RU2116580C1

RU2116580C1 - Electric water heater

Info

Publication number: RU2116580C1
Application number: RU96114041A
Authority: RU
Inventors: Олег Григорьевич Стрельцов
Original assignee: Олег Григорьевич Стрельцов
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-07-27
Also published as: UA26013C2

Abstract

FIELD: power engineering; decentralized hot-water supply to apartment houses, public and industrial buildings, cottages, and garages. SUBSTANCE: electric water heater has newly arranged components and incorporates two tanks placed one above other and interconnected by two pipes; upper tank has cold-water supply pipe and bottom one, hot-water outlet pipe and heating element placed in its bottom part; hot-water outlet pipe is placed at bottom of lower tank and its outlet end is brought to upper part of this tank. Outlet end of one interconnecting pipe is brought to bottom part of lower tank and placed near heating element; second interconnecting pipe is, essentially, pipe connection provided with valve and placed between bottom of upper tank and top of lower tank. EFFECT: reduced heat loss and, consequently, reduced time taken to attain desired temperature thereby reducing power requirement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в устройстве для нагрева воды для горячего децентрализованного водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, дач и гаражей. The invention relates to the electric power industry and can be used in a device for heating water for hot decentralized water supply of residential, public and industrial buildings, cottages and garages.

Известен электроводонагреватель [1], содержащий горизонтально расположенные баки, в одном из которых размещен нагревательный элемент, а другой является накопителем горячей воды. Оба бака соединены системой трубопроводов, снабженной перекачивающими вентилями и насосом. Known electric heater [1], containing horizontally located tanks, one of which contains a heating element, and the other is a hot water storage. Both tanks are connected by a piping system equipped with transfer valves and a pump.

Электроводонагреватель обеспечивает децентрализованное водоснабжение, а именно позволяет получить горячую воду заданной температуры в необходимом потребителю количестве. Однако известный электроводонагреватель является энергоемким, поскольку в его состав входит электронасос, обеспечивающий подачу как холодной воды в бак с нагревателем, так и нагретой воды потребителю. The electric water heater provides decentralized water supply, namely it allows to obtain hot water of a given temperature in the quantity required by the consumer. However, the known electric water heater is energy-intensive, since it includes an electric pump that provides both cold water to the tank with the heater and heated water to the consumer.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электроводонагреватель по [2]. Closest to the proposed technical solution is an electric heater according to [2].

Известный электроводонагреватель содержит вертикально расположенные два бака, соединенные двумя трубами, при этом верхний бак снабжен трубой подачи холодной воды, нижний - трубой выпуска горячей воды и нагревательным элементом, расположенным в нижней части полости бака. Труба выпуска горячей воды снабжена вентилем и расположена в верхней части нижнего бака. Known electric water heater contains vertically arranged two tanks connected by two pipes, while the upper tank is equipped with a cold water supply pipe, the lower one with a hot water discharge pipe and a heating element located in the lower part of the tank cavity. The hot water outlet pipe is equipped with a valve and is located in the upper part of the lower tank.

Труба подачи холодной воды снабжена клапаном, регулирующим уровень воды в верхнем баке, который закрыт крышкой. The cold water supply pipe is equipped with a valve that regulates the water level in the upper tank, which is closed by a lid.

Для получения горячей воды открывают вентиль на трубе подачи холодной воды и заполняют холодной водой оба бака, затем включают нагреватель и при достижении заданной температуры открывают вентиль на трубе выпуска горячей воды и вода поступает потребителю. To obtain hot water, open the valve on the cold water supply pipe and fill both tanks with cold water, then turn on the heater and when the set temperature is reached, open the valve on the hot water discharge pipe and the water enters the consumer.

Недостатком известного электроводонагревателя являются значительные потери тепла, которые возникают в результате того, что холодная вода поступает в верхнюю часть нижнего бака и снижает температуру нагретой воды, которая скапливается в верхней части нижнего бака. Поэтому необходимо значительное время для получения воды заданной температуры и, следовательно, повышения расхода электроэнергии. A disadvantage of the known electric heater is the significant heat loss that occurs as a result of the fact that cold water enters the upper part of the lower tank and reduces the temperature of the heated water that accumulates in the upper part of the lower tank. Therefore, considerable time is required to obtain water of a given temperature and, consequently, increase energy consumption.

Таким образом, технической задачей является усовершенствование электроводонагревателя, в котором за счет нового расположения элементов устройства и их выполнения обеспечивается уменьшение потерь тепла нагретой воды и, следовательно, сокращение времени нагрева воды до заданной температуры, что обеспечивает экономный расход электроэнергии. Thus, the technical task is to improve the electric water heater, in which due to the new arrangement of the device elements and their implementation, the heat loss of the heated water is reduced and, consequently, the time for heating the water to a predetermined temperature is reduced, which ensures an economical energy consumption.

Для этого в известном электроводонагревателе, содержащем вертикально расположенные два бака, соединенные двумя трубами, при этом верхний бак снабжен трубой подачи холодной воды, нижний - трубой выпуска горячей воды и нагревательным элементом, расположенным в нижней части полости бака, согласно изобретению труба выпуска горячей воды расположена в дне нижнего бака, а входной конец ее заведен в верхнюю часть полости бака, при этом выходной конец первой соединительной трубы заведен в нижнюю часть полости нижнего бака в зону расположения нагревательного элемента, а вторая соединительная труба представляет собой патрубок, снабженный вентилем и расположенный между дном верхнего и верхом нижнего баков. To do this, in a known electric heater containing vertically arranged two tanks connected by two pipes, the upper tank provided with a cold water supply pipe, the lower one with a hot water discharge pipe and a heating element located in the lower part of the tank cavity, according to the invention, a hot water discharge pipe is located in the bottom of the lower tank, and its inlet end is brought into the upper part of the tank cavity, while the outlet end of the first connecting pipe is brought into the lower part of the lower tank cavity in the area of the load a revolutionary element, and the second connecting pipe is a pipe equipped with a valve and located between the bottom of the upper and upper lower tanks.

Выполнение первой соединительной трубы и расположение ее выходного конца, расположение и выполнение трубы выпуска горячей воды указанным выше образом обеспечивают нагрев воды за короткое время и забор максимально нагретой воды потребителю, а в случае, когда нет необходимости в потреблении всей нагретой воды, наличие второй соединительной трубы с вентилем обеспечивает нагрев воды в первом баке, при использовании которой для последующего цикла нагрева потребуется меньшее время для достижения заданной температуры. Нагрев воды в первом баке происходит при закрытом вентиле на трубе выпуска горячей воды и открытом вентиле на соединительной трубе за счет естественной конвекции воды, которая обеспечивается градиентом температур и расположением на разных уровнях выходного отверстия трубы подачи холодной воды и входного отверстия другой соединительной трубы в дне верхнего бака. The execution of the first connecting pipe and the location of its outlet end, the location and execution of the hot water outlet pipe in the above manner provide heating of the water in a short time and the intake of the most heated water to the consumer, and in the case when there is no need to consume all the heated water, the presence of the second connecting pipe with a valve provides heating of water in the first tank, when used for a subsequent heating cycle it will take less time to reach the set temperature. Water heating in the first tank occurs with a closed valve on the hot water outlet pipe and an open valve on the connecting pipe due to the natural convection of the water, which is provided by the temperature gradient and the location of the outlet of the cold water supply pipe and the inlet of the other connecting pipe at the bottom of the upper tank.

Таким образом вся совокупность признаков позволяет при эксплуатации электроводонагревателя уменьшить потери тепла нагретой воды и, следовательно, сократить время нагрева воды до заданной температуры, что позволяет экономить электроэнергию. Thus, the entire set of features allows the operation of the electric heater to reduce the heat loss of heated water and, therefore, to reduce the time of heating the water to a predetermined temperature, which saves energy.

Предлагаемый электроводонагреватель является энергоэкономичным и удобным в работе. The proposed electric heater is energy efficient and easy to use.

На чертеже схематично изображен предлагаемый электроводонагреватель. The drawing schematically depicts the proposed electric heater.

Электроводонагреватель содержит вертикально расположенные верхний 1 и нижний 2 баки. В нижней части полости бака 2 установлен нагревательный элемент 3. Верхняя часть бака 1 снабжена трубой 4 подачи холодной воды и вентилем 5. Нижняя часть бака 2 снабжена трубой 6 выпуска горячей воды и вентилем 7. Входной конец трубы 6 заведен в верхнюю часть полости бака 2. Баки 1 и 2 соединены между собой трубой 8 с вентилем 9 и трубой 10, выходной конец которого заведен в нижнюю часть полости бака 2. The electric heater contains vertically located upper 1 and lower 2 tanks. A heating element 3 is installed in the lower part of the cavity of the tank 2. The upper part of the tank 1 is equipped with a cold water supply pipe 4 and a valve 5. The lower part of the tank 2 is equipped with a hot water discharge pipe 6 and valve 7. The inlet end of the pipe 6 is connected to the upper part of the tank 2 cavity The tanks 1 and 2 are interconnected by a pipe 8 with a valve 9 and a pipe 10, the output end of which is brought into the lower part of the cavity of the tank 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Поскольку предлагаемое устройство может быть использовано для горячего водоснабжения жилых, общественных помещений, например столовых, дач, то целесообразно наполнить систему за 10-12 ч до включения нагревателя 3, например, вечером. Открывают вентиль 5 и наполняют баки 1 и 2 через трубу 4 водопроводной водой, имеющей температуру не ниже 5^oC. Уровень воды в баке 1 регулируется поплавковым клапаном (не показан). Бак 1 имеет емкость 100 л и выполнен из нержавеющей стали; бак 2 имеет емкость 10 л, выполнен также из нержавеющей стали и покрыт изоляционным материалом.Since the proposed device can be used for hot water supply of residential, public buildings, such as dining rooms, cottages, it is advisable to fill the system 10-12 hours before turning on the heater 3, for example, in the evening. Open the valve 5 and fill the tanks 1 and 2 through the pipe 4 with tap water having a temperature not lower than 5 ^o C. The water level in the tank 1 is regulated by a float valve (not shown). Tank 1 has a capacity of 100 l and is made of stainless steel; tank 2 has a capacity of 10 l, is also made of stainless steel and coated with insulating material.

Перед началом работы температура воды, находящейся в баках 1, 2, за 10-12 ч достигает температуры окружающей среды, т.е. температуры помещения, где установлен водонагреватель. Before starting work, the temperature of the water in tanks 1, 2 reaches the ambient temperature in 10-12 hours, i.e. temperature of the room where the water heater is installed.

Для получения горячей воды включают нагреватель 3, происходит нагрев воды до заданной температуры (например, до +60^oC), установленной с помощью терморегулятора (не показан). По окончании нагрева воды, о котором потребитель узнает по прекращению горения сигнальной лампочки водонагревателя, электрическая цепь размыкается и нагрев воды прекращается (электрическая цепь и сигнальная лампочка не показаны). Нагретая вода поднимается и накапливается в верхней части бака 2, откуда осуществляется водозабор посредством трубы 6 при включении вентиля 7. Поскольку вода из бака 1 попадает через трубу 10 непосредственно в нижнюю часть полости бака 2 в зону расположения нагревателя 3, а водозабор производится из верхней части бака 2, куда поднимается горячая вода, получение горячей воды осуществляется за короткое время. В случае, когда нет необходимости в потреблении всей горячей воды из бака 2, закрывают вентиль 7 и открывают вентиль 9 и горячая вода через трубу 8 поднимается в накопительный бак 1, из которого через трубу 10 холодная вода попадает в бак 2, при этом температура воды в накопительном баке 1 повышается. При этом для последующего получения горячей воды потребуется более короткое время, так как получение заданной температуры забираемой воды зависит от температуры входящей холодной воды.To obtain hot water, the heater 3 is turned on, the water is heated to a predetermined temperature (for example, up to +60 ^o C) set using a temperature controller (not shown). Upon completion of water heating, which the consumer learns about by stopping the burning of the water heater warning light, the electric circuit opens and the water stops heating (electrical circuit and signal light are not shown). Heated water rises and accumulates in the upper part of the tank 2, from where water is taken through the pipe 6 when the valve 7 is turned on. Since water from the tank 1 flows directly through the pipe 10 to the lower part of the tank 2 cavity into the zone of the heater 3, and water is taken from the upper part tank 2, where hot water rises, hot water is produced in a short time. In the case where there is no need to consume all the hot water from the tank 2, close the valve 7 and open the valve 9 and hot water through the pipe 8 rises into the storage tank 1, from which through the pipe 10 cold water enters the tank 2, while the water temperature in the storage tank 1 rises. In this case, for the subsequent receipt of hot water, a shorter time will be required, since obtaining the set temperature of the drawn water depends on the temperature of the incoming cold water.

Таким образом, предлагаемый водонагреватель является более энергоэкономичным по сравнению с известным. Thus, the proposed water heater is more energy efficient compared to the known.

Claims

An electric heater containing vertically arranged two tanks connected by two pipes, the upper tank having a cold water supply pipe, the lower one having a hot water discharge pipe and a heating element located in the lower part of the tank cavity, characterized in that the hot water discharge pipe is located in the bottom the lower tank, and its inlet end is brought into the upper part of the tank cavity, while the outlet end of the first connecting pipe is brought into the lower part of the cavity of the lower tank in the area of the heating element And the second connecting pipe is a pipe equipped with a valve and disposed between the bottom of the upper tank and the lower tank top.