EA018622B1 - Устройство для нагрева воды, предназначенное для водопроводящего бытового прибора, и бытовой прибор с таким устройством - Google Patents

Abstract

Устройство для нагрева технической воды (8) для водопроводящего бытового прибора, в частности бытового прибора (1) для стирки белья, предназначенное для накопления тепловой энергии (14), окружающей устройство (5), и для передачи тепловой энергии технической воде (8). Такое устройство может быть встроено в бытовой прибор (1) или располагаться вне бытового прибора, в мебели, в которую встроен бытовой прибор (1).

Description

Изобретение относится к устройству для нагрева воды, предназначенному для водопроводящего бытового прибора, в частности бытового прибора для стирки белья.

В случае стиральной машины вода, поступающая из водопроводной сети и называемая далее технической водой, нагревается с помощью электрического нагревательного устройства с температуры, которую она имела при поступлении, до заданной температуры стирки. Необходимая для этого энергия составляет большую часть энергии, расходуемой на процесс стирки. Температура поступающей технической воды обычно заметно ниже температуры помещения, в котором стоит бытовой прибор. Так, например, в Берлине температура технической воды, подаваемой потребителям, обычно составляет на водомере от 13 до 15°С. Стиральные машины часто устанавливаются в помещении внутри квартиры или здания. Температура внутри помещений обычно составляет от 20 до 25°С, а в летнее время иногда может быть значительно выше и достигать, в частности, 30°С. Если бытовой прибор не используется в течение длительного времени, температура всех его деталей становится равной температуре помещения, в котором установлен бытовой прибор.

Стиральная или посудомоечная машина с латентным аккумулятором тепла, предназначенным для нагрева поступающей чистой воды, известна из патентной заявки ИЕ 4403737 А1. При этом латентный аккумулятор тепла соединен с теплообменником, первичный контур которого состоит из сливного трубопровода, а вторичный контур - из трубопровода для подачи чистой воды, таким образом, чтобы тепло сливаемой воды могло быть отведено в латентный аккумулятор тепла и снова возвращено поступающей чистой воде. Подобный водопроводящий бытовой прибор описан также в патентной заявке ИЕ 19960812 А1.

Устройство для нагрева воды для стиральной машины и стиральная машина с таким устройством описаны в патентной заявке \¥О 2007/060582 А1. Устройство предназначено для хранения тепловой энергии и передачи тепловой энергии технической воде, причем устройство способно накапливать окружающую его тепловую энергию.

Еще одна стиральная машина с накопителем для технической воды, который может принимать окружающее тепло, описана в патентной заявке ИЕ 3905222 А1.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка альтернативного устройства или бытового прибора, с помощью которого можно будет эффективнее и дешевле нагревать техническую воду для водопроводящего бытового прибора.

Эта задача решается устройством с признаками, описанными в п.1 формулы изобретения, и бытовым прибором с признаками, описанными в п.14 формулы изобретения.

Согласно изобретению устройство для нагрева воды для водопроводящего бытового прибора, который предпочтительно представляет собой бытовой прибор для стирки белья, предназначено для накопления тепловой энергии, окружающей устройство, и для передачи тепловой энергии технической воде. Таким образом, устройство позволяет обеспечить экономичный нагрев технической воды для бытового прибора, так как обычно температура среды, окружающей устройство и бытовой прибор, выше температуры технической воды, и тепловая энергия поглощается устройством и отдается в техническую воду. В результате во время процесса стирки необходимо повысить температуру технической воды в бытовом приборе на значительно меньшую величину, чем это имеет место в обычных бытовых приборах. При этом предпочтительно тепловая энергия поступает в устройство (и накапливается в нем) из воздуха, окружающего устройство. Таким образом, техническая вода, поступающая в бытовой прибор, простым способом может быть нагрета до комнатной температуры. При этом устройство может иметь очень простую и дешевую конструкцию, так как, например, нет необходимости во вторичном контуре теплообменника, известного из уровня техники.

Кроме того, устройство выполнено в виде латентного аккумулятора тепла. Этот вариант особенно выгоден, так как поглощенная тепловая энергия может храниться в устройстве и отдаваться по необходимости. Это позволяет дополнительно повысить энергетическую эффективность.

Устройство содержит теплообменник с теплоносителем, хранящим тепловую энергию, и может представлять собой латентный аккумулятор тепла с таким теплообменником. Кроме того, температура фазового перехода рабочей среды теплообменника установлена в диапазоне от 20 до 22°С. Когда бытовой прибор не используется, теплоноситель теплообменника переходит в жидкую фазу благодаря поглощению тепла из помещения, в котором установлен бытовой прибор. При поступлении воды происходит фазовый переход этого теплоносителя, и он отдает свою латентно накопленную энергию технической или поступающей воде. Такая конструкция латентного аккумулятора тепла позволяет хранить большое количество энергии в малом объеме.

Предпочтительно устройство подключено к водопроводной сети и соединено с бытовым прибором. Тем самым, предусматривается интеграция устройства в систему подачи воды и отпадает необходимость в дополнительных внешних устройствах. Таким образом, устройство может быть встроено в общую систему подачи воды в оптимальном положении и может содержать минимальное количество компонентов.

В частности, устройство способно вместить объем технической воды, необходимый для программы стирки и/или мойки, в частности по меньшей мере 10 л. Этот вариант особенно выгоден тем, что накопленная тепловая энергия может быть отдана именно тому количеству воды, которое потребуется впо

- 1 018622 следствии для выбранной программы стирки и/или мойки. Таким образом, устройство позволяет нагревать даже очень большие объемы технической воды, т.е. это выгодно для последующего полного использования воды во время процесса стирки.

В частности, устройство выполнено таким образом, что оно способно эффективно отдавать тепловую энергию даже такому большому объему технической воды, благодаря чему устройство может обеспечить относительно большое повышение температуры даже такого большого объема технической воды.

В частности, устройство выполнено с возможностью отдачи поглощенной тепловой энергии технической воде в то время, когда бытовой прибор не работает. Таким образом, этот аккумулятор энергии заполняется на этапе, когда бытовой прибор не работает, и нагревается до температуры среды, окружающей устройство, в частности до температуры помещения, в котором установлен бытовой прибор. При этом во время подачи воды поглощенная энергия отдается поступающей технической воде.

Именно на этом этапе особенно выгодна соответствующая передача тепловой энергии технической воде, так как в этом случае вода, использующаяся впоследствии во время программы стирки, уже имеет значительно более высокую температуру и может быть подана в водопроводящий бытовой прибор, в частности стиральную машину или бытовой прибор для стирки белья.

В особенно выгодном варианте теплоносителем такого теплообменника является сама поступающая техническая вода. Таким образом, в особенно выгодном варианте устройства функции рабочей среды, поглощающей энергию, выполняет сама техническая вода.

Предпочтительно устройство для нагрева воды содержит резервуар для приема технической воды, который способен поглощать тепловую энергию. Такая конструкция позволяет обеспечить непосредственный контакт технической воды со стенками резервуара, благодаря чему реализуется прямая тепловая связь, позволяющая обеспечить особенно эффективную передачу накопленной тепловой энергии от резервуара к технической воде.

В частности, устройство выполнено таким образом, что такой резервуар расположен вне бытового прибора, в частности в блоке встроенной мебели, в частности встроен в нее. Особенно выгоден вариант, в котором такой резервуар встроен в рабочую панель, причем предпочтительно бытовой прибор находится под этой рабочей панелью. Тем самым, оптимизируется пространство для монтажа такого устройства.

В альтернативном варианте устройство для нагрева воды содержится в самом водопроводящем бытовом приборе. Было доказано, что особенно выгоден вариант, в котором устройство встроено в рабочую панель бытового прибора.

Предпочтительно в резервуаре сформирован изогнутый, в частности змеевидный, канал. Такая конструкция позволяет направлять техническую воду, поступающую в резервуар, особенно эффективно в том отношении, чтобы она как можно больше и чаще соприкасалась со стенками резервуара, в которых накоплена тепловая энергия путем повышения температуры резервуара. Канал может представлять собой трубку в элементе встроенной мебели, в частности в рабочей панели. Предпочтительно размеры этого канала выбраны таким образом, чтобы он мог вместить максимально большой объем воды.

В особенно выгодном варианте исполнения канал образован или ограничен внутренними стенками резервуара и дополнительными отдельными разделительными стенками внутри резервуара. Таким образом, почти весь внутренний объем резервуара может быть предназначен для приема технической воды и для образования канала. С одной стороны, такая конструкция позволяет вместить большой объем технической воды, например до 15 л и более, а с другой стороны, позволяет использовать особо компактный и имеющий минимальные размеры резервуар.

Предпочтительно на входе и/или выходе устройства, в частности на входе и/или выходе резервуара, расположены запорные элементы, в частности клапаны. Такие клапаны, управляющие подачей и сливом воды, могут быть расположены перед аккумулятором или после него. Если клапан находится перед аккумулятором, то предпочтительно с помощью подходящего расположения аккумулятора или специального предохранителя выпуска гарантируется, что техническая вода, находящаяся в аккумуляторе энергии, в частности в резервуаре, по завершении процесса заполнения не будет непреднамеренно переправлена дальше или выпущена.

Конструкция канала внутри резервуара предотвращает нежелательно сильное смешивание относительно холодной поступающей технической воды с уже нагретой технической водой, находящейся в резервуаре. Предпочтительно входы и выходы устройства, в частности резервуара, а также канала расположены и выполнены таким образом, чтобы поступающая относительно холодная техническая вода вытесняла или выдавливала из резервуара уже нагретую техническую воду. В результате поступающая техническая вода не вызывает нежелательного охлаждения уже нагретой воды.

В случае, если устройство расположено вне бытового прибора, сторона устройства, обращенная к бытовому прибору, предпочтительно снабжена теплоизоляцией. В частности, может быть предусмотрен теплоизолирующий слой на внутренней стороне резервуара. Такая конструкция позволяет исключить передачу тепла из внутренней части бытового прибора на устройство и связанную с этим конденсацию влаги, содержащейся в окружающем воздухе, на внутренней стороне. Такая конденсация снова отбирала бы часть накопленной тепловой энергии и дополнительно снижала бы эффективность теплопередачи,

- 2 018622 предназначенной для нагрева технической воды в устройстве.

Подобная теплоизоляция может быть также предусмотрена в устройстве для нагрева воды, расположенном внутри бытового прибора.

В частности, может быть предусмотрен вариант, в котором, например, при температуре поступающей технической воды примерно 15°С и температуре окружающей среды (вокруг устройства) примерно 23°С объем воды, равный примерно 15 л, может быть нагрет настолько, чтобы во время рабочего процесса бытового прибора (в частности, процесса стирки) время нагрева залитой технической воды могло быть сокращено примерно на 4 мин. Это ведет к снижению расхода энергии примерно на 0,14 кВт. Такое использование устройства для нагрева воды также позволяет улучшить растворение моющего средства во время рабочего процесса бытового прибора.

Нагретая техническая вода, поступающая из устройства в бак бытового прибора, в частности в бак для стирального раствора или в моечную камеру, имеет, по существу, температуру среды, окружающей устройство. Благодаря этому при выполнении рабочего процесса в бытовом приборе требуется меньше энергии и времени на дополнительный нагрев воды.

Варианты исполнения изобретения описаны ниже с использованием схематичных чертежей, на которых изображено:

фиг. 1: схематичный вид бытового прибора и устройства для нагрева воды;

фиг. 2: схематичный вид сверху варианта исполнения устройства согласно изобретению; фиг. 3: продольный разрез устройства согласно фиг. 2.

Одинаковые или выполняющие одинаковые функции элементы имеют одинаковые позиции на фигурах.

На фиг. 1 представлен схематичный вид спереди бытового прибора для стирки белья, который выполнен в виде стиральной машины 1. Стиральная машина 1 содержит барабан 2, который установлен с возможностью вращения вокруг оси А, которая ориентирована перпендикулярно плоскости фигуры. Барабан 2 предназначен для помещения белья. Кроме того, стиральная машина 1 содержит бак 3 для стирального раствора, который окружает барабан 2 по периметру и в который заливается вода или стиральный раствор при выполнении процесса стирки.

Кроме того, на фиг. 1 показан блок встроенной мебели, который содержит рабочую панель 4. Рабочая панель 4 расположена выше стиральной машины 1 в вертикальном направлении (в направлении Υ), причем стиральная машина 1 установлена в монтажное пространство под рабочей панелью 4.

Кроме того, имеется устройство 5 для нагрева технической воды 8, которая поступает из водопроводной сети 9. Устройство 5 содержит резервуар 6, встроенный в рабочую панель 4. Резервуар 6 содержит впуск или вход 7, соединенный со шлангом, причем через этот шланг и вход 7 в резервуар 6 поступает техническая вода 8. На противоположной (по горизонтали, т.е. по оси X) стороне резервуар 6 содержит выпуск или выход 10, который также соединен со шлангом 11. Этот шланг ведет в стиральную машину 1, т.е. техническая вода, вытекающая из резервуара 6, может быть переправлена в бак 3 для стирального раствора через шланг 11 и, возможно, дополнительные компоненты.

Устройство 5 с резервуаром 6 предназначено для хранения тепловой энергии 14, причем для этого стенки резервуара 6 нагреваются до температуры среды, окружающей резервуар 6, и, тем самым, до температуры помещения, в котором установлена стиральная машина 1. При этом указанная тепловая энергия отдается, в частности, через стенки резервуара 6 в техническую воду 8, находящуюся в резервуаре 6.

В частности, устройство 5 с резервуаром 6 выполнено в виде латентного аккумулятора тепловой энергии.

На фиг. 2 представлен вид сверху рабочей панели 4 и, тем самым, также устройства 5 с резервуаром

6. Резервуар 6 содержит внутреннее пространство, которое может вместить воду в объеме, например, 15 л. Внутри резервуара 6 сформирован канал 17, который предпочтительно ограничен с одной стороны внутренней стенкой 12 резервуара 6, а с другой стороны - дополнительными разделительными стенками 13. Согласно варианту исполнения, представленному на фиг. 2, разделительные стенки 13 ориентированы параллельно друг другу и расположены на внутренних стенках 12 таким образом, чтобы они образовывали витки в виде меандра, т.е. змеевидные витки канала 17 в резервуаре 6. Относительно холодная техническая вода 8, поступающая через впуск или вход 7, которая холоднее окружающей среды помещения, в котором установлена стиральная машина 1, направляется, таким образом, по каналу 17, причем она поглощает накопленную тепловую энергию 14 и нагревается. В частности, техническая вода 8 в резервуаре 6 приобретает температуру, соответствующую температуре среды, окружающей стиральную машину 1. Таким образом, стиральная машина 1 соединена с аккумулятором энергии или устройством 5, которое нагревает поступающую воду. В частности, это устройство 5 заряжается энергией в то время, когда стиральная машина 1 не используется и доводится до температуры помещения. При этом при подаче воды поглощенная тепловая энергия отдается в техническую воду 8. В результате техническая вода 8, перетекающая в бак 3 для стирального раствора, через выход 10 имеет температуру помещения, в котором установлена стиральная машина, и на ее дополнительный нагрев в стиральной машине 1 требуется меньше энергии и меньше времени.

Таким образом, в представленном варианте исполнения показан латентный аккумулятор тепловой

- 3 018622 энергии, в котором функции теплоносителя выполняет сама техническая вода 8. На этапе, когда стиральная машина 1 не используется, резервуар 6 полностью заполняется поступающей технической водой 8, после чего вход 7 и выход 10 перекрываются клапанами, которые показаны на фигуре лишь схематично. После этого техническая вода 8, находящаяся в резервуаре 6, поглощает накопленную тепловую энергию.

Если впоследствии эта техническая вода 8 будет использована для процесса стирки, предпочтительно открывается клапан выхода 10 и клапан входа 7, и относительно холодная техническая вода 8, поступающая через вход 7, вытесняет нагретую техническую воду 8, находящуюся в резервуаре 6, через канал 17 и выход 10. Канал 17 не только обеспечивает максимально частое соприкосновение технической воды 8, текущей в резервуаре 6, с внутренней стенкой 12, но и предотвращает смешивание относительно большого количества нагретой технической воды 8 в резервуаре 6 с относительно холодной поступающей технической водой 8. Тем самым, можно предотвратить нежелательно сильное охлаждение относительно большого количества уже нагретой технической воды 8 в резервуаре 6.

На фиг. 3 представлен схематичный продольный разрез устройства 5 согласно фиг. 2 (разрез выполнен вдоль линии АА). При этом можно видеть, что теплоизолирующий слой 15 покрывает все дно резервуара 6, причем, тем самым, реализуется теплоизоляция стороны 16, обращенной к стиральной машине 1. В результате можно предотвратить передачу тепла из внутренней части стиральной машины 1 на устройство 5 и, тем самым, связанную с ней конденсацию влаги, содержащейся в окружающем воздухе, на внутренней стороне резервуара 6. Как следствие, можно предотвратить отбор тепла от нагретой технической воды 6, находящейся в резервуаре 6.

В альтернативном варианте исполнения рабочая панель 4, показанная на фиг. 1, не является составной частью встроенной мебели, а представляет собой встроенную составную часть стиральной машины

1. Это означает, что рабочая панель 4 с устройством 5 жестко соединена со стиральной машиной 1.

Вышеупомянутые варианты исполнения устройства для стиральной машины, а также самой стиральной машины, в равной степени относятся к посудомоечным машинам.

Claims (17)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство (5) для нагрева технической воды (8) для водопроводящего бытового прибора (1), выполненное с возможностью накопления тепловой энергии и передачи тепловой энергии технической воде (8), причем устройство (5) выполнено с возможностью накопления окружающей его тепловой энергии (14), отличающееся тем, что оно выполнено в виде латентного аккумулятора тепловой энергии, который содержит теплообменник с теплоносителем, хранящим тепловую энергию, причем температура фазового перехода рабочей среды теплообменника находится в диапазоне от 20 до 22°С.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что водопроводящий бытовой прибор представляет собой бытовой прибор для стирки белья.
3. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно подключено к водопроводной сети (9) и соединено с бытовым прибором (1).
4. 4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вмещать объем технической воды (8), необходимый для программы стирки и/или мойки.
5. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что объем технической воды (8) составляет по меньшей мере 10 л.
6. 6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью отдавать накопленную тепловую энергию (14) технической воде (8) в тот период, когда бытовой прибор (1) не работает.
7. 7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит резервуар (6) для технической воды (8), который способен поглощать тепловую энергию (14).
8. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно имеет изогнутый канал (17), выполненный в резервуаре (6).
9. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что канал (17) образован внутренней стенкой (12) резервуара (6) и разделительными стенками (13), расположенными внутри резервуара (6).
10. 10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что на его входе (7) и/или выходе (10) установлены клапаны.
11. 11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что его сторона (16), обращенная к бытовому прибору (1), снабжена теплоизоляцией (15).
12. 12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на внутренней стороне (12) резервуара (6) размещен теплоизолирующий слой (15).
13. 13. Устройство по любому из пп.5-12, отличающееся тем, что оно полностью или частично расположено вне бытового прибора (1).
14. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что вне бытового прибора (1) расположен резервуар (6).
15. 15. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно встроено в рабочую панель (4) мебели, под которой установлен бытовой прибор (1).

    - 4 018622
16. 16. Водопроводящий бытовой прибор, содержащий устройство (5) для нагрева технической воды (8) по любому из пп.1-12.
17. 17. Бытовой прибор по п.16, отличающийся тем, что устройство (5) встроено в рабочую панель (4) бытового прибора (1).