будет вывести через внешний резервуар 110. Это усложнит технологию изготовления накопителя горячей воды.

В случае горизонтального конструктивного оформления внешнего резервуара 110 (на фигурах не отображено) буферный накопитель 120 также будет иметь горизонтальную компоновку, при которой его левая и правая торцовые плоскости приемлемо выступают за пределы внешнего резервуара 110.

Спиралевидный водогрейный змеевик 130 увеличивает площадь поверхности теплообмена, что обеспечивает быструю раздачу требуемого количества горячей воды. Водогрейный змеевик 130 расположен в полом пространстве между внешним резервуаром 110 и буферным накопителем 120.

Змеевик для нагрева воды 130 окружает буферный накопитель 120 с внешней стороны. Водогрейный змеевик 130 представляет собой трубу из коррозиестойкого материала, окружающую буферный накопитель 120 вдоль корпуса витками спирали.

С одного конца змеевик для нагрева воды 130 посредством канала водоподачи [141] соединен сквозь корпус внешнего резервуара 110 с внешним источником, а с противоположного конца змеевик 130 посредством выпускного патрубка сообщается с буферным накопителем 120. Например, на фиг. 2 противоположный выходной патрубок водогрейного змеевика 130 соединен с буферным накопителем 120 в нижней части.

Таким образом, вода, подводимая через канал водоподачи [141], проходит через водогрейный змеевик 130, поступает в буферный накопитель 120 для создания временного запаса, после чего выводится через первый выпускной канал 142. В подобном случае, как будет описано дальше, если нагрев воды производится по теплообменной схеме, расход горячей воды осуществляется через первый выпускной канал 142.

Первый канал водоподачи 141 соединен с входным патрубком водогрейного змеевика 130. Например, первый канал водоподачи 141 соединен с входным патрубком водогрейного змеевика 130, расположенным в верхней части внешнего резервуара 110.

Как правило, по первому каналу водоподачи 141 поступает вода из водопроводной сети.

Однако в последнее время стали применять подогрев водопроводной воды за счет утилизации тепла, отработанного при эксплуатации водонагревателя (или теплового насоса), в целях энергосбережения, вследствие чего питающая вода теперь смешивается с подогретой водой.

Первый выпускной канал 142 сообщается с буферным накопителем 120. Например, верхняя часть буферного накопителя 120 частично выступает за пределы внешнего резервуара 110, при этом выходной патрубок первого выпускного канала 142 смонтирован в верхней части буферного накопителя 120. Благодаря этому, как описано выше, упрощается процесс изготовления накопителя горячей воды.

Внешний резервуар 110 с одной стороны соединен патрубком со вторым каналом водоподачи 151, с противоположной стороны внешний резервуар 110 через выходной патрубок соединен со вторым выпускным каналом 152. Таким образом, теплоноситель, поступает по второму каналу водоподачи 151, омывает пространство между внешним резервуаром 110 и буферным накопителем 120 и отводится через второй выпускной канал 152.

Как следует из описываемого изобретения, водопроводная или подогретая вода последовательно проходит через первый канал водоподачи 141, водогрейный змеевик 130, буферный накопитель 120 и первый выпускной канал 142. Теплоноситель поступает по второму каналу водоподачи 151 и отводится через второй выпускной канал 152.

Следовательно, поскольку между теплоносителем и водопроводной (или подогретой) водой происходит теплообмен, для нагрева может подаваться горячая вода. В силу этого, накопитель горячей воды по версии предлагаемого изобретения может служить разновидностью косвенного теплообменника.

Тем не менее теплоносителем в данном случае является вода, нагретая водонагревателем. Вода высокой температуры, нагретая в водонагревателе, поступает по второму каналу водоподачи 151. Горячую воду получают нагреванием водопроводной или подогретой воды.

Отведение низкотемпературной циркуляционной (оборотной) воды после отдачи теплоты производится через второй выпускной канал 152 для возврата в водонагреватель (рециркуляция теплонесущей возвратной воды). Для применения в этих целях и разработан накопитель горячей воды согласно настоящему изобретению в качестве вспомогательного контура водонагревателя.

Согласно настоящему изобретению нагретая вода не подается в накопитель горячей воды при нагревании. Наоборот, горячая вода подается в накопитель горячей воды только в том объеме, который необходим для потребления, или который удовлетворяет по уровню энергозатрат. Однако, если контрольное измерение температуры накопителя горячей воды показало чрезмерное охлаждение горячей воды, горячая вода может быть временно подана в накопитель горячей воды даже в процессе нагревания.

Как рассматривалось выше, поскольку в соответствии с настоящим изобретением водопроводная или подогретая вода напрямую греется посредством теплоносителя, температура воды, наполняющей накопитель горячей воды, поддерживается на требуемом уровне. В силу этого, может быть обеспечена подача достаточного количества горячей воды при минимальных колебаниях ее температуры.

Промышленная применимость

Несмотря на то что описанные технические решения являются лишь примерами реализации настоящего изобретения, следует понимать, что заявляемое изобретение не ограничивается этими иллюстративными вариантами исполнения, а допускает возможность внесения различных изменений и разработки модификаций специалистами в затрагиваемой области без изменения технической сущности данного изобретения.

Соответственно, описанные варианты конструктивного оформления представлены здесь с целью наглядного раскрытия изобретения в полном объеме для квалифицированных специалистов. Заявленное изобретение определяется рамками технической сущности и объемом патентных притязаний, сформулированными далее в патентной формуле.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в водонагревателях, которые могут обеспечить горячее водоснабжение в достаточном объеме с одновременным выравниванием колебаний температуры горячей воды. Для водонагревателя предложен вспомогательный накопитель горячей воды, включающий: полый внешний резервуар, буферный накопитель, установленный вокруг центральной оси внутреннего объема внешнего резервуара для временного аккумулирования и подачи горячей воды, змеевик для нагрева воды, помещенный между внешним резервуаром и буферным накопителем, имеющий с одного конца входной патрубок, подведенный снаружи сквозь корпус внешнего резервуара, и имеющий с противоположного конца выходной патрубок, сообщающийся с буферным накопителем, первый канал водоподачи, соединенный со змеевиком для нагрева воды через входной патрубок, первый выпускной канал буферного накопителя, второй канал водоподачи, в который через входной патрубок с одной стороны внешнего резервуара подается теплоноситель для нагрева воды в змеевике, поступающей по первому каналу водоподачи и выходящей по первому выпускному каналу и второй выпускной канал, имеющий выход через патрубок с противоположной стороны внешнего резервуара для отвода теплоносителя, поступившего по второму каналу водоподачи. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вспомогательный накопитель горячей воды для водонагревателя, включающий:
полый внешний резервуар (110);
буферный накопитель (120), установленный вокруг центральной оси внутреннего объема внешнего резервуара (110) для временного аккумулирования и подачи горячей воды;
змеевик для нагрева воды (130), помещенный между внешним резервуаром (110) и буферным накопителем (120), имеющий с одного конца входной патрубок, подведенный снаружи сквозь корпус внешнего резервуара (110), и имеющий с противоположного конца выходной патрубок, сообщающийся с буферным накопителем (120);
первый канал водоподачи (141), соединенный со змеевиком для нагрева воды (130) через входной патрубок;
первый выпускной канал (142) буферного накопителя (120);
второй канал водоподачи (151), в который через входной патрубок с одной стороны внешнего резервуара (110) подается теплоноситель для нагрева воды в змеевике, поступающей по первому каналу водоподачи (141) и выходящей по первому выпускному каналу (142); и
второй выпускной канал (152), имеющий выход через патрубок с противоположной стороны внешнего резервуара (110), для отвода теплоносителя, поступившего по второму каналу водоподачи (151).

2. Накопитель горячей воды по п. 1, характеризующийся тем, что питающая водопроводная или подогретая вода поступает через первый канал водоподачи (141), а нагретая за счет теплоты теплоносителя горячая вода выводится через первый выпускной канал (142).

3. Накопитель горячей воды по п. 2, характеризующийся тем, что в качестве теплоносителя используют воду, нагреваемую водонагревателем и поступающую по второму каналу водоподачи (151), а отдавшую теплоту оборотную воду отводят через второй выпускной канал (152) для возврата в водонагреватель.

4. Накопитель горячей воды по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что верхнее и нижнее основания буферного накопителя (120), или левый и правый торцы буферного накопителя (120), выступают за пределы корпуса внешнего резервуара (110), а патрубок первого выпускного канала (142) смонтирован на выступающей части буферного накопителя (120).