RU171695U1

RU171695U1 - COMBINED HEAT AND ACCUMULATION ELECTRIC HEATING DEVICE

Info

Publication number: RU171695U1
Application number: RU2016138604U
Authority: RU
Inventors: Степан Николаевич Дудин; Дмитрий Анатольевич Тихомиров; Станислав Семенович Трунов; Николай Григорьевич Ламонов; Дария Николаевна Дудина
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-06-13

Abstract

Полезная модель относится к области электрооборудования отопления, в частности для производственных и животноводческих помещений.Задачей предлагаемой полезной модели является создание комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора сельскохозяйственного назначения с улучшенными параметрами и режимом работы, обладающим более высоким тепловым КПД, с возможностью контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность эффективного нагрева теплоаккумулирующего сердечника, в котором установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника, при этом термодатчик исключает возможность недогрева или перегрева теплоаккумулирующего сердечника, что положительно отражается на режиме работы и тепловом КПД комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом комбинированном теплоаккумуляционном электроотопительном приборе, содержащем теплоизолированный корпус с теплоизолированной стенкой, образующей две камеры, соединенных между собой воздушным каналом, в одной из камер расположен теплоаккумулирующий сердечник с электрическими нагревательными элементами, а в другой камере, имеющей входное отверстие для подачи холодного воздуха и выходное отверстие для выхода заданного воздушного потока нужной температуры для отапливаемого помещения установлен электроконвектор прямого нагрева с электрическими нагревательными элементами, в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка, регулирование которой зависит от температуры воздуха в отапливаемом помещении, в теплоаккумулирующем сердечнике установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.The utility model relates to the field of electric heating equipment, in particular for production and livestock buildings. The objective of the proposed utility model is to create a combined heat storage electric heating device for agricultural purposes with improved parameters and an operating mode with a higher thermal efficiency, with the ability to control and set the desired temperature of the heat storage core . As a result of using the proposed utility model, it appears in the possibility of efficient heating of the heat storage core, in which a thermal sensor is installed, which allows you to control and set the desired temperature of the heat storage core, while the thermal sensor eliminates the possibility of underheating or overheating of the heat storage core, which positively affects the operating mode and thermal efficiency of the combined heat storage electric heating device. The above technical result is achieved by that in the proposed combined heat storage e An electroheating device containing a thermally insulated casing with a thermally insulated wall forming two chambers connected to each other by an air channel, a heat storage core with electric heating elements is located in one of the chambers, and in the other chamber has an inlet for supplying cold air and an outlet for the exit of a predetermined an air stream of the required temperature for a heated room is equipped with a direct heating electric convector with electric heating elements, in the chamber with a heat storage core, the inlet contains an adjustable air damper, and in the air channel an adjustable damper is installed, the regulation of which depends on the air temperature in the heated room, a thermal sensor is installed in the heat storage core, which allows you to control and set the desired temperature of the heat storage core.

Description

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

Использование вечернего или ночного льготных тарифов на электроэнергию позволяет эффективно применять теплоаккумулирующие устройства (ТАУ), которые включают в сеть только в часы «провалов» графиков суточных нагрузок энергосистемы. За время включения к электрической сети тепловой аккумулятор, входящий в конструкцию теплоаккумулирующего устройства, сердечник которого выполнен, как правило, из шамота (керамики, чугуна) заряжается (накапливает тепло), а в часы максимальной нагрузки в энергосистеме - разряжается (отдает накопленное тепло в нужное помещение).The use of evening or night preferential tariffs for electricity allows the efficient use of heat storage devices (TAU), which are included in the network only during the hours of “failures” of the daily system load schedules. During switching on to the electric network, the heat accumulator included in the design of the heat storage device, the core of which is made, as a rule, of chamotte (ceramics, cast iron) is charged (it accumulates heat), and is discharged during maximum load hours in the power system (it transfers the accumulated heat to the required room).

Известны электрические теплоаккумулирующие устройства сельскохозяйственного назначения, для подогрева приточного холодного воздуха в системах вентиляции и обеспечения микроклимата коровников, выполненные из жаропрочного бетона с магнезитовой крошкой или магнезитовых кирпичей (Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г. «Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства» М.: Энергия, 1980).Known electrical heat storage devices for agricultural purposes, for heating the supply of cold air in ventilation systems and providing the microclimate of barn, made of heat-resistant concrete with magnesite chips or magnesite bricks (Kagan NB, Kaufman VG, Pronko MG “Electrothermal equipment for agricultural production "M .: Energy, 1980).

Недостатком данных теплоаккумулирующих устройств является большая мощность и воздухопроизводительность.The disadvantage of these heat storage devices is high power and air capacity.

Известны электрообогревательные панели и блоки, изготовленные из бетона с магнезитовым (шамотным) наполнением с встроенным электрическим нагревательным элементом (Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Теплоаккумуляционные электрообогреватели» в журнале «Техника в сельском хозяйстве» 1981 г., №2, стр. 28-29). В таких конструкциях теплоотдача осуществляется от наружных поверхностей прибора, путем излучения и естественной конвекции.Known electrical heating panels and blocks made of concrete with magnesite (chamotte) filling with a built-in electric heating element (Eroshenko G.P., Spiridonov A.A., Gluboky Yu.P. "Heat storage electric heaters" in the journal "Engineering in Agriculture" 1981, No. 2, pp. 28-29). In such designs, heat transfer is carried out from the outer surfaces of the device, by radiation and natural convection.

Недостатком таких теплоаккумулирующих устройств является то, что «разрядка» теплоаккумулирующего устройства происходит статически без регулирования по мере естественного остывания сердечника. Тепловые потребности помещения не увязаны с подобной нерегулируемой теплоотдачей и не всегда эффективно поддерживает требуемую температуру в помещении.The disadvantage of such heat storage devices is that the "discharge" of the heat storage device occurs statically without regulation as the core cools naturally. The thermal needs of the room are not linked to such unregulated heat transfer and do not always effectively maintain the required temperature in the room.

Известен электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, у которого «разрядка» теплового аккумулятора статическая, а теплоотдача - регулируемая (Ерошенко Г.П., Спиридонов А.А., Глубокий Ю.П. «Результаты эксплуатации распределенных аккумулирующих электроотопителей» - Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства 1979 г., вып. 124, с. 18…28). Теплоотдача электроотопительного прибора осуществляется за счет вертикальных каналов в массиве сердечника теплоаккумулятора выполненного из керамики (магнезита), через которые проходит нагреваемый воздух. Кроме этого электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла имеет защитный теплоизолированный кожух, в котором имеется два отверстия: внизу входное и вверху выходное. В выходном отверстии имеется регулируемая в ручную или автоматически заслонка, с помощью которой осуществляется регулирование потока нагреваемого воздуха и соответственно теплоотдачи электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла.A known electric heating device with heat accumulation, in which the "discharge" of the heat accumulator is static, and the heat transfer is adjustable (Eroshenko G.P., Spiridonov A.A., Gluboky Yu.P. "Results of the operation of distributed storage electric heaters" - Transactions of the Saratov Institute of Mechanization Agriculture 1979, issue 124, p. 18 ... 28). The heat transfer of the electric heating device is carried out due to the vertical channels in the array of the heat storage core made of ceramic (magnesite), through which the heated air passes. In addition, the electric heating device with heat accumulation has a protective thermally insulated casing in which there are two openings: the inlet below and the outlet above. In the outlet there is a manually or automatically adjustable damper, with the help of which the flow of heated air and, accordingly, the heat transfer of an electric heating device with heat storage are regulated.

Недостатками данного прибора являются ограниченные возможности по аккумулированию тепловой энергии и качеству регулирования температурного режима помещения, неудовлетворительные аэродинамические характеристики электроотопительного прибора с аккумуляцией тепла, поскольку центр нагрева и центр охлаждения в данной конструкции, практически совпадают. Кроме того, в этом приборе нет нагревательных элементов, работающих на обогрев помещений во время «зарядки» сердечника, что делает его пригодным только для отопления помещений, с периодическим использованием.The disadvantages of this device are the limited possibilities for the accumulation of thermal energy and the quality of regulation of the temperature regime of the room, the unsatisfactory aerodynamic characteristics of an electric heating device with heat storage, since the heating center and cooling center in this design practically coincide. In addition, in this device there are no heating elements working to heat the rooms during the "charging" of the core, which makes it suitable only for heating rooms, with periodic use.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является электроотопительный прибор с аккумуляцией тепла, содержащий теплоизолированный корпус с теплоизолированной стенкой, образующей две камеры, соединенных между собой воздушным каналом, в одной из камер расположен теплоаккумулирующий сердечник с электрическими нагревательными элементами, а в другой камере, имеющей входное отверстие для подачи холодного воздуха и выходное отверстие для выхода заданного воздушного потока нужной температуры для отапливаемого помещения установлен электроконвектор прямого нагрева с электрическими нагревательными элементами, в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка, регулирование которой зависит от температуры воздуха в отапливаемом помещении (патент РФ №151036, опубл. 20.03.2015 г.).Closest to the proposed utility model is an electric heating device with heat storage, comprising a thermally insulated body with a thermally insulated wall forming two chambers interconnected by an air channel, in one of the chambers there is a heat storage core with electric heating elements, and in the other chamber having an inlet for supplying cold air and an outlet for the exit of a given air flow of the desired temperature for a heated room is installed a direct heating electric convector with electric heating elements, in the chamber with a heat-accumulating core, the inlet contains an adjustable air damper, and an adjustable air damper is installed in the air channel, the regulation of which depends on the temperature of the air in the heated room (RF patent No. 151036, published March 20, 2015. )

Недостатком известного электроотопительного прибора является невозможность контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника, что приводит к недогреву или перегреву теплоаккумулирующего сердечника, что неизбежно отражается на режиме работы и тепловом КПД комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.A disadvantage of the known electroheating device is the inability to control and set the desired temperature of the heat storage core, which leads to underheating or overheating of the heat storage core, which inevitably affects the operating mode and thermal efficiency of the combined heat storage electroheating device.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора сельскохозяйственного назначения с улучшенными параметрами и режимом работы, обладающим более высоким тепловым КПД, с возможностью контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.The objective of the proposed utility model is the creation of a combined heat-storage electroheating device for agricultural purposes with improved parameters and an operating mode with a higher thermal efficiency, with the ability to control and set the desired temperature of the heat-storage core.

В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность эффективного нагрева теплоаккумулирующего сердечника, в котором установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника, исключая возможность недогрева или перегрева теплоаккумулирующего сердечника, что положительно отражается на режиме работы и тепловом КПД комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.As a result of using the proposed utility model, it becomes possible to efficiently heat a heat-accumulating core, in which a thermal sensor is installed, which allows controlling and setting the desired temperature of the heat-accumulating core, eliminating the possibility of underheating or overheating of the heat-accumulating core, which positively affects the operating mode and thermal efficiency of the combined heat-storage electroheating device.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом комбинированном теплоаккумуляционном электроотопительном приборе, содержащем теплоизолированный корпус с теплоизолированной стенкой, образующей две камеры, соединенные между собой воздушным каналом, в одной из камер расположен теплоаккумулирующий сердечник с электрическими нагревательными элементами, а в другой камере, имеющей входное отверстие для подачи холодного воздуха и выходное отверстие для выхода заданного воздушного потока нужной температуры для отапливаемого помещения, установлен электроконвектор прямого нагрева с электрическими нагревательными элементами, в камере с теплоаккумулирующим сердечником входное отверстие содержит регулируемую воздушную заслонку, а в воздушном канале установлена регулируемая заслонка, регулирование которой зависит от температуры воздуха в отапливаемом помещении, в теплоаккумулирующем сердечнике установлен термодатчик, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed combined heat-storage electroheating device containing a heat-insulated casing with a heat-insulated wall, forming two chambers connected to each other by an air channel, in one of the chambers there is a heat-accumulating core with electric heating elements, and in another chamber having an input a hole for supplying cold air and an outlet for the exit of a given air flow of the desired temperature for in a heated room, a direct-heating electric convector with electric heating elements is installed, in the chamber with a heat-accumulating core, the inlet contains an adjustable air damper, and an adjustable air damper is installed in the air channel, the regulation of which depends on the temperature of the air in the heated room, and a thermal sensor is installed in the heat-accumulating core and set the desired temperature of the heat storage core.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.The essence of the proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a combined heat storage electric heating device.

Комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибора содержит теплоизолированный корпус 1 с теплоизоляцией 2 и теплоизолированной стенкой 3, образующей две камеры 4 и 5, камеры 4 и 5 соединены между собой воздушным каналом 6, в воздушном канале 6 имеется регулируемая воздушная заслонка 7 в зависимости от температуры воздуха в отапливаемом помещении, в камере 4 установлен теплоаккумулирующий сердечник 8, с электрическими нагревательными элементами 9, причем высота h теплоаккумулирующего сердечника 8, не превышает высоту H теплоизолированного корпуса 1, в теплоаккумулирующем сердечнике 8, установлен термодатчик 10, позволяющий контролировать и задавать нужную температуру теплоаккумулирующего сердечника 8, для циркуляции воздуха в камере 4 имеется входное отверстие 11, с регулируемой воздушной заслонкой 12, в камере 5 установлен электроконвектор прямого нагрева 13, с электрическими нагревательными элементами 14, также в камере 5 имеется входное отверстие 15 и выходное отверстие 16.The combined heat-storage electric heating device contains a heat-insulated housing 1 with heat insulation 2 and a heat-insulated wall 3, forming two chambers 4 and 5, chambers 4 and 5 are interconnected by an air channel 6, in the air channel 6 there is an adjustable air damper 7 depending on the temperature of the heated air indoors, in the chamber 4 is installed a heat storage core 8, with electric heating elements 9, and the height h of the heat storage core 8 does not exceed the height H of the heat lined housing 1, in the heat-accumulating core 8, a temperature sensor 10 is installed, which allows controlling and setting the desired temperature of the heat-accumulating core 8, for air circulation in the chamber 4 there is an inlet 11, with an adjustable air damper 12, a direct heating electric convector 13 is installed in the chamber 5, s electric heating elements 14, also in the chamber 5 has an inlet 15 and an outlet 16.

Принцип действия комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора основан на совместной работе теплоаккумулирующего сердечника 7, термодатчика 10 и электроконвектора прямого нагрева 13.The principle of operation of the combined heat storage electroheating device is based on the joint operation of the heat storage core 7, a temperature sensor 10 and a direct heating electric convector 13.

Работает комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор следующим образом.Works combined heat storage heating device as follows.

При включении электрических нагревательных элементов 9 в период действия льготного ночного тарифа на электроэнергию нагревается теплоаккумулирующий сердечник 8, в котором происходит накопление тепловой энергии (зарядка). При этом воздушная заслонка 12 закрывает входное отверстие 11, а воздушная заслонка 7 закрывает воздушный канал 6, прекращая циркуляцию воздуха в камере 4. Нагрев воздуха в помещении происходит за счет эектроконвектора прямого нагрева 13 путем включения электрических нагревательных элементов 14 в период действия льготного ночного тарифа, циркуляция воздуха в камере 5 происходит через входное отверстие 15 и выходное отверстие 16 за счет естественной тяги. При этом температура на теплоаккумулирующем сердечнике 8 контролируется и регулируется в зависимости от температуры на встроенном в теплоаккумулирующий сердечник 8 термодатчике 10, который позволяет эффективней нагревать теплоаккумулирующий сердечник 8, исключая возможность перегрева и недогрева теплоаккумулирующего сердечника 8.When you turn on the electric heating elements 9 during the period of the preferential night tariff for electricity, the heat-accumulating core 8 is heated, in which thermal energy is accumulated (charging). In this case, the air damper 12 closes the inlet 11, and the air damper 7 closes the air channel 6, stopping the circulation of air in the chamber 4. The air in the room is heated by a direct heating electric convector 13 by turning on the electric heating elements 14 during the period of the preferential night tariff, air circulation in the chamber 5 occurs through the inlet 15 and the outlet 16 due to natural draft. In this case, the temperature on the heat storage core 8 is monitored and regulated depending on the temperature on the temperature sensor 10, which is integrated in the heat storage core 8, which allows more efficient heating of the heat storage core 8, eliminating the possibility of overheating and underheating of the heat storage core 8.

По окончании льготного ночного тарифа на электроэнергию электрические нагревательные элементы 9 и электрические нагревательные элементы 14 отключаются от питающей сети. Начинается процесс остывания (разрядки) теплоаккумулирующего сердечника 8, регулируемая воздушная заслонка 12 полностью открывается, а регулируемая заслонка 7 открывается на нужный угол, требуемый для создания нужного потока горячего воздуха, смешивание горячего потока воздуха выходящего из воздушного канала 6 с холодным потоком воздуха поступающего из входного отверстия 15 происходит в верхней части камеры 5, выходящий из камеры 5 через выходной отверстие 16, поток воздуха имеет заданную температуру.At the end of the preferential night tariff for electricity, electric heating elements 9 and electric heating elements 14 are disconnected from the mains. The process of cooling (discharging) of the heat-accumulating core 8 begins, the adjustable air damper 12 is fully open, and the adjustable damper 7 is opened to the desired angle required to create the desired hot air flow, mixing the hot air flow coming out of the air channel 6 with a cold air flow coming from the inlet holes 15 occurs in the upper part of the chamber 5, leaving the chamber 5 through the outlet 16, the air flow has a predetermined temperature.

По мере отдачи тепла теплоаккумулирующим сердечником 8 регулируемая заслонка 7 автоматически приоткрывается на больший угол и в камеру 5 из камеры 4 через воздушный канал 6 подается большее количество горячего воздуха, но нагретого до более низкой температуры, где и происходит его смешивание с холодным воздухом поступающим через входное отверстие 15. При этом объем циркулируемого через комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор практически не меняется. Такой принцип смешивания потоков горячего и холодного воздуха в верхней части камеры 5, делает более равномерным процесс охлаждения теплоаккумулирующего сердечника 8 и поддерживает заданный воздушный поток определенной температуры из выходного отверстия 16 комбинированного теплоаккумуляционного электроотопительного прибора.As heat is transferred by the heat-accumulating core 8, the adjustable damper 7 automatically opens to a larger angle and a larger amount of hot air is supplied to the chamber 5 from the chamber 4 through the air channel 6, but heated to a lower temperature, where it is mixed with cold air entering through the inlet hole 15. In this case, the volume of circulating through the combined heat storage electroheating device practically does not change. This principle of mixing the flows of hot and cold air in the upper part of the chamber 5 makes the cooling process of the heat storage core 8 more uniform and maintains a predetermined air flow of a certain temperature from the outlet 16 of the combined heat storage electric heating device.

В таком режиме комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор работает до начала следующего цикла зарядки теплоаккумулирующего сердечника, т.е. когда начнет действовать льготный ночной тариф на электроэнергию.In this mode, the combined heat storage electroheating device works until the start of the next charge cycle of the heat storage core, i.e. when the preferential night tariff for electricity starts to operate.

Комбинированный теплоаккумуляционный электроотопительный прибор имеет хорошую аэродинамику, поскольку центр нагрева теплоаккумулирующего сердечника 8 и электроконвектора прямого нагрева 13 расположены ниже центра охлаждения. Это является важным фактором, поскольку улучшается естественная тяга, что способствует лучшему обдуву аккумулирующего сердечника и электроконвектора прямого нагрева.The combined heat storage electric heating device has good aerodynamics, since the heating center of the heat storage core 8 and the direct convection heater 13 are located below the cooling center. This is an important factor, as natural traction improves, which contributes to better blowing of the storage core and direct heating convector.

Claims

A combined heat-storage electric heating device containing a heat-insulated casing with a heat-insulated wall forming two chambers interconnected by an air channel, in one of the chambers there is a heat-storage core with electric heating elements, and in another chamber having an inlet for supplying cold air and an outlet for output of a given air flow of the desired temperature for a heated room, a direct-heating electric convector with electric with heating elements, in the chamber with a heat-accumulating core, the inlet contains an adjustable air damper, and in the air channel there is an adjustable damper, the regulation of which depends on the air temperature in the heated room, characterized in that a thermal sensor is installed in the heat-accumulating core, which allows you to control and set the desired temperature heat storage core.