CZ9534U1 - Elektrický kotel - Google Patents

Description

Elektrický kotel

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektrického kotle.

Dosavadní stav techniky

V současné době se vyrábí elektrické kotle (dále elektrokotle), ve kteiých se využívá jako prvku ohřevu odporového drátu. U těchto elektrokotlů, pomineme-li ztráty, je příkon elektrické energie roven výkonu tepelné energie.

Účinnost těchto známých elektrokotlů je dána tím, jak rychle je schopen odporový drát předat svou tepelnou energii okolí - tedy v případě elektrokotle ohřívanému médiu.

Ačkoli se považuje účinnost odporového drátu za téměř stoprocentní, přesto se vzhledem k cenám elektrické energie jeví jako nevýhodný pro ohřev média k vytápění a ohřevu teplé užitkové vody.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněný elektrickým kotlem sestávajícím z průtokového ohřevného prostoru podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že k průtokovému ohřevnému prostoru je přes vlnovod připojen vysílač elektromagnetických vln s kmitočtem od 300 MHz do 10 GHz. Mezi vlnovodem a průtokovým ohřevným prostorem je umístěna vodotěsná přepážka propouštějící elektromagnetické vlnění. Vysílač elektromagnetických vln je propojen se zdrojem elektrické energie.

Kmitočet vysílače elektromagnetických vln je s výhodou 2450 MHz. Průtokový ohřevný prostor je na svém vstupu a výstupu opatřen ve výhodném provedení síťkami pro zabránění úniku elektromagnetických vln.

Průtokový ohřevný prostor je s výhodou připojen k primárnímu okruhu opatřenému výměníkem topného systému, oběhovým čerpadlem, akumulační nádobou a expanzní nádrží.

Kotel podle tohoto technického řešení pracuje na principu ohřevu média elektromagnetickými vlnami v uzavřeném prostoru. V současné době je vhodným a dostupným vysílačem těchto vln magnetron, který pracuje v pásmu mikrovln. Stávající povolené kmitočty jsou: 896 MHz, 915 MHz, 922 MHz a 2450 MHz.

Vysílač elektromagnetických vln je možné volit podle požadovaného výkonu v určitém rozsahu kmitočtů od 300 MHz do 10 GHz. Vodotěsná přepážka mezi vlnovodem a průtokovým ohřevným prostorem zajišťuje požadované propouštění elektromagnetické vlnění, přičemž zabraňuje nežádoucímu průtoku kapaliny. Zdroj elektrické energie zajišťuje činnost vysílače elektromagnetických vln. Vzhledem k povoleným kmitočtům je výhodné využít vysílač elektromagnetických vln s kmitočtem 2450 MHz. Síťky na vstupu a výstupu průtokového ohřevného prostoru zabraňují úniku elektromagnetických vln a tím zvyšují bezpečnost celého zařízení.

Při napojení průtokového ohřevného prostoru k primárnímu okruhu je zvýšena bezpečnost celého zařízení a navíc je možné zvolit kapalinu s vyhovujícími vlastnostmi tak, že je zvýšena účinnost a životnost zařízení podle tohoto technického řešení. Výměník topného systému, oběhové čerpadlo, akumulační nádoba, expanzní nádrž a další součásti zvyšují účinnost celého zařízení.

Kotel podle tohoto technického řešení pracuje na principu ohřevu média elektromagnetickými vlnami v uzavřeném prostoru. V současné době je vhodným a dostupným vysílačem těchto vln magnetron, který pracuje v pásmu mikrovln. Stávající povolené kmitočty jsou: 896 MHz, 915 MHz, 922 MHz a 2450 MHz.

-1 CZ 9534 Ul

Elektrickým kotlem podle tohoto technického řešení lze uspořit cca 70 - 85 % energie.

U výše popisovaného odzkoušeného vzorku byl při příkonu elektrické energie 1,1 kW a průtoku destilované vody v primárním okruhu 1500 1/hod, naměřen výkon tepelné energie cca 3,8 kcal.

Účinnost uvedeného řešení je srovnatelná s tepelným čerpadlem, přičemž pořizovací cena 5 a náklady na údržbu jsou nesrovnatelné nižší.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je znázorněno schéma provedení elektrického kotle a na obr. 2 je znázorněno schéma zapojení tohoto kotle. ,_t ío Příklady provedení technického řešení

Elektrický kotel sestávající z průtokového ohřevného prostoru 5, ke kterému je přes vlnovod 3 připojen vysílač 2 elektromagnetických vln - magnetron s kmitočtem 2450 MHz, jeho mikrovlnný výkon je 870 W. Mezi vlnovodem 3 a průtokovým ohřevným prostorem 5 je umístěna vodotěsná přepážka 4 propouštějící elektromagnetické vlnění. Vysílač 2 elektromagnetických vln je propojen se zdrojem 1 elektrické energie. Průtokový ohřevný prostor 5 je na svém vstupu a výstupu opatřen síťkami 6 pro zabránění úniku elektromagnetických vln.

Průtokový ohřevný prostor 5 je připojen k primárnímu okruhu 11 opatřenému výměníkem JO topného systému, oběhovým čerpadlem 8, akumulační nádobou 9 a expanzní nádrží 7. Na primární okruh JT navazuje sekundární okruh.

Průtokový ohřevný prostor 5 je ve tvaru krychle o vnitřních rozměrech hran 63 mm. Materiálem je ocelový plech. Z důvodu možného vzniku koroze je vhodné použít antikorozní ocel.

Díky výměníku 10 obsahuje primární okruh lj minimální množství ohřevného média, které se takto velice rychle ohřívá aje tím zajištěna vyšší účinnost, i když samotný ohřev elektromagnetickými vlnami už sám o sobě zajišťuje účinnost vyšší, nežli stávající ostatní způsoby ohřevu.

Tepelným ztrátovým výkonem magnetronu, který je nutno odvádět je možné opět ještě zvýšit účinnost. Stejně tak se může využít i ztrátových vln, které se vracejí z průtokového ohřevného prostoru 5 zpět k magnetronu.

V průtokovém ohřevném prostoru 5 byla v dalším provedení vyzkoušena sendvičová výplň. 30 V daném případě byl k dispozici granulovaný polydan. V tomto provedení se snížil objem ohřívaného média v průtokovém ohřevném prostoru 5 a zároveň se zvětšila jeho ohřevná plocha.

Následkem toho byl urychlen ohřev a tím i účinnost systému.

Jako médium v primárním okruhu 11 byla u uvedeného provedení využita destilovaná voda. Pokud by se místo destilované vody použilo médium s vyšší permitivitou, byla by účinnost opět zvýšena.

Pro další zvýšení účinnosti je možné v primárním okruhu s tepelným výměníkem 10 použít parní princip.

Uvedené řešení je rovněž možné využít při výrobě destilované vody.

U výše popisovaného řešení byl při příkonu elektrické energie 1,1 kW a průtoku destilované 40 vody v primárním okruhu 11 1500 1/hod naměřen výkon tepelné energie cca 3,8 kcal.

Účinnost uvedeného řešení je srovnatelná s tepelným čerpadlem, přičemž pořizovací cena a náklady na údržbu jsou nesrovnatelné nižší. Krom toho má tepelné čerpadlo tu nevýhodu, že pracuje pouze s teplotami do 65 °C.

-2CZ 9534 U1

Průmyslová využitelnost

Uvedené technické řešení nalezne uplatnění jako zdroj tepla zejména v rodinných domcích a při výrobě destilované vody.

Claims (4)

1. 5 1. Elektrický kotel sestávající z průtokového ohřevného prostoru, vyznačující se tím, že k průtokovému ohřevnému prostoru (5) je přes vlnovod (3) připojen vysílač (2) elektromagnetických vln s kmitočtem od 300 MHz do 10 GHz, přičemž mezi vlnovodem (3) a průtokovým ohřevným prostorem (5) je umístěna vodotěsná přepážka (4) propouštějící elektromagnetické vlnění a vysílač (2) elektromagnetických vln je propojen se zdrojem (1) ío elektrické energie.
2. 2. Elektrický kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že kmitočet vysílače (2) elektromagnetických vln je 2450 MHz.
3. 3. Elektrický kotel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průtokový ohřevný prostor (5) je na svém vstupu a výstupu opatřen síťkami (6) pro zabránění úniku

   15 elektromagnetických vln.
4. 4. Elektrický kotel podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že průtokový ohřevný prostor (5) je připojen kprimárnímu okruhu (11) opatřenému výměníkem (10) topného systému, oběhovým čerpadlem (8), akumulační nádobou (9) a expanzní nádrží (7).