электроводонагреватель

Формула изобретения

Электроводонагреватель, содержащий резервуар, соединенный с трубопроводом холодной воды, и нагревательные элементы, размещенные в обечайке с входным и выходным отверстиями, соединенными с полостью резервуара и водозаборным устройством, соединенным с трубопроводом горячей воды, отличающийся тем, что водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса и установлено с зазором к выходному отверстию обечайки, а резервуар соединен с трубопроводом теплой воды.

Описание изобретения к патенту

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 электрической трансформаторной подстанции.

Известен проточный электроводонагреватель [1] , представляющий собой резервуар, в нижней части которого имеется патрубок для подачи холодной воды, в верхней - патрубок для отбора горячей воды. Внутри резервуара находятся трубчатые элементные нагреватели (ТЭН).

К недостаткам проточного электроводонагревателя следует отнести его большую установленную мощность, которая необходима для быстрого нагрева значительного объема воды при использовании его для горячего водоснабжения ванной комнаты и кухни коттеджей или отдельных квартир многоэтажных домов.

Известен аккумуляционный водонагреватель [2] , который состоит из резервуара для горячей воды со встроенными ТЭНами. В нижней части резервуара через патрубок поступает холодная вода, отбор горячей воды происходит через верхний патрубок.

Основным недостатком этого водонагревателя является то, что при наполнении резервуара холодной водой нагрев воды до требуемой температуры, необходимой для удовлетворения технологических нужд коттеджа, произойдет спустя несколько часов, что недопустимо.

Известен электроводонагреватель [3], содержащий резервуар, соединенный с трубопроводами холодной и горячей воды, и нагревательные элементы. Он снабжен обечайкой с входным и выходным отверстиями и водозаборным устройством. Обечайка охватывает нагревательные элементы, а водозаборное устройство соединено с трубопроводом горячей воды. При этом обечайка соединена с резервуаром через предохранительный клапан.

Основным недостатком этого водонагревателя является то, что при нагреве воды в обечайке и отсутствии разбора горячей воды она закипает и в виде пара выбрасывается в резервуар через предохранительный клапан. При этом за счет ухудшения теплоотдачи от нагревательных элементов к среде жидкость-пар, находящейся в водозаборном устройстве, происходит перегрев нагревательных элементов, что снижает их срок службы. К тому же работа предохранительного клапана во многом зависит от качества воды: жесткая вода за счет образования накипи может быстро его вывести из строя.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы электроводонагревателя.

Задача решается тем, что электроводонагреватель содержит резервуар, соединенный с трубопроводом холодной воды, и нагревательные элементы, размещенные в обечайке с входным и выходным отверстиями, соединенными с полостью резервуара и водозаборным устройством, соединенным с трубопроводом горячей воды, а водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса и установлено с зазором к выходному отверстию обечайки, а резервуар соединен с трубопроводом теплой воды.

На чертеже схематично представлен электроводонагреватель.

Электроводонагреватель 1 для нагрева воды 2 состоит из резервуара 3 с трубопроводами холодной воды 4, теплой воды 5 и горячей воды 6. Нагревательные элементы 7 (например, трубчатые элементные нагреватели или электроды) находятся в обечайке 8. Обечайка 8 имеет отверстия: выходное 9 и входное 10. В верхней части обечайки с зазором к ней расположено водозаборное устройство 11 в виде полого конуса (перевернутой воронки), которое соединено с трубопроводом горячей воды 6. Выход трубопровода теплой воды 5 обычно соединяют с краном горячей воды в ванной комнате (не показан), а выход трубопровода горячей воды 6 обычно соединяют с краном горячей воды на кухне (не показан). Резервуар 3 может иметь термоизоляцию (не показана). Трубопровод горячей воды 6 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 5, либо с трубопроводом горячей воды 6. Трубопровод теплой воды 5 может отсутствовать вовсе, тогда горячая вода подается из трубопровода горячей воды 6 на кухню и в ванную комнату. Нагревательные элементы 7 могут быть разбиты на несколько групп.

Устройство работает следующим образом. Резервуар 3 заполняется водой 2 из трубопровода холодной воды. Холодная вода из входного отверстия 10 в обечайке 8, соприкасаясь с нагревательными элементами 7, подогревается. Подогретая вода под действием конвекции поднимается вверх, обтекая конус 11. Проходя между конусом 11 и обечайкой 8, теплая вода поднимается через выходное отверстие 9 в обечайке 8 в верхний слой воды резервуара 3. Таким образом, за счет циркуляции воды под действием конвекции происходит нагрев воды 2 в резервуаре 3. При открытии вентиля (не показан) на трубопроводе горячей воды 6 вода 2, не смешиваясь с общим количеством воды в резервуаре, проходит в конус 11 и подается на кухню. Теплая вода из резервуара 3 при открытии вентиля (не показан) на трубопроводе теплой воды 5 подается в ванную комнату. Отключение нагревательных элементов 7 при достижении температуры воды 2 в резервуаре 3 заданного значения может осуществляться с помощью терморегулятора (не показан).

При работе указанного электроводонагревателя в режиме потребителя-регулятора для регулирования графика нагрузки энергетического ввода коттеджа или питающей трансформаторной подстанции (районной или потребительской), например, при внедрении трех тарифных счетчиков учета электрической энергии нагревательные элементы могут быть разбиты на три группы. Минимальная мощность нагревательных элементов 7 может быть использована в часы пика нагрузки при утреннем и вечернем максимуме нагрузки (тариф на электроэнергию максимальный). При базисном тарифе на электроэнергию используются две ступени нагревательных элементов 7. В ночные часы провала графика нагрузки водонагреватель, когда потребление горячей воды минимальное, работает в аккумуляционном режиме. Поскольку в это время действует льготный тариф, то включены все нагревательные элементы 7.

Изобретение повышает эффективность работы электроводонагревателя за счет расширения его функциональных возможностей путем сочетания в одном водонагревателе функций аккумуляционного и проточного водонагревателей. При этом существенно снижаются капитальные затраты и эксплуатационные издержки на систему горячего водоснабжения. Также по сравнению с прототипом облегчается работа нагревательных элементов и повышается надежность циркуляции воды через резервуар в том случае, когда горячая вода не используется потребителями, а нагревательные элементы включены. Кроме того, водонагреватель может работать в режиме потребителя-регулятора для регулирования графика нагрузки энергетического ввода или питающей трансформаторной подстанции.

Техническая реализация устройства 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 традиционной схемы горячего водоснабжения с помощью проточного и аккумуляционного водонагревателей.

Источники информации

1. Водонагревательная техника от STIEBEL ELTRON//ABOK. 2000, 3, с. 88.

2. То же, с.89, рис.3.

3. Патент USA 2507902, 392-452. 16 мая 1950 г.