Воздушный нагреватель Российский патент 2023 года по МПК F24H3/00 F24H3/06 

Заявленное изобретение относится к области обогрева жилых, коммерческих и производственных помещений. Нагреватель способен работать как в режиме циркуляции так и с забором уличного воздуха, с системой рекуперации, что позволяет не только отопить помещение, но и обеспечить его чистым воздухом.

Из уровня техники известны различные воздушные нагреватели. Например, из патента RU 2355951 С2 (опублик. 20.05.2009) известно изобретение, которое предназначено для обработки воздуха помещения с рекуперацией тепла. Способ включает процесс всасывания вентилятором в рециркуляционный канал комнатного воздуха и процесс всасывания через вентиляционный канал свежего воздуха. Свежий и комнатный воздух смешивают в рециркуляционном канале и осуществляют процессы термической, влажностной или иной обработки с помощью установленного в рециркуляционном канале оборудования. Из патента RU 49209 U1 (опублик. 10.11.2005), известно устройство, которое представляет собой трубу круглого или прямоугольного, или другого сечения, один конец которой выходит в помещение, а другой - на улицу, в которую помещен реверсивный вентилятор или два прямоточных вентилятора, а перед теплоаккумулирующей насадкой со стороны помещения расположен слой сорбента паров воды. Из патента RU 2062964 С1 (опублик. 27.06.1996) известны комбинированные системы для нагрева и охлаждения, в частности для кондиционирования помещений.

Сущность изобретения: в режиме получения холода после расширения в турбине основной поток воздуха направляют на нагревание в процессе регенеративного теплообмена с циркуляционным потоком воздуха кондиционируемого помещения. В режиме получения тепла после вторичного сжатия в компрессорно-турбинном агрегате основной поток воздуха направляют в регенеративный теплообменник на охлаждение циркуляционным потоком кондиционируемого помещения, затем подают на расширение в турбину и отводят и подают на смешение с воздухом, поступающим из кондиционируемого помещения перед вторичным охлаждением основного потока воздуха. Однако существующие аналоги заявленного технического решения обладают рядом недостатков.

Задачей заявленного воздушного нагревателя является устранение недостатков известного уровня техники.

Технический результат заключается в обеспечении сокращения времени работы тэнов, в увеличении КПД теплопередачи, что дает сокращение потребления электроэнергии, в обеспечении безопасной эксплуатации изделия, в обеспечении широкого диапазона рабочих температур от минус 60°С до плюс 200°С, обеспечивая дельту нагрева воздушных масс в 50°С, а также в обеспечении возможности масштабировать мощность нагревателя за счет увеличения площади теплообменника, количества и мощности тэнов.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается посредством заявленного воздушного нагревателя, предназначенного для систем принудительной приточной вентиляции, систем воздушного обогрева помещения, для специализированных помещений для достижения высоких температур воздуха и работающего как в режиме циркуляции так и с забором уличного воздуха, с системой рекуперации, и содержащего взаимосвязанные утепленный внешний изоляционный корпус, внутренний картридж (теплообменник), керамический наполнитель, нагревательные тэны, металлические клеммы соединений, изоляционный состав, температурный отсекающий реле.

Таким образом, отличительной особенностью данного нагревателя является уникальный набор элементов, а также эффект теплового аккумулятора который позволяет сократить время работы тэнов на 50%.

Преимущества:

1. Наполнитель (имеющий высокую теплоемкость) позволяет сократить время работы тэнов благодаря накоплению тепла и отдачей его в течении длительного времени.

2. Корпус картриджа выполнен из металла с высоким коэффициентом теплопередачи и достаточной сопротивляемостью агрессивным средам (в данном случае используется алюминий, но возможно использование различных сплавов).

3. Площадь и длина теплообменного элемента увеличивает КПД теплопередачи, что дает более эффективный нагрев воздушных масс и несет сокращение потребления электроэнергии

4. Отсутствует прямой контакт тэнов с воздушным потоком, что обеспечивает безопасную эксплуатацию изделия, а также не приводит к перегреву и осушению воздушных масс, проходящих через изделие.

5. Уникальный набор элементов обеспечивает широкий диапазон рабочих температур от минус 60°С до плюс 200°С, обеспечивая дельту нагрева воздушных масс в 50°С.

6. Мощность нагревателя легко масштабируется за счет увеличения площади теплообменника, количества и мощности тэнов.

7. Имеется возможность объединить картриджи в группу, что даст прибавку к дельте нагрева воздуха.

Сборка нагревателя представлена на фиг. 1. Сборка картриджа с корпусом представлена на фиг. 2-3.

Под указанными позициями обозначены:

1. Тэны

2. Внутренний теплообменник

3. Наполнитель

4. Внешний теплообменник

5. Корпус

6. Теплоизолятор

7. Воздушные каналы

Возможно размещение тэна в индивидуальный корпус (различной формы) с последующим объединением в группы (например см. фиг. 4, 5, 6).

В результате применения данного нагревателя обеспечивается пониженный расход электроэнергии при нагреве воздушных масс, ниже на фиг. 9 отражен расход электроэнергии (кВт/ч) нагрева до 25°С 1500 м³ воздуха в час в зависимости от температуры входящего воздуха.

Нагреватели используются в системе принудительной приточной вентиляции, системе воздушного обогрева помещения, в специализированных помещениях для достижения высоких температур воздуха.

На фиг. 10 отражены графики, которые построены на основании замеров практических испытаний для данных нагревателей при нагреве воздушных масс на 50°С. Необходимая мощность нагревателя отображена на фиг. 11.

Данные нагреватели были применены в помещении с повышенной влажностью (автомобильная мойка самообслуживания) площадью 320 м² и высоте потолка 4,5 м в количестве 5 шт. (см. фиг. 7, 8). Общая мощность системы составила 15 кВт при нагреве 5000 м³/ч. При эксплуатации в течении 2х лет (осень 2019, 2020 и зима 2021) был выведен средний расход электроэнергии в размере 6 кВт/ч. Был установлен нагреватель в частном доме для обеспечения подогрева приточного воздуха в холодное время года. Мощность нагревателя 3 кВт при производительности 1000 м³ с дельтой нагрева воздушных масс 50°С. Среднее потребление составило 1,65 кВт/ч.

Заявленный воздушный нагреватель относится к области обогрева жилых, коммерческих и производственных помещений. Воздушный нагреватель содержит утепленный внешний изоляционный корпус, внутренний картридж, металлические клеммы соединений, изоляционный состав, температурное отсекающее реле. Внутренний картридж представляет собой внутренний и внешний теплообменные элементы, контактирующие с потоком нагреваемого воздуха и разделенные керамическим наполнителем. Картридж установлен с зазором относительно внешнего корпуса. Внутри наполнителя с прилеганием к внутреннему теплообменному элементу располагаются нагревательные тэны. При использовании изобретения сокращается время работы тэнов, повышается КПД теплопередачи, что дает сокращение потребления электроэнергии, обеспечивается безопасная эксплуатация изделия в широком диапазоне рабочих температур от минус 60°С до плюс 200°С, обеспечивая при этом дельту нагрева воздушных масс в 50°С, а также обеспечивается возможность масштабировать мощность нагревателя за счет увеличения площади теплообменника, количества и мощности тэнов. 11 ил.

Воздушный нагреватель, предназначенный для систем принудительной приточной вентиляции, систем воздушного обогрева помещения, специализированных помещений для достижения высоких температур воздуха и работающий как в режиме циркуляции, так и с забором уличного воздуха, с системой рекуперации, содержащий утепленный внешний изоляционный корпус; внутренний картридж, представляющий собой внутренний и внешний теплообменные элементы, контактирующие с потоком нагреваемого воздуха и разделенные керамическим наполнителем, и установленный с зазором относительно внешнего корпуса, при этом внутри наполнителя с прилеганием к внутреннему теплообменному элементу располагаются нагревательные тэны; металлические клеммы соединений, изоляционный состав, температурное отсекающее реле.