RU2040739C1

RU2040739C1 - Combination water and air heater

Info

Publication number: RU2040739C1
Application number: RU93007657A
Authority: RU
Inventors: С.А. Радченко; Ю.В. Никитин; С.А. Торин; И.К. Мешкова; И.В. Гущин
Original assignee: Радченко Сергей Анатольевич
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: combination water and air heater has tank, casing, heat insulation 21, medium heating appliances, cold water supply system, hot water discharge system, air supply and evacuation system and elements for additional heating of medium. Tank consists of three reservoirs: outer reservoir 1, inner reservoir 2 and intermediate reservoir 3; reservoir 3 is made in form of truncated cone on whose lesser base inner reservoir 2 is secured; lesser base is detachable. Additional heating means are made in form of flat elements secured at point of connection of intermediate reservoir 3 and inner reservoir 2 and dins 14 provided on outer surfaces of outer and inner reservoirs. When operating on gaseous, liquid and solid fuel, heating facilities are located under tank of combination water and air heater. Larger base of intermediate reservoir 3 is closed with cover 29 provided with medium between tank and casing is used for evacuating air. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, санитарной технике и отопительно-вентиляционным системам и может быть использовано в различных водогрейных, отопительных и вентиляционных устройствах и в устройствах для увлажнения, осушки и охлаждения воздуха. The invention relates to energy, sanitary engineering and heating and ventilation systems and can be used in various water heating, heating and ventilation devices and in devices for humidification, drying and cooling of air.

Известен аккумуляционный нагревательный прибор для нагревания воды, оборудованный внутренней емкостью для предотвращения распространения тепла, передаваемого нагревательным элементом, по всему баку в начале процесса нагревания. Он содержит нагревательный элемент, окруженный оболочкой, образующей емкость с объемом, меньшим объема прибора, причем на наружной поверхности этой оболочки имеется слой теплоизоляции; данная емкость соединена отверстиями с верхней и нижней частями прибора, при этом весь комплекс расположен таким образом, что вода из этой нижней части поступает в емкость, где нагревается, а затем выводится в верхнюю часть прибора, отличающегося тем, что управление нагреванием ставится в переменную зависимость от термостата, фиксирующего температуру воды, находящейся внизу прибора и прекращающего нагревание, когда весь объем воды в приборе достигнет некоторой температуры, либо от термостата, фиксирующего температуру воды, находящейся рябом с верхней частью прибора, и прекращающего нагрев в случае достижения заданной температуры [1]
Данный нагревательный прибор может работать только при наличии водопровода и отборе нагретой воды в верхней части корпуса и имеет значительные габариты и вес.Known accumulation heating device for heating water, equipped with an internal tank to prevent the spread of heat transmitted by the heating element throughout the tank at the beginning of the heating process. It contains a heating element surrounded by a shell forming a container with a volume less than the volume of the device, and on the outer surface of this shell there is a layer of thermal insulation; this tank is connected by openings to the upper and lower parts of the device, while the whole complex is located in such a way that water from this lower part enters the tank, where it is heated, and then discharged to the upper part of the device, characterized in that the heating control is variable from a thermostat that fixes the temperature of the water located at the bottom of the device and stops heating when the entire volume of water in the device reaches a certain temperature, or from a thermostat that fixes the temperature of the water located yabom with the upper part of the device, and stopping the heating if the set temperature [1]
This heating device can only work if there is a plumbing and the selection of heated water in the upper part of the casing and has significant dimensions and weight.

Известен способ нагрева воды для технического потребления и для подпитки теплообменников, в соответствии с которым накапливается жидкость, нагреваемая электроэнергией по низким тарифам для создания запаса горячей воды технического потребления, отличающийся тем, что обеспечивается передача накопленного в запаснике тепла в емкость, заполненную средой, предназначенной для подпитки теплообменников, и использование остатков теплоты в указанном запаснике после частичного использования содержащейся в нем горячей воды для поддержания температуры среды для подпитывания теплообменников на достаточном уровне и в дополнительном случае необходимости нагреве среды. Установка для реализации способа состоит из бака большого объема для распределения технической воды, в котором находятся электрические нагревательные элементы и емкость небольшого объема, внутри которой также находится нагревательный элемент [2]
Недостатками данного устройства являются большие габариты и вес, а также запаздывание нагрева воды во внутренней емкости небольшого объма по сравнению с нагревом основной части воды в корпусе большого объема в результате передачи основного количества тепла через разделяющую их металлическую стенку.A known method of heating water for technical consumption and for feeding heat exchangers, in accordance with which accumulates liquid heated by electricity at low tariffs to create a reserve of hot water for industrial consumption, characterized in that the heat accumulated in the storage tank is transferred to a tank filled with medium intended for replenishment of heat exchangers, and the use of residual heat in the specified storage tank after partial use of the hot water contained in it to maintain the temperature of the medium to feed the heat exchangers at a sufficient level and in the additional case of the need to heat the medium. The installation for implementing the method consists of a large volume tank for distributing process water, in which there are electric heating elements and a small capacity tank, inside which is also a heating element [2]
The disadvantages of this device are the large dimensions and weight, as well as the delay in heating the water in the internal container of a small volume in comparison with the heating of the main part of the water in the large volume casing as a result of the transfer of the bulk of the heat through the metal wall separating them.

Известны устройства для нагрева воздуха (калориферы), применяемые в приточных системах вентиляции, системах кондиционирования воздуха, воздушного отопления, а также в сушильных установках, которые подразделяются на гладкотрубные и ребристые [3]
Недостатки гладкотрубных калориферов это нагрев небольшого количества воздуха и малая степень его нагрева, а недостаток ребристых калориферов трудность очистки от загрязнения теплообменых поверхностей. В настоящее время наибольшее рапространение имеет калориферы, в которых теплоносителем являются пар или горячая вода, поэтому такие калориферы могут применяться только в местах, куда подведены соответствующие трубопроводы тепловых сетей. Поэтому калориферы редко используются для обеспечения заданного микроклимата в жилых зданиях, а в ряде случаев, когда они по технико-экономичесим показателям уступают другим устройствам для нагрева воздуха, их не применяют и в административных, промышленных и других зданиях.Known devices for heating air (heaters) used in supply ventilation systems, air conditioning systems, air heating, as well as in drying plants, which are divided into smooth-tube and ribbed [3]
The disadvantages of smooth-tube heaters are the heating of a small amount of air and a small degree of its heating, and the disadvantage of ribbed heaters is the difficulty of cleaning from contamination of heat-exchanging surfaces. Currently, heaters in which steam or hot water are the heat carrier are the most widespread; therefore, such heaters can only be used in places where the corresponding pipelines of heating networks are connected. Therefore, air heaters are rarely used to provide a given microclimate in residential buildings, and in some cases when they are inferior to other devices for heating air by technical and economic indicators, they are not used in administrative, industrial and other buildings.

Известны устройства для местного увлажния (доувлажнения) воздуха, обеспечивающие непосредственное введение влаги в воздух помещения путем испарения или тонкого распыления воды, например, автоматическая пневматическая установка "Туман" с электрическими исполнительными механизмами [4]
Недостатками автоматической пневматической установки "Туман" являются сложность конструкции, необходимость подвода водопроводной воды под давлением и сжатого воздуха, а также возможность конденсации влаги на водяных трубах и капели с них и осаждения взвешенной влаги из факела на стенах, колоннах и оборудования, что ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещениях. Поэтому приходится выполнять целый ряд дополнительных мероприятий, еще более усложняющих эксплуатацию установки и увеличивающих ее габаритные размеры, стоимость и эксплуатационные затраты.Known devices for local humidification (dampening) of the air, providing direct introduction of moisture into the room air by evaporation or fine atomization of water, for example, the automatic pneumatic installation "Fog" with electric actuators [4]
The disadvantages of the automatic pneumatic installation "Fog" are the design complexity, the need to supply tap water under pressure and compressed air, as well as the possibility of condensation of moisture on water pipes and drops from them and precipitation of suspended moisture from the torch on the walls, columns and equipment, which worsens the sanitary hygienic conditions in the premises. Therefore, it is necessary to carry out a number of additional measures that further complicate the operation of the installation and increase its overall dimensions, cost and operating costs.

Поэтому в жилых, административных и других зданиях приходится применять разнообразные устройства для увлажнения воздуха, имеющие более простую конструкцию и обеспечивающие испарение влаги в воздух помещения при его контакте с увлажненным материалом или поверхностью воды, причем движение воздуха в этих устройствах происходит за счет перепада давлений, возникающего в результате разности плотностей сухого и увлажненного воздуха или создаваемого в результате использования вентиляторов. Однако известные устройства для увлажнения воздуха, принцип действия которых основан на испарении влаги непосредственно внутри устройства, имеют малую производительность, особенно в случае, если через устройство происходит только естественная циркуляция воздуха, и не обеспечивают необходимого увлажнения воздуха в большинстве помещений, где они применяются. Therefore, in residential, administrative and other buildings it is necessary to use a variety of devices for humidifying the air, which have a simpler design and provide evaporation of moisture in the air of the room when it comes in contact with moistened material or the surface of the water, and the air movement in these devices occurs due to the pressure drop that occurs as a result of the difference in densities of dry and humidified air or created as a result of the use of fans. However, known devices for humidification of air, the principle of which is based on the evaporation of moisture directly inside the device, have low productivity, especially if only natural air circulation occurs through the device, and do not provide the necessary humidification in most rooms where they are used.

Таким образом, проблема надежного обеспечения заданной влажности и оптимального микроклимата в помещениях жилых, производственных и административных зданий в настоящее время не решена. Еще более острой является проблема обеспечения эффективной эксплуатации различных систем кондиционирования микроклимата, в том числе устройств для тепловлажностной обработки воздуха, и экономии и рационального использования топливноэнергетических ресурсов при их использовании. Thus, the problem of reliable provision of a given humidity and optimal microclimate in the premises of residential, industrial and administrative buildings is currently not resolved. Even more acute is the problem of ensuring the efficient operation of various microclimate conditioning systems, including devices for heat-moisture treatment of air, and the economy and rational use of fuel and energy resources when using them.

Известен электроводонагреватель, содержащий теплоизолированный корпус со съемной крышкой, подводящим и отводящим патрубками и размещенными в его полости один над другим соответственно съемным стаканом и нагревательным элементом, причем стакан снабжен вертикальными перегородками, а его днище выполнено перфорированным [5]
Недостатком известного устройства является необходимость дополнительного расхода металла для изготовления съемного стакана с вертикальными перегородками, предназначенного для увеличения величины активной поверхности и обеспечения отложения на нем значительного количества накипи и снижения в результате этого толщины отложений на стенке корпуса, нагревательном элементе и т.д. а также необходимость установки средств для его крепления внутри корпуса и недостаточная компактность устройства.Known electric heater containing a thermally insulated body with a removable cover, inlet and outlet pipes and placed in its cavity one above the other, respectively, a removable glass and a heating element, and the glass is equipped with vertical partitions, and its bottom is perforated [5]
A disadvantage of the known device is the need for additional metal consumption for the manufacture of a removable glass with vertical partitions, designed to increase the size of the active surface and to ensure deposition on it of a significant amount of scale and to reduce the thickness of deposits on the wall of the casing, heating element, etc. as well as the need to install means for fixing it inside the case and the lack of compactness of the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является насосный тепловой водонагреватель, соединенный с холодильником, содержащий бак, окруженный теплоизоляционным слоем, в нижней части которого расположен нагревательный элемент теплового насоса, соединенный с холодилником, а также приспособление для передачи энергии воздуху, который может в случае необходимости пропускаться по каналу, расположенному между наружной поверхностью бака и внутренней поверхностью наружного кожуха водонагревателя. Бак водонагревателя сборный и состоит из двух частей, к каждой из которых присоединено по одной трубе для подвода или отвода заполняющей бак воды, а движение воздуха в расположенном внутри кожуха водонагревателя канале регулируется установленным в нем вентилятором, дроссельной заслонкой и крышкой, предназначенной для перекрытия отверстия канала в верхней части наружного кожуха [6]
Недостаткамми данного прототипа являются:
1) низкая эффективность нагрева воздуха при контакте с наружной поверхностью бака из-за малой площади контакта между ними и отсутствия оребрения;
2) возможность работы только в емкостном режиме при полном заполнении бака водой;
3) возможность быстрого образования накипи на поверхности нагревательного элемента;
4) значительные габариты и вес;
5) размещение разъемного соединения бака под слоем теплоизоляции, что затрудняет его разборку.The closest in technical essence to the claimed device is a pumped thermal water heater connected to a refrigerator, containing a tank surrounded by an insulating layer, in the lower part of which there is a heating element of a heat pump connected to a refrigerator, and also a device for transferring energy to air, which can the need to pass through a channel located between the outer surface of the tank and the inner surface of the outer casing of the heater. The water heater tank is prefabricated and consists of two parts, each of which is connected to one pipe for supplying or discharging the water filling the tank, and the air movement in the channel located inside the heater casing is regulated by the fan installed in it, the throttle valve and the cover designed to block the channel opening in the upper part of the outer casing [6]
The disadvantages of this prototype are:
1) low efficiency of heating the air in contact with the outer surface of the tank due to the small area of contact between them and the absence of fins;
2) the ability to work only in capacitive mode when the tank is completely filled with water;
3) the possibility of rapid scale formation on the surface of the heating element;
4) significant dimensions and weight;
5) the placement of the detachable connection of the tank under a layer of insulation, which makes it difficult to disassemble.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом комбинированном водо- и воздухонагревателе, содержащем бак, кожух, теплоизоляцию, средства нагрева среды, системы подвода холодной и отвода горячей воды, системы подвода и отвода воздуха и элементы дополнительного нагрева среды, где бак выполнен составным из трех емкостей: наружной, внутренней и промежуточной, последняя из которых имеет форму усеченного конуса, на меньшем основании которого закреплена внутренняя емкость. Это меньшее основание промежуточной емкости выполнено съемным. These disadvantages are eliminated in the proposed combined water and air heater containing a tank, a casing, thermal insulation, medium heating means, cold water supply and hot water removal systems, air supply and exhaust systems and additional heating elements of the medium, where the tank is made up of three containers: external , internal and intermediate, the last of which has the shape of a truncated cone, on the smaller base of which an internal container is fixed. This smaller base of the intermediate tank is removable.

Дополнительные средства нагрева выполнены в виде плоского элемента, закрепленного на месте соединения промежуточной и внутренней емкостей, и оребрения на наружных поверхностях наружной и внутренней емкостей. Additional heating means are made in the form of a flat element fixed at the junction of the intermediate and inner tanks, and fins on the outer surfaces of the outer and inner tanks.

При работе на газообразном, жидком или твердом топливе средства нагрева среды размещены под баком комбинированного водо- и воздухонагревателя. When working on gaseous, liquid or solid fuels, means for heating the medium are placed under the tank of the combined water and air heater.

Большее основание промежуточной емкости закрыто крышкой, снабженной патрубками для отвода и подвода среды, а между баком и кожухом установлены средства для отвода воздуха в виде вентилятора с воздуховодом. The larger base of the intermediate tank is closed with a lid equipped with nozzles for venting and supplying the medium, and between the tank and the casing there are means for venting air in the form of a fan with an air duct.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены вертикальные разрезы комбинированного водо- и воздухонагревателя в различных режимах работы, где:
на фиг. 1 комбинированный водо- и воздухонагреватель при размещении внутренней и промежуточной емкостей внутри наружной емкости в режиме нагрева воды для системы горячего водоснабжения;
на фиг. 2 комбинированный водо- и воздухонагреватель при размещении внутренней и промежуточной емкостей над наружной емкостью в режиме нагрева воды для системы горячего водоснабжения;
на фиг. 3 комбинированный водо- и воздухонагреватель при размещении внутренней и промежуточной емкости внутри наружной емкости в режиме нагрева воды для систем отопления и горячего водоснабжения;
на фиг. 4 комбинированный водо- и воздухонагреватель при размещении внутренней и промежуточной емкостей над наружной емкостью в режиме нагрева воды для систем отопления и горячего водоснабжения;
на фиг. 5 комбинированный водо- и воздухонагреватель при размещении внутренней и промежуточной емкостей внутри наружной емкости в режиме нагрева воды и воздуха для горячего водоснабжения, воздушного отопления, сушки или увлажнения воздуха.The invention is illustrated by drawings, which show vertical sections of a combined water and air heater in various modes of operation, where:
in FIG. 1 combined water and air heater when placing the inner and intermediate tanks inside the outer tank in the mode of heating water for a hot water system;
in FIG. 2 combined water and air heater when placing the inner and intermediate tanks above the outer tank in the mode of heating water for a hot water system;
in FIG. 3 combined water and air heater when placing the internal and intermediate tanks inside the external tanks in water heating mode for heating systems and hot water supply;
in FIG. 4 combined water and air heater when placing the internal and intermediate tanks above the external tank in the mode of heating water for heating systems and hot water supply;
in FIG. 5 combined water and air heater when placing the internal and intermediate tanks inside the external tank in the mode of heating water and air for hot water supply, air heating, drying or humidification of air.

В предлагаемом комбинированном водо- и воздухонагревателе бак выполнен сборным и состоит из наружной емкости 1, внутренней емкости 2 и промежуточной емкости 3. In the proposed combined water and air heater, the tank is prefabricated and consists of an external tank 1, an internal tank 2 and an intermediate tank 3.

Наружная емкость 1 имеет патрубок 4, служащий для заполнения бака, водой из водопровода или внешнего резервуара через трубопроовод 5, или для слива воды в случае необходимости. При отсутствии трубопровода 5 патрубок 4 заглушается пробкой 6 (показана на чертежах пунктиром). Выше патрубка 4 и уровня установленного в наружной емкости 1 нагревательного элемента 7, соединенного с блоком управления 8, на наружной емкости 1 расположен патрубок 9, закрытый пробкой 6. Под верхним разъемным соединением 10, например, в виде фланцевого соединения, соединяющим наружную емкость 1 с промежуточной емкостью 3, расположен патрубок 11, соединенный трубопроводом 12 со смесителем 13. На внешней поверхности наружной емкости 1 имеется оребрение 14. The outer tank 1 has a pipe 4, which serves to fill the tank with water from the water supply system or an external tank through the pipeline 5, or to drain the water if necessary. In the absence of pipeline 5, the pipe 4 is plugged with a plug 6 (shown in dotted lines in the drawings). Above the pipe 4 and the level of the heating element 7 installed in the external container 1, connected to the control unit 8, a pipe 9 is located on the external container 1, closed by a plug 6. Under the upper detachable connection 10, for example, in the form of a flange connection connecting the external container 1 s intermediate tank 3, there is a pipe 11 connected by a pipe 12 to the mixer 13. On the outer surface of the outer tank 1 there is a fin 14.

Внутренняя емкость 2 имеет в нижней части патрубок 15, а под разъемным соединением 16, например, в виде фланцевого соединения, соединяющим внутреннюю емкость 2 с промежуточной емкостью 3, патрубок 17. The inner container 2 has a pipe 15 in the lower part, and under the detachable connection 16, for example, in the form of a flange connection connecting the inner container 2 with the intermediate container 3, the pipe 17.

Промежуточная емкость 3 имеет в разрезе форму усеченного конуса, что позволяет присоединять ее вместе с внутренней емкостью 2, имеющей меньшее значение по сравнению с наружной емкостью 1, как внутри наружной емкости 1 (фиг.1), так и над наружной емкостью 1 (фиг.2), а также без внутренней емкости 2 (фиг.3) при помощи разъемного соединения 10. The intermediate container 3 has a sectional shape of a truncated cone, which allows it to be attached together with the inner container 2, which is of less importance compared to the outer container 1, both inside the outer container 1 (Fig. 1) and above the outer container 1 (Fig. 2), as well as without an internal container 2 (Fig. 3) using a detachable connection 10.

Наружная емкость 1 закреплена на опорах 18 внутри телескопического разборного кожуха, который состоит из нижней части 19 и верхней части 20 и имеет теплоизоляцию 21. Телескопическое перемещение верхней части 20 кожуха относительно нижней части 19 или ее отделение обеспечиваются разъемными средствами крепления 22 (фиг.2). Сверху наружный кожух закрыт крышкой 23, снабженной патрубком 24 для присоединения воздухораспределительных устройств 25, например, в виде душирующего патрубка. Для усиления потока воздуха внутри кожуха устанавливают вентилятор 26 (фиг.3, 5). The outer container 1 is fixed on the supports 18 inside the telescopic collapsible casing, which consists of the lower part 19 and the upper part 20 and has thermal insulation 21. The telescopic movement of the upper part 20 of the casing relative to the lower part 19 or its separation are provided by detachable fastening means 22 (figure 2) . On top of the outer casing is closed by a lid 23 provided with a pipe 24 for connecting air distribution devices 25, for example, in the form of a choke pipe. To enhance the air flow inside the casing, a fan 26 is installed (Figs. 3, 5).

К разъемному соединению 16 промежуточной емкости 3 комбинированного водо- и воздухонагревателя может герметично присоединяться дно 27 или плоский нагревательный элемент 28 (фиг.3, фиг.4), а к разъемному соединению 10 наружной емкости 1 крышка 29. Присоединение вместо дна 27 плоского нагревательного элемента 28 позволяет не только образовать внутри корпуса две не сообщающиеся между собой емкости, в которых могут находиться различные среды, но и дает одновременный эффективный подвод тепла к каждой из этих сред. На наружной поверхности крышки 29 имеются патрубки 30 и 31, закрываемые пробками 6. К патрубкам 30 и 31 могут присоединяться трубопроводы 32 и 33 (фиг. 3), для подачи в промежуточную емкость 3 холодной воды и отвода из нее нагретой воды. The bottom 27 or the flat heating element 28 (FIG. 3, FIG. 4) can be hermetically connected to the detachable connection 16 of the intermediate tank 3 of the combined water and air heater, and the cover 29 can be connected to the detachable connection 10 of the outer container 1. 29 Instead of the bottom 27 of the flat heating element 28 allows not only to form inside the case two containers that are not interconnected, in which different media can be located, but also provides a simultaneous effective supply of heat to each of these media. On the outer surface of the lid 29 there are nozzles 30 and 31, closed by plugs 6. Pipes 32 and 33 (Fig. 3) can be connected to the nozzles 30 and 31 to supply cold water to the intermediate tank 3 and drain heated water from it.

В случае присоединения внутри наружной емкости 1 к меньшему основанию промежуточной емкости 3 одновременно дна 27 и внутренней емкости 2 в зависимости от режима работы комбинированного водо- и воздухонагревателя возможны три варианта использования внутренней емкости 2: 1) патрубки 15 и 17 открыты и вода циркулирует через них в результате возникновения разности плотностей, вызванной разницей температур в наружной емкости 1 и внутренней емкости 2, обеспечивая перемешивание воды с разной температурой в обеих емкостях (фиг.1); 2) один из патрубков 15 и 17 снабжен дросселирующим элементом 34, уменьшающим циркуляцию воды через внутреннюю емкость 2, а для уменьшения теплообмена с емкостью 1 она снабжена теплоизоляционным корпусом 35 (фиг.1, 5); 3) патрубки 15 и 17 герметично закрыты пробками 6, а теплоизоляционный корпус 35 во внутренней емкости 2 обеспечивает наиболее быстрый нагрев воды между внутренней поверхностью наружной емкости 1 и наружной поверхностью внутренней емкости 2, в результате чего быстрее начинается нагрев воздуха оребрением 14 и другими частями наружной емкости 1. If inside the outer tank 1 is connected to the smaller base of the intermediate tank 3 at the same time, the bottom 27 and the inner tank 2, depending on the operating mode of the combined water and air heater, there are three possible uses of the inner tank 2: 1) the nozzles 15 and 17 are open and water circulates through them as a result of the difference in densities caused by the temperature difference in the outer tank 1 and the inner tank 2, providing mixing of water with different temperatures in both tanks (figure 1); 2) one of the nozzles 15 and 17 is equipped with a throttling element 34, which reduces the circulation of water through the inner tank 2, and to reduce heat exchange with the tank 1, it is equipped with a heat-insulating housing 35 (Figs. 1, 5); 3) the nozzles 15 and 17 are hermetically sealed with plugs 6, and the heat-insulating casing 35 in the inner container 2 provides the fastest heating of water between the inner surface of the outer container 1 and the outer surface of the inner container 2, as a result of which air heating by finning 14 and other parts of the outer begins capacity 1.

На боковой поверхности промежуточной емкости 3 имеется патрубок 36, закрытый пробкой 6, который может использоваться для слива воды из промежуточной емкости 3 или для перетекания воды из наружной емкости 1 в промежуточную емкость 3, в случае отвода нагретой воды к смесителю 13 через патрубок 30 и трубопровод 37 (фиг.1), или для отвода воды и воздуха из емкости, образующейся при соединении наружной емкости 1 и промежуточной емкости 3 (фиг.2, 4). Для дополнительного нагрева воды во внутренней емкости 2 может использоваться нагревательный элемент 38. Стенки внутренней емкости 2 выполнены с наружным оребрением 14 или могут быть выполнены гофрированными, что позволяет обеспечить более эффективную теплоотдачу в помещение при использовании комбинированного водо- и воздухонагревателя для отопления помещений или уменьшить накипеобразование на нагревательных элементах 7 в случае, когда внутренняя емкость 2 помещена внутрь наружной емкости 1. Для нагрева воды в баке может использоваться также любой внешний источник тепла, например, в виде горелки 39. On the side surface of the intermediate tank 3 there is a pipe 36, closed by a plug 6, which can be used to drain water from the intermediate tank 3 or to flow water from the outer tank 1 to the intermediate tank 3, in the case of the removal of heated water to the mixer 13 through the pipe 30 and the pipeline 37 (Fig. 1), or for the removal of water and air from the tank formed by connecting the outer tank 1 and the intermediate tank 3 (Fig. 2, 4). For additional heating of water in the inner tank 2, a heating element 38 can be used. The walls of the inner tank 2 are made with an external finning 14 or can be corrugated, which allows for more efficient heat transfer to the room when using a combined water and air heater for heating rooms or to reduce scale formation on the heating elements 7 in the case when the inner tank 2 is placed inside the outer tank 1. For heating the water in the tank can be used also any external heat source, for example, in the form of a burner 39.

Вентилятор 26 может устанавливаться внутри воздуховода 40, соединенного с патрубками 24 и 30 для движения потока воздуха внутри промежуточной емкости 3 (фиг.5), для его дополнительного нагрева в ней, а в случае дополнительного увлажнения воздуха в промежуточную емкость 3 залита вода. The fan 26 can be installed inside the duct 40, connected to the nozzles 24 and 30 for the movement of air flow inside the intermediate tank 3 (figure 5), for additional heating in it, and in the case of additional humidification of the air in the intermediate tank 3 is filled with water.

Подача холодной воды в бак комбинированного водо- и воздухонагревателя из водопровода 41, на котором установлена запорно-регулирующая арматура 42, например, вентиль, и обратный клапан 43, осуществляется через трубопровод 44. The supply of cold water to the tank of the combined water and air heater from the water supply 41, on which the shut-off and control valves 42, for example, a valve, and a check valve 43 are installed, is carried out through the pipeline 44.

Установка во фланцевое соединение 16 дна 27 или плоского нагревательного элемента 28 позволяет обеспечить одновременную подачу горячей воды в систему горячего водоснабжения и в систему отопления (фиг.4), в которой вода проходит по подающей магистрали 45, соединенной с расширительным баком 46, подающим стоякам 47, остывает в отопительных приборах 48, и по обратным стоякам 49 и обратной магистрали 50 возвращается в бак для повторного нагрева (фиг. 5). Installation in a flange connection 16 of the bottom 27 or a flat heating element 28 allows for the simultaneous supply of hot water to the hot water supply system and the heating system (Fig. 4), in which water passes through the supply line 45 connected to the expansion tank 46, the supply risers 47 , cools down in the heating devices 48, and along the return risers 49 and the return pipe 50 it returns to the tank for re-heating (Fig. 5).

Краны 51 и 52 смесителя 13 используются для регулирования температуры вытекающей горячей воды. В случае использования комбинированного водо- и воздухонагревателя для охлаждения и осушки воздуха в его нижней части и устанавливают сборник конденсата 53 (фиг.5). The taps 51 and 52 of the mixer 13 are used to control the temperature of the flowing hot water. In the case of using a combined water and air heater for cooling and drying air in its lower part, a condensate collector 53 is installed (Fig. 5).

Работа комбинированного водо- и воздухонагревателя происходит следующим образом. The combined water and air heater is as follows.

1. Нагрев воды для горячего водоснабжения в емкостном режиме. 1. Water heating for hot water supply in capacitive mode.

При подготовке комбинированного водо- и воздухонагревателя, показанного на фиг. 1, открывают вентиль 42 и кран 51 смесителя 13. Вода из водопровода 41 поступает через патрубок 5 в бак, заполняя его до начала вытекания воды через смеситель 13. Закрывают вентиль 42 и включают нагревательный элемент 7, задав блоком управления 8 необходимую температуру нагрева. После достижения заданной температуры открывают вентиль 42 и холодная вода поступает в бак, вытесняя из него горячую воду, которая через патрубок 11 и трубопровод 12 поступает к смесителю 13. In preparing the combined water and air heater shown in FIG. 1, open the valve 42 and the tap 51 of the mixer 13. Water from the water supply 41 flows through the pipe 5 into the tank, filling it before the water flows out through the mixer 13. Close the valve 42 and turn on the heating element 7, setting the control unit 8 to the required heating temperature. After reaching the set temperature, the valve 42 is opened and cold water enters the tank, displacing hot water from it, which through the pipe 11 and pipe 12 enters the mixer 13.

Установка внутри наружной емкости 1 дополнительных поверхностей в виде промежуточной емкости 3 и внутренней емкости 2 обеспечивает уменьшение накипеобразования на нагревательных элементах 7. Патрубки 15 и 17 при этом открыты, что обеспечивает циркуляцию и равномерный прогрев воды в баке, а патрубок 36 закрыт пробкой 6. The installation inside the outer tank 1 of additional surfaces in the form of an intermediate tank 3 and an inner tank 2 ensures a reduction in scale formation on the heating elements 7. The nozzles 15 and 17 are open, which ensures circulation and uniform heating of the water in the tank, and the nozzle 36 is closed by a plug 6.

Накипеобразование на нагревательных элементах 7 еще меньше в случае, если на внутренней емкости 2, помещенной внутрь наружной емкости 1, имеется оребрение 14. The scale formation on the heating elements 7 is even less if there is a finning 14 on the inner container 2 placed inside the outer container 1.

2. Нагрев воды для горячего водоснабжения в скоростном (проточном) режиме. 2. Water heating for hot water supply in high-speed (flow) mode.

Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран аналогично приведенному выше в пункте 1 описанию для фиг.1, однако внутрь внутренней емкости 2 вставлен дополнительно теплоизоляционный корпус 35, а патрубки 15 и 17 закрыты пробками 6. В этом случае количество воды, находящейся между внутренней поверхностью наружной емкости 1 и наружной поверхностью внутренней емкости 2, оказывается относительно небольшим, в результате чего становится возможным обеспечить ее нагрев в скоростном (проточном) режиме. Открывают вентиль 42 и кран 51 смесителя 13 и заполняют бак до начала вытекания воды из смесителя 13. Включают нагревательный элемент 7 и в течение любого периода времени пользуются вытекающей горячей водой. The combined water and air heater is assembled similarly to the description in paragraph 1 above for figure 1, however, an additional heat-insulating housing 35 is inserted inside the inner container 2, and the nozzles 15 and 17 are closed by plugs 6. In this case, the amount of water located between the inner surface of the outer container 1 and the outer surface of the inner container 2, is relatively small, as a result of which it becomes possible to ensure its heating in high-speed (flow) mode. The valve 42 and the tap 51 of the mixer 13 are opened and the tank is filled before the water flows out of the mixer 13. The heating element 7 is turned on and hot water is used for any period of time.

3. Нагрев воды и воздуха в емкостном режиме при увеличенной емкости бака. 3. Heating of water and air in capacitive mode with an increased tank capacity.

Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран, как показано на фиг. 2. К патрубку 15 присоединен трубопровод 12, подводящий воду к смесителю 13. Патрубки 9, 11, 17 и 36 закрыты пробками 6. The combined water and air heater is assembled as shown in FIG. 2. A pipe 12 is connected to the pipe 15, supplying water to the mixer 13. The pipes 9, 11, 17 and 36 are closed by plugs 6.

Заполнение комбинированного водо- и воздухонагревателя водой и ее нагрев производят, как описано выше. После нагрева воды в баке начинается нагрев воздуха, циркулирующего между наружной поверхностью бака и нижней частью 19 наружного кожуха. Отопление помещения нагретым воздухом возможно и в случае, если с комбинированного водо- и воздухонагревателя снята верхняя часть 20 кожуха наружного кожуха. Filling the combined water and air heater with water and its heating is carried out as described above. After heating the water in the tank, heating of the air circulating between the outer surface of the tank and the lower part 19 of the outer casing begins. Heating the room with heated air is also possible if the upper part 20 of the casing of the outer casing is removed from the combined water and air heater.

4. Ускоренный нагрев воздуха при отсутствии водопровода и разбора горячей воды
Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран, как показано на фиг. 1, однако внутрь внутренней емкости 2 вставлен теплоизоляционный корпус 35, а патрубки 4, 15, 17 и 36 закрыты пробками 6. Это обеспечивает наиболее быстрый нагрев воды в баке и начало нагрева циркулирующего в комбинированном водо- и воздухонагревателе воздуха.4. Accelerated heating of the air in the absence of plumbing and analysis of hot water
The combined water and air heater is assembled as shown in FIG. 1, however, a heat-insulating case 35 is inserted inside the inner tank 2, and the nozzles 4, 15, 17, and 36 are closed by plugs 6. This ensures the fastest heating of the water in the tank and the beginning of heating of the air circulating in the combined water and air heater.

Заполнение бака водой производят через патрубок 11, который оставляют открытым в течение всего периода нагрева воды в нем. The tank is filled with water through the pipe 11, which is left open during the entire period of heating the water in it.

5. Работа в качестве генератора тепла системы отопления. 5. Work as a heat generator of the heating system.

При данном режиме работы к комбинированному водо- и воздухонагревателю присоединена только система отопления, как показано на фиг.3. Патрубки 30 и 31 открыты или заглушены пробками 6. In this mode of operation, only the heating system is connected to the combined water and air heater, as shown in FIG. The nozzles 30 and 31 are open or plugged with plugs 6.

После заполнения бака и системы отопления водой из холодного водопровода 41 через патрубок 4 включают нагревательный элемент 7. Нагретая вода начинает циркулировать в системе отопления, проходя по подающей магистрали 45, по подающим стояками 47, поступает в отопительные приборы 48 и по обратным стоякам 49 и обратной магистрали 50 системы отопления возвращается в бак для повторного нагрева. After filling the tank and the heating system with water from the cold water supply system 41, the heating element 7 is turned on through the pipe 4. Heated water begins to circulate in the heating system, passing through the supply line 45, through the supply risers 47, enters the heating devices 48 and through the return risers 49 and return heating system line 50 is returned to the tank for reheating.

6. Нагрев воздуха для сушки различных материалов. 6. Air heating for drying various materials.

Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран, как показано на фиг. 5. The combined water and air heater is assembled as shown in FIG. 5.

Данный режим осуществляется, если показанная на фиг.5 система отопления не присоединена к комбинированному водо- и воздухонагревателю и патрубок 9 закрыт пробкой 6, к патрубку 11 присоединена внешняя переливная труба, сообщающаяся с атмосферой (на чертежах не показана), а крышка 23 закрыта. Открывают вентиль 42 и заполняют бак водой из водопровода 41 через патрубок 4 до начала вытекания воды из переливной трубы. Вентиль 42 закрывают, включают нагревательный элемент 7 и после нагрева воды в баке включают вентилятор 26. This mode is carried out if the heating system shown in Fig. 5 is not connected to the combined water and air heater and the pipe 9 is closed by a plug 6, an external overflow pipe connected to the pipe 11 is connected to the pipe (not shown in the drawings), and the cover 23 is closed. Open the valve 42 and fill the tank with water from the water supply 41 through the pipe 4 before the water flows out of the overflow pipe. The valve 42 is closed, the heating element 7 is turned on, and after heating the water in the tank, the fan 26 is turned on.

Воздух, поступающий внутрь нижней части 19 наружного кожуха, нагревается при проходе вдоль оребрения 14 наружной емкости 1 и других нагретых поверхностей. Нагретый воздух засасывается вентилятором 26 внутрь промежуточной емкости 3 через патрубок 31, где дополнительно нагревается и через патрубок 30, воздуховод 40 и патрубок 24 поступает к воздухораспределительному устройству 25. Поскольку при описанном режиме воды в промежуточной емкости 3 нет, то нагретый воздух имеет малую относительную влажность и может использоваться для сушки овощей, фруктов и других материалов, в качестве фена, для прогрева двигателей автомашин в зимних условиях и других целей. The air entering the lower part 19 of the outer casing is heated when passing along the fins 14 of the outer container 1 and other heated surfaces. The heated air is sucked in by the fan 26 into the intermediate tank 3 through the pipe 31, where it is additionally heated through the pipe 30, the air duct 40 and the pipe 24 enters the air distribution device 25. Since there is no water in the intermediate container 3 in the described mode, the heated air has a low relative humidity and can be used for drying vegetables, fruits and other materials, as a hairdryer, for warming up car engines in winter conditions and other purposes.

7. Нагрев и увлажнение воздуха. 7. Heating and humidification.

Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран, как показано на фиг. 5. Подготовка его к работе и эксплуатация описаны выше в пункте 6, однако для увлажнения воздуха в помещении в промежуточную емкость 3 должна быть залита вода. The combined water and air heater is assembled as shown in FIG. 5. Its preparation for operation and operation are described above in paragraph 6, however, to humidify the air in the room, water must be filled in the intermediate tank 3.

8. Охлаждение и осушка воздуха
Комбинированный водо- и воздухонагреватель собран, как показано на фиг. 5, однако к патрубку 11 вместо системы отопления присоединен трубопровод, подающий воду к водоразборному крану (последний трубопровод и водоразборный кран на чертеже не показаны).8. Cooling and air drying
The combined water and air heater is assembled as shown in FIG. 5, however, instead of the heating system, a pipe supplying water to the water taps is connected to the pipe 11 (the last pipe and water taps are not shown in the drawing).

Для подачи холодной воды в бак из водопровода 41 открыают вентиль 42 и водоразборный кран. Вентилятор 26 обеспечивает движение охлаждаемого при контакте с холодной поверхностью бака воздуха внутри нижней части 19 наружного кожуха и промежуточной емкости 3 и удаляют его через патрубок 30, воздуховод 40, патрубок 24 и воздухораспределительное устройство 25 в помещение. Образующийся при охлаждении воздуха конденсат стекает в сборник конденсата 53. Нагревательный элемент 7 при данном режиме работы не используется. To supply cold water to the tank from the water supply 41, a valve 42 and a water taps are opened. The fan 26 provides movement of the air cooled by contact with the cold surface of the tank inside the lower part 19 of the outer casing and the intermediate tank 3 and remove it through the pipe 30, duct 40, pipe 24 and the air distribution device 25 into the room. Condensate formed during cooling of the air flows into the condensate collector 53. The heating element 7 is not used in this operating mode.

Достоинствами предлагаемого комбинированного водо- и воздухонагревателя являются:
1) многофункциональность, позволяющая удовлетворять различные потребности потребителей с помощью одного и того же устройства;
2) возможность изменения емкости корпуса в зависимости от стоящих задач;
3) возможность образования внутри корпуса одной или нескольких не сообщающихся между собой емкостей;
4) значительное снижение инерционности при нагреве воды и воздуха для систем отопления, горячего водоснабжения, сушки, увлажнения и охлаждения воздуха и обеспечение на этой основе минимальной энергоемкости и максимальной эффективности;
5) снижение накипеобразования на нагревательных элементах;
6) портативность;
7) удобство транспортировки и эксплуатации;
8) простота конструкции, обеспечивающая технологичность при изготовлении и надежность в эксплуатации;
9) быстрота подготовки к работе и перевода в любой из необходимых режимов эксплуатации, а также в транспортное положение;
10) возможность одновременного использования нескольких теплоносителей;
11) максимальное использование при всех режимах эксплуатации естественного циркуляционного давления, что снижает необходимые затраты электроэнергии для обеспечения циркуляции теплоносителей.The advantages of the proposed combined water and air heater are:
1) multifunctionality, allowing to satisfy different needs of consumers using the same device;
2) the possibility of changing the capacity of the housing depending on the challenges;
3) the possibility of the formation inside the case of one or more containers not interconnected;
4) a significant reduction in inertia during heating of water and air for heating, hot water supply, drying, humidification and air cooling systems and ensuring, on this basis, minimum energy consumption and maximum efficiency;
5) reduction of scale formation on the heating elements;
6) portability;
7) ease of transportation and operation;
8) simplicity of design, ensuring manufacturability in manufacturing and reliability in operation;
9) the speed of preparation for work and transfer to any of the necessary operating modes, as well as to the transport position;
10) the possibility of the simultaneous use of several coolants;
11) the maximum use of natural circulation pressure in all operating modes, which reduces the necessary energy costs to ensure the circulation of coolants.

Таким образом, конструкция комбинированного водо- и воздухонагревателя обеспечивает различные режимы работы при постоянном базовом модуле с минимальной переналадкой. Это позволяет успешно удовлетворять различные потребности потребителя и значительно снизить материальные и трудовые затраты для изготовления различных типов устройств однофункционального назначения, которые применялись до настоящего времени даже в случаях, когда возможно и целесообразно использование устройств, удовлетворяющих одновременно несколько потребностей потребителей. Thus, the design of the combined water and air heater provides various operating modes with a constant base module with minimal readjustment. This allows you to successfully meet the various needs of the consumer and significantly reduce material and labor costs for the manufacture of various types of devices for single-purpose use, which have been used so far even in cases where it is possible and appropriate to use devices that satisfy several consumer needs at the same time.

Предлагаемый комбинированный водо- и воздухонагреватель может применяться в быту и на производстве и использовать любые источники тепла, включая вторичные энергетические ресуры. Его применение бедут способствовать уменьшению габаритов различных устройств и установок систем кондиционирования микроклимата, то есть более эффективному использованию производственной, административной и жилой площади и повышению надежности обеспечения заданного микроклимата в помещениях, особенно в жилых зданиях, где бытовые устройства для оптимизации санитарно-гигиенических параметров микроклимата зачастую не принимаются или работают неэффективно. The proposed combined water and air heater can be used in everyday life and in production and use any heat sources, including secondary energy resources. Its use will help to reduce the size of various devices and installations of microclimate conditioning systems, that is, to more efficiently use the production, administrative and residential areas and increase the reliability of providing a given microclimate in rooms, especially in residential buildings, where household appliances often optimize the sanitary-hygienic microclimate parameters are not accepted or work inefficiently.

Простота конструкции комбинированного водо- и воздухонагревателя обеспечивает возможность его выпуска в портативном (переносном) исполнении, что позволит широко использовать его для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции дачных домиков, гаражей, коттеджей и других объектов. The simplicity of the design of the combined water and air heater makes it possible to produce it in a portable (portable) design, which will allow its wide use for hot water supply, heating and ventilation of country houses, garages, cottages and other objects.

Дополнительные функции комбинированного водо- и воздухонагревателя, и в частности, возможность использования его для нагрева, осушки и охлаждения воздуха, позволяют использовать его для сушки овощей, фруктов и другого продовольствия, а уменьшение накипеобразования на нагревательных элементах улучшает его эксплуатационные характеристики и будут способствовать экономии топливно-энергетических ресурсов. Additional functions of the combined water and air heater, and in particular, the possibility of using it for heating, drying, and cooling the air, allow it to be used for drying vegetables, fruits, and other foodstuffs, and reducing scale formation on heating elements improves its operational characteristics and will contribute to fuel economy -energy resources.

Испытания опытных образцов комбинированных водо- и воздухонагревателей, проведенные при участии специалистов Тульской промышленно-коммерческой ассоциации "АПЕКС", показали высокую эффективность их использования. Tests of prototypes of combined water and air heaters, conducted with the participation of specialists from the Tula Industrial and Commercial Association "APEX", showed the high efficiency of their use.

В настоящее время ведется работа по подготовке серийного выпуска предлагаемого комбинированного водо- и воздухонагревателя на заводе АДС в городе Узловой Тульской области и на заводе "Красный гидропресс" в городе Таганроге Ростовской области. Currently, work is underway to prepare the serial production of the proposed combined water and air heater at the ADS plant in the city of Uzlovaya, Tula Region, and at the Krasny Gidropress factory in the city of Taganrog, Rostov Region.

Claims

1. COMBINED WATER- AND AIR HEATERS, containing a tank, a casing, thermal insulation, means for heating the medium, cold water supply and air exhaust systems, and means for additional heating the water, characterized in that the tank is made up of three containers: external, internal and intermediate, the latter has the shape of a truncated cone with a removable smaller base on which the internal container is fixed.

2. The water and air heater according to claim 1, characterized in that the means for additional heating of the medium are made in the form of a flat element fixed at the junction of the intermediate and internal containers, and fins on the outer surfaces of the latter.

3. Water and air heater according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that when operating on gaseous, liquid or solid fuel, means for heating the medium are placed under the tank.

4. Water and air heater according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the larger base of the intermediate tank is closed by a lid equipped with nozzles for supplying and discharging the medium.

5. Water and air heater according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the air exhaust system is made in the form of a fan with an air duct and is installed between the tank and the casing.