RU2496061C2

RU2496061C2 - Water heater design

Info

Publication number: RU2496061C2
Application number: RU2010139995/06A
Authority: RU
Inventors: Йожеф БЕРЕЗНАИ
Original assignee: Бери Интеллектуал Пропертис Селлеми Тулайдоньогокат Хасношито Эш Кезелё Кфт.
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-10-20
Also published as: MX2010009714A; US20110058796A1; HU229686B1; EP2255135A1; CN101970948B; CN101970948A; HUP0800147A2; WO2009109794A1; RU2010139995A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: water heating system with gas water heating device is connected to cold water inlet pipe and to hot water outlet pipe. In addition, system includes electric water heater of accumulating type, which is built in series into hot water outlet pipe and equipped with thermostat. Electric water heater can be installed inside or outside gas water heating device. Holding tank of electric water heater can have accumulating volume of 20 l. Electric water heater can be installed inside gas water heating device so that it can absorb and utilise the heat that is released but not used with the above device. Electric water heater installed inside gas water heating device can be equipped with heat-conducting element introduced to combustion zone of the above device. Holding tank of electric water heater can be coated with heat-insulating material. Proposed invention is based on possibility of combining advantages of gas water heaters with advantages of electric water heaters equipped with a small tank and providing the condition for optimum operating mode and almost unchanged overall dimensions of the system due to such a combination.

EFFECT: development of such a technical solution that excludes effect of retardation even in case of frequent intake or intake of small amount of hot water, and while creating conditions for favourable energy consumption, requires low initial capital investments and can perform its functions even if supply of large amount of energy is not available.

7 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Предлагаемая система содержит газовый водонагреватель или комбинацию проточного нагревателя и водонагревательного средства и имеет впускную трубу для холодной воды и выпускную трубу для теплой воды.The present invention relates to the design of a water heating system designed to provide hot water in domestic (home) conditions. The proposed system comprises a gas water heater or a combination of a flow heater and water heating means and has an inlet pipe for cold water and an outlet pipe for warm water.

Уровень техникиState of the art

В домах и местах с ограниченной потребностью в горячей воде обычно используют газовые водонагреватели. Среди них можно выделить устройства проточного типа, которые активируются при протекании через них потока воды, возникающего при открывании крана для горячей воды в месте ее потребления (забора). Нагрев только воды, содержащейся в трубной секции между водонагревателем и местом забора воды, а также медленное начало теплообмена для нагрева воды на начальной стадии приводят к тому, что даже в течение относительно долгого времени к месту забора поступает холодная или недостаточно нагретая вода. Этот недостаток особенно нежелателен, если требуемое количество горячей воды невелико, т.к. в такой ситуации растрачиваются и практически не используются большие количества как времени, так и воды. Как правило, в начальный период подачи воды устройства начинают работать при максимальной энергии газовой горелки, однако, по окончании данного периода это может привести к перегреву. К тому же, например, при следующем открывании крана через короткое время неожиданный контакт с перегретой водой может вызвать недовольство пользователя.In homes and places with a limited need for hot water, gas water heaters are usually used. Among them, one can distinguish flow-type devices that are activated when a stream of water flows through them when a hot water tap is opened at the place of consumption (intake). Heating only the water contained in the pipe section between the water heater and the place of water intake, as well as the slow start of heat transfer for heating water at the initial stage, lead to the fact that even for a relatively long time, cold or insufficiently heated water flows to the place of intake. This disadvantage is especially undesirable if the required amount of hot water is small, because in such a situation, large quantities of both time and water are wasted and practically not used. As a rule, in the initial period of water supply, the devices begin to work at the maximum energy of the gas burner, however, at the end of this period, this can lead to overheating. In addition, for example, the next time you open the tap after a short time, unexpected contact with superheated water can cause user dissatisfaction.

Кроме того, применяют накопительные газовые бойлеры, т.е. устройства, в которые встроена буферная (накопительная) емкость. Горячая вода переносится к месту забора воды из буферной емкости, нагреваемой регулируемым образом, что выражается в более сглаженном режиме расхода энергии газовой горелки. Если размер буферной емкости невелик, она существенно не увеличивает габариты устройства, однако горячая вода будет быстро исчерпана. Когда данная емкость велика, горячая вода кончится позже, но использованная для нагрева энергия газа может оказаться потраченной напрасно, если горячую воду не расходуют в течение долгого времени. Этот недостаток можно отчасти исправить, применяя теплоизоляцию, что, однако, может увеличить затраты.In addition, storage gas boilers are used, i.e. devices in which the buffer (storage) capacity is built-in. Hot water is transferred to the place of water intake from the buffer tank, heated in a controlled manner, which is expressed in a more smooth mode of energy consumption of the gas burner. If the size of the buffer tank is small, it does not significantly increase the dimensions of the device, however, hot water will be quickly exhausted. When this capacity is large, hot water will run out later, but the gas energy used for heating may be wasted if the hot water is not consumed for a long time. This drawback can be partially corrected by using thermal insulation, which, however, can increase costs.

Можно также использовать буферную емкость, помещенную вне устройства. Это не увеличит его габариты, однако, для достижения контролируемой температуры необходим отдельный циркуляционный насос, который, помимо усложнения конструкции, повышает также стоимость устройства.You can also use a buffer tank located outside the device. This will not increase its dimensions, however, to achieve a controlled temperature, a separate circulation pump is required, which, in addition to complicating the design, also increases the cost of the device.

Общий недостаток перечисленных технических решений состоит в том, что они не обеспечивают наличия какого-либо количества горячей воды в отсутствие подачи газа, а подача более крупных объемов горячей воды возможна только при наличии большой буферной емкости.A common drawback of the listed technical solutions is that they do not provide any amount of hot water in the absence of a gas supply, and the supply of larger volumes of hot water is possible only if there is a large buffer tank.

Другая часто встречающаяся категория водонагревателей использует электрический нагрев, а в емкости устройства, снабженной теплоизоляцией, при контролируемой температуре сохраняется резервная горячая вода. Преимуществом данного варианта является возможность простого и недорогого выполнения регулировки температуры. Однако недостаток таких устройств заключается в том, что они обычно занимают много места по сравнению с проточными газовыми устройствами и расходуют существенное количество электрической энергии. Другим недостатком является прекращение подачи горячей воды при длительных отключениях энергии.Another frequently encountered category of water heaters uses electric heating, and a reserve of hot water is stored in a container of the device equipped with thermal insulation at a controlled temperature. The advantage of this option is the ability to easily and inexpensively perform temperature control. However, the disadvantage of such devices is that they usually take up a lot of space compared to flowing gas devices and consume a significant amount of electrical energy. Another disadvantage is the interruption of the supply of hot water during prolonged blackouts.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии.The problem to which the present invention is directed is to develop such a technical solution that even in the case of frequent or only a small intake of hot water eliminates the delay effect, while at the same time creating conditions for favorable energy consumption, requires small initial investments and can fulfill its functions even in the absence of supply of a large amount of energy.

Изобретение основано на осознании возможности скомбинировать преимущества газовых водонагревателей с преимуществами электрических водонагревателей, оснащенных небольшой емкостью, и обеспечить, за счет такой комбинации, условия для оптимального режима работы и практически неизменные общие габариты системы.The invention is based on the realization of the possibility of combining the advantages of gas water heaters with the advantages of electric water heaters equipped with a small capacity, and to ensure, due to this combination, conditions for an optimal operating mode and practically unchanged overall dimensions of the system.

Другим достоинством предлагаемой конструкции является устранение эффекта, возникающего при заборе очень маленького количества горячей воды, когда вследствие забора маленького объема газа не срабатывает автоматическое включение водонагревателя, и даже в накопительную емкость нагревателя поступает только холодная вода (т.е после многих небольших заборов в такой емкости остается только холодная вода). Однако в предлагаемом техническом решении электрический водонагреватель с накопителем тепла постоянно нагревает воду во время пауз между короткими интервалами забора до тех пор, пока не будет получена заданная температура. Тем самым обеспечивается как тепловой баланс, так и сведение размера емкости к минимуму.Another advantage of the proposed design is the elimination of the effect that occurs when a very small amount of hot water is taken in, when, due to the intake of a small volume of gas, the water heater does not automatically turn on, and even only cold water enters the heater's storage tank (i.e., after many small fences in such a tank only cold water remains). However, in the proposed technical solution, an electric water heater with a heat accumulator constantly heats the water during pauses between short sampling intervals until a predetermined temperature is obtained. This ensures both thermal balance and minimizing the size of the tank.

Задача, на решение которой направлено изобретение, решается посредством водонагревательной системы того типа, который охарактеризован в разделе «Область техники», причем в данной системе к выпускной трубе для горячей воды подключен по последовательной схеме электрический водонагреватель накопительного типа, снабженный термостатом.The problem to which the invention is directed is solved by means of a water heating system of the type described in the section "Technical Field", moreover, in this system, an electric storage water heater equipped with a thermostat is connected in series to a hot water outlet pipe.

Технический результат достигается в водонагревательной системе с газовым водонагревательным устройством, которое подключено к впускной трубе для холодной воды и к выпускной трубе для горячей воды. Система дополнительно содержит электрический водонагреватель накопительного типа, встроенный по последовательной схеме в выпускную трубу для горячей воды и снабженный термостатом.The technical result is achieved in a water heating system with a gas water heating device, which is connected to an inlet pipe for cold water and to an outlet pipe for hot water. The system further comprises an accumulative type electric water heater integrated in a serial circuit into an exhaust pipe for hot water and equipped with a thermostat.

Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства или снаружи его.An electric water heater may be installed inside or outside the gas water heater.

Накопительная емкость электрического водонагревателя может иметь накопительный объем менее 20 л.The storage capacity of an electric water heater may have a storage volume of less than 20 liters.

Электрический водонагреватель может быть установлен внутри газового водонагревательного устройства с возможностью поглощать и использовать тепло, выделяемое, но неиспользуемое указанным устройством.An electric water heater can be installed inside a gas water heating device with the ability to absorb and use the heat generated but not used by the specified device.

Электрический водонагреватель, установленный внутри газового водонагревательного устройства, может быть снабжен теплопроводным элементом, введенным в зону горения указанного устройства.An electric water heater installed inside the gas water heating device may be provided with a heat-conducting element introduced into the combustion zone of the specified device.

Накопительная емкость электрического водонагревателя может быть покрыта теплоизоляционным материалом.The storage capacity of an electric water heater can be coated with insulating material.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее изобретение поясняется со ссылками на чертежи, из которых фиг.1 иллюстрирует газовое водонагревательное устройство с электрическим водонагревателем по изобретению, подключенным снаружи, а фиг.2 иллюстрирует газовое водонагревательное устройство со встроенным электрическим водонагревателем по изобретению.The invention is further explained with reference to the drawings, of which Fig. 1 illustrates a gas water heater with an electric water heater according to the invention connected externally, and Fig. 2 illustrates a gas water heater with a built-in electric water heater according to the invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1, как вариант, показано газовое проточное водонагревательное устройство 1, имеющее впускную трубу 2 для холодной воды и выпускную трубу 3 для горячей воды. В выпускную трубу 3 снаружи встроен по последовательной схеме электрический водонагреватель 4 по изобретению. Данный водонагреватель 4 имеет электрический разъем 8, подключенный к проводам от нагревательного элемента, а также термостат 5, который детектирует температуру воды в буферной емкости и соответствующим образом управляет нагревательными элементами. Электрический водонагреватель 4 согласно фиг.1 встроен в выпускную трубу 3 для горячей воды на участке, расположенном снаружи газового проточного водонагревательного устройства 1, но в непосредственной близости от него. Такое расположение позволяет обеспечить преимущество с точки зрения эффективности использования пространства. Поскольку вследствие своего наружного расположения электрический нагреватель 4 не находится в контакте с существенным количеством доступного избытка тепла, в данном варианте может оказаться целесообразным покрыть емкость нагревателя 4 теплоизоляционным материалом. Предусмотрена возможность разместить нагреватель 4 даже дальше от устройства 1, сместив его по выпускной трубе для горячей воды в сторону места ее забора.Figure 1, as an option, shows a gas flow-through water heating device 1 having an inlet pipe 2 for cold water and an outlet pipe 3 for hot water. An external electric water heater 4 according to the invention is integrated in series in the exhaust pipe 3 from the outside. This water heater 4 has an electrical connector 8 connected to the wires from the heating element, as well as a thermostat 5, which detects the temperature of the water in the buffer tank and accordingly controls the heating elements. The electric water heater 4 according to FIG. 1 is integrated in the exhaust pipe 3 for hot water in a portion located outside the gas flow heating device 1, but in the immediate vicinity thereof. This arrangement provides an advantage in terms of space efficiency. Since, due to its external location, the electric heater 4 is not in contact with a significant amount of the available excess heat, in this embodiment it may be appropriate to cover the tank of the heater 4 with heat-insulating material. It is possible to place the heater 4 even further from the device 1, having displaced it along the outlet pipe for hot water towards the place of its intake.

В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, электрический водонагреватель установлен внутри газового проточного водонагревательного устройства 1. Преимущество такого расположения заключается в том, что отпадает необходимость удлинять или разбирать выпускную трубу для горячей воды. Другое достоинство данного варианта может проявиться в том случае, когда надлежащие конструкция и компоновка позволяют буферной накопительной емкости электрического водонагревателя 4 использовать выделяющееся в газовом проточном водонагревательном устройстве тепло, не используемое другим образом. Для этой цели предусмотрена возможность применения теплопроводного элемента 6, введенного в зону 7 горения. Посредством переноса тепла этот элемент осуществляет предварительный нагрев объема воды, содержащегося в электрическом водонагревателе 4, тем самым уменьшая количество электрической энергии, необходимое для нагрева этого объема до минимальной заданной температуры. Такой нагрев проводят регулируемым образом, т.е. термостат 5 содержит ту же воду, что и в водонагревателе 4, точнее в его буферной емкости.In another embodiment of the invention shown in FIG. 2, an electric water heater is installed inside the gas instantaneous water heating device 1. The advantage of this arrangement is that there is no need to extend or disassemble the hot water outlet pipe. Another advantage of this option may occur when the proper design and layout allow the buffer storage tank of the electric water heater 4 to use the heat released in the gas instantaneous water heating device that is not used in any other way. For this purpose, it is possible to use a heat-conducting element 6 introduced into the combustion zone 7. By means of heat transfer, this element pre-heats the volume of water contained in the electric water heater 4, thereby reducing the amount of electric energy required to heat this volume to the minimum predetermined temperature. Such heating is carried out in a controlled manner, i.e. the thermostat 5 contains the same water as in the water heater 4, more precisely in its buffer tank.

Для электрического водонагревателя 4, выполняющего функцию буферной емкости, достаточно выбрать небольшую емкость для воды, поскольку данная емкость служит, в основном, для компенсации температурной инерционности и перегрева воды со стороны отдельного газового водонагревателя или комбинированного проточного водонагревательного устройства 1. В связи с этим обычно достаточно использовать буферную емкость с накопительным объемом менее 20 л, например с объемом 5-15 л. Даже при таких объемах буферной емкости в месте забора воды обеспечивается вполне установившаяся температура воды, которую можно регулировать термостатом 5 электрического водонагревателя 4. Кроме того, данный водонагреватель 4 нагревает систему и в период после забора воды, поэтому достаточно иметь емкость небольшого размера. Предусмотрена возможность выбрать эту температуру на относительно низком уровне, однако, в таком варианте не будет предотвращаться возможная ситуация, в которой к месту забора воды подойдет также гораздо более горячая вода, поданная с некоторым запаздыванием газовым водонагревательным устройством 1. Когда кран в месте забора воды перекрыт, вода, остающаяся в емкости электрического водонагревателя 4, по сравнению с уровнем, заданным термостатом 5, будет иметь более высокую температуру. В этом случае до тех пор, пока вода в буферной емкости не охладится, электрический нагрев не нужен. Таким образом, появляется возможность обеспечить функционирование с благоприятным расходом энергии и безвредное для окружающей среды.For an electric water heater 4 acting as a buffer tank, it is sufficient to choose a small water tank, since this tank serves mainly to compensate for the temperature inertia and water overheating by a separate gas water heater or a combined instantaneous water heater 1. In this connection, it is usually sufficient use a buffer tank with a storage volume of less than 20 liters, for example with a volume of 5-15 liters. Even with such volumes of buffer capacity, a well-established temperature of the water is provided at the point of water intake, which can be regulated by thermostat 5 of the electric water heater 4. In addition, this water heater 4 heats the system even after the water intake, so it is enough to have a small capacity. It is possible to select this temperature at a relatively low level, however, in such an option, a possible situation will not be prevented in which much hotter water, supplied with some delay by the gas water heater, will also approach the water intake point 1. When the tap at the water intake site is closed , the water remaining in the tank of the electric water heater 4, compared with the level set by the thermostat 5, will have a higher temperature. In this case, until the water in the buffer tank is cooled, electric heating is not needed. Thus, it becomes possible to ensure functioning with a favorable energy consumption and environmentally friendly.

Используя систему по изобретению, можно обеспечить возможность забора горячей воды в случае отсутствия газа или силового электрического тока. Кроме того, устраняется нежелательное запаздывание газового нагрева воды, причем при более благоприятных экономических показателях. Такой позитивный эффект связан с тем, что как в случае единичного водонагревателя, так и для комбинированных проточных водонагревательных систем вода, содержавшаяся в буферной емкости электрического водонагревателя, компенсирует замедленное изменение температуры или перегрев. Буферная емкость электрического водонагревателя, имеющая относительно небольшие размеры, увеличивает габариты только в незначительной степени и расходует немного электрической энергии. В случае объединения с газовым водонагревательным устройством в единое целое для буферной емкости существенная теплоизоляция не требуется.Using the system according to the invention, it is possible to provide the possibility of intake of hot water in the absence of gas or power electric current. In addition, the unwanted delay of gas heating of water is eliminated, moreover, with more favorable economic indicators. Such a positive effect is due to the fact that both in the case of a single water heater and for combined instantaneous water heating systems, the water contained in the buffer tank of an electric water heater compensates for a delayed temperature change or overheating. The buffer capacity of an electric water heater, having a relatively small size, increases the size only to a small extent and consumes a little electric energy. In the case of combining with a gas water heating device as a whole, a significant thermal insulation is not required for the buffer tank.

Перечень обозначенийNotation list

1 - газовое водонагревательное устройство1 - gas water heating device

2 - впускная труба для холодной воды2 - inlet pipe for cold water

3 - выпускная труба для горячей воды3 - exhaust pipe for hot water

4 - электрический водонагреватель4 - electric water heater

5 - термостат5 - thermostat

6 - теплопроводный элемент6 - heat-conducting element

7 - зона горения7 - combustion zone

8 - электрический разъем8 - electrical connector

Claims

1. A water heating system with a gas water heating device (1), which is connected to an inlet pipe (2) for cold water and to an outlet pipe (3) for hot water, characterized in that it further comprises an electric storage water heater (4) built-in serial circuit into the exhaust pipe (3) for hot water and equipped with a thermostat (5).

2. The system according to claim 1, characterized in that the electric water heater (4) is installed inside the gas water heating device (1).

3. The system according to claim 1, characterized in that the electric water heater (4) is installed outside the gas water heating device (1).

4. The system according to claim 1, characterized in that the storage capacity of the electric water heater (4) has a storage volume of less than 20 liters.

5. The system according to claim 2, characterized in that the electric water heater (4) is installed inside the gas water heating device (1) with the ability to absorb and use the heat generated but not used by the specified device.

6. The system according to claim 5, characterized in that the electric water heater (4) is installed inside the gas water heating device (1) and is equipped with a heat-conducting element (6) introduced into the combustion zone of the specified device (1).

7. The system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the storage capacity of the electric water heater (4) is coated with a heat-insulating material.