RU151036U1

RU151036U1 - ELECTRIC HEATING DEVICE WITH HEAT BATTERY

Info

Publication number: RU151036U1
Application number: RU2014105934/06U
Authority: RU
Inventors: Станислав Семенович Трунов; Дмитрий Анатольевич Тихомиров; Сергей Андреевич Растимешин; Юлия Борисовна Каткова; Екатерина Всеволодовна Шашурина
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-03-20

Abstract

Электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, содержащий теплоаккумулирующий сердечник, электронагреватели, входное и выходное отверстия, теплоизолированный корпус, отличающийся тем, что в теплоизолированном корпусе установлена теплоизолированная стенка, образующая две камеры, соединенные между собой воздушным каналом, в одной из которых расположен теплоаккумулирующий сердечник с электронагревателями, а в другой установлен электроконвектор прямого действия с электронагревательными элементами и выполнено входное отверстие для подачи холодного воздуха, причем в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении.An electric heating device with heat storage comprising a heat storage core, electric heaters, inlet and outlet openings, a heat-insulated casing, characterized in that a heat-insulated wall is installed in the heat-insulated casing, forming two chambers interconnected by an air channel, in one of which there is a heat-storage core with electric heaters and in another there is a direct-acting electric convector with electric heating elements and an inlet for supplying cold air, and a heat accumulating chamber with core inlet comprises an adjustable choke valve and installed in the air passage adjustment valve depending on the temperature in a heated room.

Description

Полезная модель относится к области электрооборудования для отопления помещений сельскохозяйственного назначения, в частности для производственных, животноводческих и культивационных помещений.The utility model relates to the field of electrical equipment for heating agricultural premises, in particular for industrial, livestock and cultivation premises.

При использовании пониженного тарифа (например, ночного) на электроэнергию, эффективны теплоаккумулирующие электроотопительные приборы (ТАУ), которые подключают к сети только в часы «провалов» суточных графиков нагрузок питающих подстанций. За время подключения к электрической сети тепловой аккумулятор заряжается, а в часы максимальной нагрузки - разряжается, т.е. отдает накопленное тепло в обслуживаемое помещение.When using a reduced tariff (for example, nightly) for electricity, heat-accumulating electric heating devices (TAU) are effective, which are connected to the network only during the hours of “failures” of daily load schedules of power substations. During the connection to the electric network, the heat accumulator is charged, and during hours of maximum load it is discharged, i.e. gives the accumulated heat to the serviced room.

Известны электрообогревательные панели или блоки, изготовленные из бетона с магнезитовым заполнителем или других подобных материалов и встроенным электронагревателем (патенты SU 1746858, SU 1764594). В таких конструкциях теплоотдача осуществляется от наружных поверхностей прибора путем излучения и естественной конвекции. Разрядка прибора происходит статически без регулирования по мере естественного остывания сердечника (см. статью Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Теплоаккумулирующие электрообогреватели» в журнале «Техника в сельском хозяйстве» 1981 г., №2, стр. 28…29).Known electrical heating panels or blocks made of concrete with magnesite aggregate or other similar materials and a built-in electric heater (patents SU 1746858, SU 1764594). In such designs, heat transfer is carried out from the outer surfaces of the device by radiation and natural convection. The device is discharged statically without regulation as the core cools naturally (see the article Eroshenko G.P., Spiridonov A.A., Gluboky Yu.P. “Heat-accumulating electric heaters” in the journal “Engineering in Agriculture” 1981, No. 2 , p. 28 ... 29).

Подобная нерегулируемая теплоотдача не увязана с тепловыми потребностями помещения и не всегда эффективно поддерживает требуемую в нем температуру.Such unregulated heat transfer is not linked to the thermal needs of the room and does not always effectively maintain the temperature required in it.

Известны экспериментальные разработки электрических теплоаккумуляторов сельскохозяйственного назначения, выполненные из жароупорного бетона с магнезитовой крошкой (ГНУ ВИЭСХ) и магнезитовых кирпичей (ВНИИЭТО) (см. книгу Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г. «Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства» М.: Энергия, 1980 г., с. 70…75) а также (см книгу В.Н. Расстригин, С.А. Растимешин, С.С. Трунов и др. «Применение систем и средств электротеплоснабжения в животноводстве» М.: ВНИИТЭИСХ, 1985 г., стр. 22…23).Known experimental development of agricultural electric heat accumulators made of refractory concrete with magnesite chips (GNU VIESH) and magnesite bricks (VNIIETO) (see the book Kagan NB, Kaufman VG, Pronko MG “Electrothermal equipment for agricultural production "M .: Energy, 1980, pp. 70 ... 75) and also (see the book by VN Rasstrigin, SA Rastimeshin, SS Trunov and others." The use of systems and means of electric heat supply in animal husbandry "M: VNIITEISKH, 1985, p. 22 ... 23).

Однако эти устройства выполнены для подогрева приточного холодного воздуха в системах вентиляции и обеспечения микроклимата коровников, свинарников, обладают большой мощностью и воздухопроизводительностью.However, these devices are designed to heat the supply of cold air in ventilation systems and ensure the microclimate of cowsheds, pigsties, have great power and air capacity.

Аккумуляционные электроотопительные приборы выпускаются ведущими европейскими производителями: AEG, Stiebel Eltron, Technotherm, Dimplex, Roos, Vaillant и др. В России - предприятие «Тагил-Технотерм» (г. Екатеринбург) производит установки типа ТН - (патент на полезную модель №36491). Эти установки предназначены для бытовых помещений и не могут нормально эксплуатироваться в сельскохозяйственных помещениях с явно выраженной агрессивной и загрязненной средой.Accumulative electric heating devices are produced by leading European manufacturers: AEG, Stiebel Eltron, Technotherm, Dimplex, Roos, Vaillant and others. In Russia, the Tagil-Technoterm enterprise (the city of Yekaterinburg) produces TN-type units (patent for utility model No. 34491) . These installations are intended for domestic premises and cannot be operated normally in agricultural premises with a pronounced aggressive and polluted environment.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, у которого разрядка статическая, а теплоотдача - регулируемая (см. Ерошенко Г.П., Спиридонов Α.Α., Глубокий Ю.П. «Результаты эксплуатации распределенных аккумулирующих электроотопителей». - Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства, 1979, вып. 124, с. 18…28.).Closest to the proposed utility model is an electric heating device with heat storage, in which the discharge is static and the heat transfer is adjustable (see Eroshenko G.P., Spiridonov Α.Α., Glubokiy Yu.P. “Operational results of distributed storage electric heaters”. - Proceedings of the Saratov Institute of Agricultural Mechanization, 1979, issue 124, p. 18 ... 28.).

Теплоотдача осуществляется за счет устройства в массиве сердечника-теплоаккумулятора вертикальных каналов, через которые проходит нагреваемый воздух. Кроме этого, прибор имеет защитный теплоизолированный кожух, в котором имеются два отверстия: внизу входное и вверху выходное с воздушной заслонкой, с помощью которой осуществляется автоматическое или ручное регулирование потока нагреваемого воздуха и соответственно теплоотдачи прибора. Однако возможности такого регулирования невелики и к концу разрядки теплоотдача такого прибора снижается. Поскольку, во время зарядки теплоаккумулятора от него происходит одновременно и отбор тепла, снижается КПД отопительного прибора.Heat transfer is carried out due to the device in the array of the core-heat accumulator vertical channels through which the heated air passes. In addition, the device has a protective thermally insulated casing in which there are two openings: an inlet bottom and an outlet with an air damper at the top, with the help of which automatic or manual regulation of the flow of heated air and, accordingly, the heat transfer of the device is carried out. However, the possibilities of such regulation are small and by the end of the discharge the heat transfer of such a device is reduced. Since, during charging of the heat accumulator, heat is removed from it at the same time, the efficiency of the heating device is reduced.

Недостатками известного электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла являются: ограниченные возможности по аккумулированию тепловой энергии и качеству регулирования температурного режима помещения, неудовлетворительные аэродинамические характеристики прибора (поскольку центр нагрева и центр охлаждения в данной конструкции практически совпадают). Кроме того, в приборах нет нагревательных элементов, работающих на обогрев помещений во время зарядки теплоаккумулятора, что делает их пригодными только для отопления помещений периодического использования.The disadvantages of the known electric heating device with heat storage are: limited possibilities for the accumulation of thermal energy and the quality of regulation of the temperature regime of the room, poor aerodynamic characteristics of the device (since the heating center and cooling center in this design almost coincide). In addition, the devices do not have heating elements that work to heat the rooms while charging the heat accumulator, which makes them suitable only for heating rooms of periodic use.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание энергосберегающего электроотопительного прибора сельскохозяйственного назначения, параметры и режимы работы которого соответствоуют тепловым нагрузкам отапливаемых помещений, способного в течение суток поддерживать в них заданную температуру, обладающего высоким тепловым кпд и аэродинамическими показателями, обеспечивающего снижение энергозатрат до 40%.The objective of the proposed utility model is the creation of an energy-saving electric heating appliance for agricultural purposes, the parameters and operating modes of which correspond to the thermal loads of the heated rooms, capable of maintaining the set temperature in them for a day, having high thermal efficiency and aerodynamic performance, which reduces energy costs by up to 40%.

В результате использования предлагаемой полезной модели отопительный прибор можно использовать в течение всего времени суток за счет установки в одном корпусе дополнительного конвектора прямого нагрева, при этом повышается тепловой КПД электроотопителя, центр нагрева обоих нагреватлей располагают ниже центра охлаждения, что обеспечивает хорошую естественную тягу прибора, улучшает равномерность охлаждения теплоаккумулятора и создает более комфортные условия обогрева обслуживаемого помещения, не требуются побудительные вентиляторы, также существенно снижаются эксплуатационные издержки (затраты на энергию) на обогрев помещений.As a result of using the proposed utility model, the heater can be used throughout the day by installing an additional direct heating convector in one housing, while the thermal efficiency of the electric heater increases, the heating center of both heaters is located below the cooling center, which provides good natural draft, improves uniform cooling of the heat accumulator and creates more comfortable conditions for heating the serviced room; no motive fans are required s also significantly reduced operating costs (energy cost) for heating the premises.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом электроотопительном приборе с аккумуляцией тепла, содержащем теплоаккумулирующий сердечник, электронагреватели, входное и выходное отверстия, теплоизолированный корпус, в теплоизолированном корпусе установлена теплоизолированная стенка, образующая две камеры, соединенные между собой воздушным каналом, в одной из которых расположен теплоаккумулирующий сердечник с электронагревателями, а в другой установлен электроконвектор прямого действия с электронагревательными элементами и выполнено входное отверстие для подачи холодного воздуха, причем в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed electroheating device with heat storage containing a heat storage core, electric heaters, inlet and outlet openings, a heat-insulated body, a heat-insulated wall is installed in the heat-insulated body, forming two chambers interconnected by an air channel, in one of which a heat storage core with electric heaters is located, and a direct-acting electric convector with electric heaters is installed in the other The inlet hole for supplying cold air is made with solid elements, and in the chamber with a heat-accumulating core, the inlet hole has an adjustable air damper, and an adjustable air damper is installed in the air channel depending on the temperature of the air in the heated room.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла.The essence of the proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a general diagram of an electric heating device with heat storage.

Электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла содержит: теплоизолированный корпус 1, внутри которого размещены две камеры 2 и 3, разделенные теплоизолированной стенкой 4, и соединенные между собой воздушным каналом 5, теплоизоляцию 6, теплоаккумулирующий сердечник 7 с электронагревателями 8, установленные в камере 2, причем высота h теплоаккумулирующего сердечника 6 не превышает половины высоты Η корпуса прибора 1; для циркуляции воздуха в камере 2 имеются входное отверстие 9 с установленной в нем регулируемой воздушной заслонкой 10, воздушный канал 5 с установленной в нем регулируемой заслонкой 11, в камере 3 выполнены входное отверстие 12 и выходное 13, а также расположен электроконвектор прямого нагрева 14 с электрическими нагревательными элементами 15.An electric heating device with heat storage contains: a thermally insulated housing 1, inside which two chambers 2 and 3 are placed, separated by a thermally insulated wall 4, and interconnected by an air channel 5, thermal insulation 6, a heat storage core 7 with electric heaters 8 installed in chamber 2, the height h of the heat-accumulating core 6 does not exceed half the height Η of the device body 1; for air circulation in the chamber 2 there is an inlet 9 with an adjustable air damper 10 installed in it, an air channel 5 with an adjustable air damper 11 installed in it, an inlet 12 and an outlet 13 are made in the chamber 3, and a direct heating electric convector 14 with electric heating elements 15.

Принцип действия прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14.The principle of operation of the device is based on the joint work of the heat-accumulating core 7 and the direct-heating electric convector 14.

Работает электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла следующим образом.Works electric heating device with heat storage as follows.

При включении электронагревателей 8 нагревается теплоаккумулирующий сердечник 7, в котором происходит накопление тепловой энергии (зарядка) в период действия пониженного ночного тарифа. При этом воздушная заслонка 10 закрывает входное отверстие 9 и циркуляции воздуха в камере 2 не происходит. Обогрев помещения осуществляется с помощью электроконвектора прямого нагрева 14 путем подключения к сети его электрических нагревательных элементов 15 также в период действия пониженного ночного тарифа.When the electric heaters 8 are turned on, the heat-accumulating core 7 is heated, in which thermal energy is accumulated (charging) during the period of the reduced night tariff. When this air damper 10 closes the inlet 9 and air circulation in the chamber 2 does not occur. Room heating is carried out using a direct heating electric convector 14 by connecting to the network of its electric heating elements 15 also during the period of the reduced night tariff.

По окончании действия ночного тарифа, электронагреватели 8 и электрические нагревательные элементы 15 отключаются от питающей сети, открывается регулируемая воздушная заслонка 10 и теплоаккумулирующий сердечник 7 начинает подогревать воздух, проходящий за счет естественной тяги, образующейся в камере 2. Регулируемая заслонка 11 при этом приоткрыта на малый угол, пропуская небольшое количество горячего воздуха, который смешивается в верхней части камеры 3 с потоком воздуха поступающего через входное отверстие 12 камеры 3. Выходящий через выходное отверстие 13 из электроотопительного прибора воздушный поток имеет заданную температуру.At the end of the night tariff, electric heaters 8 and electric heating elements 15 are disconnected from the supply network, an adjustable air damper 10 is opened, and the heat-accumulating core 7 begins to heat the air passing through the natural draft generated in the chamber 2. The adjustable damper 11 is thus slightly open corner, passing a small amount of hot air, which is mixed in the upper part of the chamber 3 with the air flow entering through the inlet 12 of the chamber 3. Exiting through you odnoe elektrootopitelnogo opening 13 of the instrument air flow has a predetermined temperature.

По мере отдачи тепла и остывания аккумуляционного сердечника 7 регулируемая заслонка 11 автоматически приоткрывается на больший угол и в камеру 3 из камеры 2 через воздушный канал 5 подается уже большее количество горячего воздуха, но нагретого до более низкой температуры, где и происходит его смешивание с холодным воздухом, поступающим через входное отверстие 12. При этом объем циркулирующего через отопительный прибор воздуха практически не меняется. Этот принцип смешивания потоков горячего и холодного воздуха в верхней части камеры 3, делает более равномерным процесс охлаждения теплоаккумулирующего сердечника 7 и поддерживает заданный воздушный поток определенной температуры на выходе из отопительного прибора.As the heat is transferred and the storage core 7 cools, the adjustable shutter 11 automatically opens to a larger angle and a larger amount of hot air is supplied to the chamber 3 from the chamber 2 through the air channel 5, but heated to a lower temperature, where it is mixed with cold air entering through the inlet 12. In this case, the volume of air circulating through the heater is practically unchanged. This principle of mixing the flows of hot and cold air in the upper part of the chamber 3 makes the cooling process of the heat storage core 7 more uniform and maintains a given air flow of a certain temperature at the outlet of the heater.

В таком режиме отопительный прибор будет работать до начала следующего цикла зарядки теплоаккумуляционного сердечника, т.е. когда начнет действовать пониженный тариф на электроэнергию.In this mode, the heater will work until the start of the next charge cycle of the heat storage core, i.e. when the reduced electricity tariff starts to operate.

Прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева теплоаккумулирующего сердечника 7 и электроконвектора прямого нагрева 14 расположены ниже центра охлаждения (h≤1/2H). Это важно, поскольку улучшается естественная тяга, что способствует лучшему обдуву аккумулирующего сердечника и электронагревательных элементов.The device has good aerodynamics, since the heating center of the heat-accumulating core 7 and the direct-heating electric convector 14 are located below the cooling center (h≤1 / 2H). This is important because natural traction improves, which contributes to better blowing of the storage core and electric heating elements.

Claims

An electric heating device with heat storage comprising a heat storage core, electric heaters, inlet and outlet openings, a heat-insulated casing, characterized in that a heat-insulated wall is installed in the heat-insulated casing, forming two chambers interconnected by an air channel, in one of which there is a heat-storage core with electric heaters and in another there is a direct-acting electric convector with electric heating elements and an inlet for supplying cold air, and a heat accumulating chamber with core inlet comprises an adjustable choke valve and installed in the air passage adjustment valve depending on the temperature in a heated room.