RU2779802C1

RU2779802C1 - Heating apparatus

Info

Publication number: RU2779802C1
Application number: RU2021126623A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Панов; Андрей Алексеевич Носков
Original assignee: Владимир Викторович Панов; Андрей Алексеевич Носков
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2022-09-13

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to water heating apparatus and is applicable for producing heat in various production processes associated with liquid heating or room heating. Heating apparatus comprises a metal body configured to be filled with a liquid heat carrier in the form of water, provided with an electric heater with a temperature controller and a timer. The body is made of two L-shaped containers and one container shaped as a rectangular parallelepiped, interconnected forming a single common container. The two L-shaped containers herein are interconnected by the end parts of the short sides, forming a cavity in the lower front face part of the body, wherein a heater in the form of an electric fireplace is built into said cavity. A fan is installed between the body and the heater in the form of an electric fireplace. An easily removable horizontal transverse divider is located on the inside in the upper part of the body. The electric heaters are made flow-type, in the form of heating elements; are installed at the bottom of each L-shaped container and secured on the face side of the body so that each element can be independently controlled by the temperature controller, the timer, or from a cell phone via a smart home system. Input/output connectors are made on the body for connecting external heating sources.

EFFECT: expanded scope of operating capabilities, areas of use, productivity, and effectiveness.

3 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области удовлетворения потребностей человека, а именно к устройствам нагрева воды, и может найти применение для получения тепла в различных технологических процессах, связанных с нагревом жидкости, обогревом помещений.The invention relates to the field of meeting human needs, namely to devices for heating water, and can be used to produce heat in various technological processes associated with heating a liquid, space heating.

Известно устройство для нагрева (RU 2051534, F24BB 1/22, 1/18, 1/183, A47K 3/22, 27.12.19995 г.), содержащее емкость для воды, в которой расположен нагреватель, соединенный с источником тепла, при этом емкость для воды выполнена Г-образной.A device for heating is known (RU 2051534, F24BB 1/22, 1/18, 1/183, A47K 3/22, 12/27/19995), containing a water tank in which a heater is located connected to a heat source, while the water tank is L-shaped.

Недостатком устройства является низкая производительность работы устройства, обусловленная малой скоростью нагрева воды и длительностью ее нагрева, потери тепла, уходящего вместе с дымом, ограничения в объеме воды, т.е. меньшая скорость обогрева помещения, процесс не автоматизирован.The disadvantage of the device is the low performance of the device, due to the low rate of water heating and the duration of its heating, the loss of heat leaving with the smoke, the limitation in the volume of water, i.e. lower speed of heating the room, the process is not automated.

Наиболее близким аналогом, заявленного изобретения является электрорадиатор-мини-котел (RU 132165 U1, F24D 15/00, опубл. 10.09.2013), содержащий корпус, заполненный жидким теплоносителем, имеющий электрический водонагреватель с терморегулятором, при этом корпус выполнен прямоугольной формы из листового металла, размеры корпуса выбраны с таким расчетом, чтобы поместить в нем максимальное количество теплоносителя из расчета 25 л/м, отапливаемой площади с целью повышения его теплоемкости; электрический водонагреватель с терморегулятором подключен к электрической розетке с встроенным суточным таймером, при этом корпус электрорадиатора-мини-котла снабжен экранирующей шторкой из теплоизоляционного материала для регулирования оптимального теплового потока за счет прикрывания и открывания активной поверхности теплоотдачи радиатора в моменты максимального нагрева и во время постепенного остывания его при отключенном электрическом водонагревателе.The closest analogue of the claimed invention is an electric radiator-mini-boiler (RU 132165 U1, F24D 15/00, publ. 09/10/2013), containing a housing filled with a liquid heat carrier, having an electric water heater with a thermostat, while the housing is made of a rectangular shape from a sheet metal, the dimensions of the body are chosen in such a way as to place the maximum amount of coolant in it at the rate of 25 l / m, of the heated area in order to increase its heat capacity; an electric water heater with a thermostat is connected to an electrical outlet with a built-in daily timer, while the body of the electric mini-boiler is equipped with a shielding shutter made of heat-insulating material to regulate the optimal heat flow by covering and opening the active heat transfer surface of the radiator at the moments of maximum heating and during gradual cooling when the electric water heater is off.

Недостатками прототипа являются низкая тепло эффективность при увеличении объема теплоносителя за счет увеличения длины прототипа, связанная с образованием застойных температурных зон теплоносителя и ограниченные эксплуатационные возможности (S=11 м², L=2 м; S=25 м², L=4 м).The disadvantages of the prototype are low thermal efficiency with an increase in the volume of the coolant by increasing the length of the prototype, associated with the formation of stagnant temperature zones of the coolant and limited operational capabilities (S=11 m ² , L=2 m; S=25 m ² , L=4 m) .

Технический результат предполагаемого изобретения выражается в расширении эксплуатационных возможностей, области использования, производительности и эффективности использования указанного изобретения.The technical result of the proposed invention is expressed in the expansion of operational capabilities, scope, performance and efficiency of the use of the specified invention.

Технический результат достигается тем, что в устройстве нагрева, содержащем металлический корпус, выполненный с возможностью заполнения жидким теплоносителем в виде воды, имеющий электронагреватель с терморегулятором и таймером при этом корпус выполнен из двух Г-образных емкостей и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда, соединенных между собой с образованием одной общей емкости, причем две Г-образные емкости соединены между собой торцевыми частями коротких сторон с образованием в нижней лицевой передней части корпуса полости, в которую встроен нагреватель в виде электрокамина, при этом между корпусом и нагревателем в виде электрокамина установлен вентилятор, при этом внутри корпуса в верхней его части расположена легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка, электронагреватели выполнены проточными, в виде ТЭНов, установлены внизу каждой Г-образной емкости и закреплены на лицевой стороне корпуса с возможностью независимого управления каждого ТЭНа терморегулятором, таймером или с сотового телефона через систему «умный дом», при этом на корпусе выполнены разъемы вход/выход для подключения внешних источников отопления, на верху корпуса расположена легкосъемная крышка; корпус облицован декоративным материалом в виде керамогранита.The technical result is achieved by the fact that in a heating device containing a metal case configured to be filled with a liquid heat carrier in the form of water, having an electric heater with a thermostat and a timer, while the case is made of two L-shaped containers and one container in the form of a rectangular parallelepiped connected between with the formation of one common container, and two L-shaped containers are interconnected by the end parts of the short sides with the formation in the lower front part of the housing of a cavity into which a heater in the form of an electric fireplace is built, while a fan is installed between the housing and the heater in the form of an electric fireplace, at the same time, an easily removable horizontal transverse partition is located inside the housing in its upper part, the electric heaters are made flow-through, in the form of heating elements, installed at the bottom of each L-shaped container and fixed on the front side of the housing with the possibility of independent control of each heating element by a thermostat, t with an aimer or from a cell phone through the “smart home” system, while the housing has input / output connectors for connecting external heating sources, an easily removable cover is located on the top of the housing; the body is lined with decorative material in the form of porcelain stoneware.

Изобретение поясняется чертежами, где The invention is illustrated by drawings, where

Фиг. 1 - Вид общей емкости; Fig. 1 - View of the total capacity;

Фиг. 2 - Схема расположения емкостей; Fig. 2 - Layout of tanks;

Фиг. 3 - общая схема устройства нагрева; Fig. 3 - general scheme of the heating device;

Фиг. 4 - Вид А схемы устройства нагрева; Fig. 4 - View A of the scheme of the heating device;

Фиг. 5 - Схемы тепловых потоков устройства нагрева; Fig. 5 - Schemes of heat flows of the heating device;

Фиг. 6 - Схема циркуляции воды при работе одного ТЭНА; Fig. 6 - Scheme of water circulation during the operation of one heating element;

Фиг. 7 - Схемы подключения вспомогательного элемента (змеевик) устройства нагрева;Fig. 7 - Schemes for connecting the auxiliary element (coil) of the heating device;

Фиг. 8 - Схемы подключения вспомогательного элемента (лежанка) устройства нагрева;Fig. 8 - Wiring diagrams for the auxiliary element (bed) of the heating device;

Фиг. 9 - Схемы подключения вспомогательного элемента (вертикальная тепловая панель) устройства нагрева;Fig. 9 - Wiring diagrams for the auxiliary element (vertical thermal panel) of the heating device;

Фиг. 10 - Фото действующего устройства нагрева.Fig. 10 - Photo of the operating heating device.

Устройство нагрева (Фиг. 1) содержит металлический корпус 1, выполненный из двух Г-образных емкостей 2 (Фиг. 2) и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 (Фиг. 2) соединенных между собой с образованием одной общей емкости 4, наполненной водой 5 (Фиг. 3). В корпусе 1, в нижней части каждой Г-образной емкости 2 и емкости прямоугольного параллелепипеда 3 установлены электронагреватели 6 (Фиг. 3), выполненные проточными в виде ТЭНов с блоком управления 7, содержащим терморегулятор, таймер или систему «умный дом» для управления устройством нагрева с сотового телефона, как одним, так и обоими электронагревателями 6 по заданной программе или в ручном режиме. Возможна работа одним электронагревателем 6 (Фиг. 6). В данном случае застойных зон в виде отсутствия движения воды 5 нет, весь объем воды устройства греется равномерно, так как в нижней части перетекание воды 5 осуществляется по прямоугольному параллелепипеду 3.The heating device (Fig. 1) contains a metal case 1 made of two L-shaped containers 2 (Fig. 2) and one container in the form of a rectangular parallelepiped 3 (Fig. 2) interconnected to form one common container 4 filled with water 5 (Fig. 3). In the housing 1, in the lower part of each L-shaped container 2 and the container of a rectangular parallelepiped 3, electric heaters 6 (Fig. 3) are installed, made in the form of flow heaters with a control unit 7 containing a thermostat, a timer or a “smart home” system to control the device heating from a cell phone, both with one and both electric heaters 6 according to a given program or in manual mode. It is possible to work with one electric heater 6 (Fig. 6). In this case, there are no stagnant zones in the form of a lack of movement of water 5, the entire volume of water in the device is heated evenly, since in the lower part the flow of water 5 is carried out along a rectangular parallelepiped 3.

В верхней части корпуса 1 с зазорами 8 (Фиг. 3) расположена легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка 9, предназначенная для разделения движения тепловых потоков 10 воды 5 (Фиг. 5, Фиг. 6) с целью быстрого прогрева нижней части устройства по сравнению с верхней. Легкосъемная горизонтальная поперечная перегородка 9 может иметь отверстия для более равномерного распределения движения тепловых потоков 10. Сверху корпуса 1 установлена крышка 11.In the upper part of the body 1 with gaps 8 (Fig. 3) there is an easily removable horizontal transverse partition 9 designed to separate the movement of heat flows 10 of water 5 (Fig. 5, Fig. 6) in order to quickly warm up the lower part of the device compared to the top. Easily removable horizontal transverse partition 9 can have holes for a more uniform distribution of the movement of heat flows 10. A cover 11 is installed on top of the body 1.

Снаружи в нижней передней части корпуса 1 (Фиг. 3 и Фиг. 4) между стенок Г-образных емкостей 2 и стенкой прямоугольного параллелепипеда 3 встроен нагреватель 12 в виде электрокамина, который может быть конвектором, инфракрасным излучателем или спиртовой горелкой. При этом если нагревателей 12 два или более, то они могут иметь разную мощность. Между корпусом 1 и нагревателем 12 может быть установлен вентилятор 13, а для подключения внешних теплоотводящих элементов (Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9), таких как радиатор отопления или змеевик 14, горизонтальная тепловая панель типа «лежанка» 15, вертикальная тепловая панель 16 на корпусе 1 смонтированы верхний и нижний разъемы 17. К разъемам 17 может быть подключен душ (на схеме не показано), или через разъем 17 может производиться отбор воды 5 для бытовых нужд. Снаружи, корпус 1 облицован декоративным материалом 18 в виде панелей (керамогранит), изразцами для придания эстетичного вида устройству и перераспределения тепла на более длительное время за счет создания воздушной прослойки между стенками корпуса 1 и декоративным материалом 18 (Фиг. 3, Фиг. 4).Outside, in the lower front part of the body 1 (Fig. 3 and Fig. 4), between the walls of the L-shaped containers 2 and the wall of the rectangular parallelepiped 3, a heater 12 is built in the form of an electric fireplace, which can be a convector, an infrared emitter or an alcohol burner. Moreover, if there are two or more heaters 12, they may have different power. A fan 13 can be installed between the housing 1 and the heater 12, and to connect external heat-removing elements (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9), such as a heating radiator or a coil 14, a horizontal thermal panel of the "couch" type 15, vertical The thermal panel 16 on the housing 1 has upper and lower connectors 17. A shower can be connected to the connectors 17 (not shown in the diagram), or water 5 can be taken through the connector 17 for domestic needs. Outside, the body 1 is lined with decorative material 18 in the form of panels (ceramic granite), tiles to give an aesthetic appearance to the device and redistribute heat for a longer time by creating an air gap between the walls of the body 1 and the decorative material 18 (Fig. 3, Fig. 4) .

Устройство нагрева работает следующим образом. Через верх корпуса 1 при снятой крышке 11 в общую емкость 4 заливается вода 5, которая через зазоры 8 заполняет весь объем общей емкости 4. Вода 5 может заливаться в общую емкость 4 также через верхний разъем 17. Объем заливаемой воды колеблется от 50 литров до 1000 литров в зависимости от величины и требований отапливаемого помещения. Соединение двух Г-образных емкостей 2 и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 между собой с образованием одной общей емкости позволит увеличить объем нагреваемой воды 5, что позволит отапливать помещение большей площади, и температура комфорта в помещении будет держаться намного дольше без перегрева помещения. В зависимости от необходимости включается один или два электронагревателя 6, подключенные к напряжению 220 V и нагревается вода 5 до температуры, выставляемой на блоке управления 7 путем выбора температуры обогрева терморегулятором и выбора таймером времени включения и длительности нагрева электронагревателей 6. Затем, достигнув заданной температуры от терморегулятора, электронагреватели 6 выключаются. За это время происходит накопление тепла в воде 5, которого хватает на обогрев отапливаемого помещения и по принципу «русской печи» вода медленно и долго отдает запасенное тепло в отапливаемое помещение. Применение блока управления 7 через терморегулятор, таймер или систему «умный дом» для управления устройством нагрева с сотового телефона возможна экономия тепла при снижении температуры помещения в отсутствии человека, а электронагреватели 6 включается блоком управления до или при приходе человека. Возможно, запасать тепло в устройстве ночью при двух ставочном счетчике, когда плата за отопление снижена. При работе электронагревателей 6 за счет того, что корпус 1, выполненный из двух Г-образных емкостей 2 (Фиг. 2) и одной емкости в форме прямоугольного параллелепипеда 3 (Фиг. 2) соединенных между собой с образованием одной общей емкости 4 обеспечивается движение тепловых потоков 10 воды 5 по всему объему емкости 4 без образования застойных зон (Фиг. 5, Фиг. 6), что ведет к увеличению производительности и эффективности устройства.The heating device works as follows. Through the top of the body 1 with the cover 11 removed, water 5 is poured into the common container 4, which fills the entire volume of the common container 4 through gaps 8. Water 5 can be poured into the common container 4 also through the top connector 17. The volume of water to be filled varies from 50 liters to 1000 liters, depending on the size and requirements of the heated room. The connection of two L-shaped tanks 2 and one tank in the form of a rectangular parallelepiped 3 with each other to form one common tank will increase the volume of heated water 5, which will allow heating a larger area, and the comfort temperature in the room will last much longer without overheating the room. Depending on the need, one or two electric heaters 6 connected to a voltage of 220 V are turned on and water 5 is heated to the temperature set on the control unit 7 by selecting the heating temperature with the thermostat and selecting the timer for switching on and the duration of heating of the electric heaters 6. Then, having reached the set temperature from thermostat, electric heaters 6 are switched off. During this time, there is an accumulation of heat in water 5, which is enough to heat the heated room and, according to the principle of the "Russian stove", the water slowly and for a long time gives off the stored heat to the heated room. The use of the control unit 7 through a thermostat, timer or "smart home" system to control the heating device from a cell phone, it is possible to save heat when the room temperature drops in the absence of a person, and the electric heaters 6 are turned on by the control unit before or when a person arrives. It is possible to store heat in the device at night with two rate counters, when the heating fee is reduced. During the operation of electric heaters 6, due to the fact that the housing 1, made of two L-shaped containers 2 (Fig. 2) and one container in the form of a rectangular parallelepiped 3 (Fig. 2) interconnected to form one common container 4, the movement of thermal flows 10 of water 5 throughout the volume of the tank 4 without the formation of stagnant zones (Fig. 5, Fig. 6), which leads to an increase in the productivity and efficiency of the device.

Установленная в общей емкости 4 горизонтальная поперечная перегородка 9 разделяет движение тепловых потоков 10 воды 5 (Фиг. 5), что способствует более быстрому нагреву воды 5 ниже горизонтальной поперечной перегородки 9 и более медленному выше. Смещение выделение тепла вниз значительно улучшает обогрев помещения в начальный период работы устройства и аккумулированию тепла в последующий период, что снижает потери тепла и увеличивает производительность устройства.A horizontal transverse partition 9 installed in a common tank 4 separates the movement of heat flows 10 of water 5 (Fig. 5), which contributes to faster heating of water 5 below the horizontal transverse partition 9 and slower heating above. Shifting the heat release downwards significantly improves the space heating during the initial period of operation of the device and the accumulation of heat in the subsequent period, which reduces heat loss and increases the performance of the device.

Встроенный в корпус 1 нагреватель 12, выполненный в виде электрокамина при включении одновременно с электронагревателями 6 обеспечивает нагрев находящихся перед ним предметов и человека, создавая комфортные условия на первой стадии работы устройства, когда электронагреватели 6 еще не нагрели до достаточной температуры воду 5 в емкости 4. Нагреватель 12 в виде электрокамина может продолжать работать и после того как вода 5 начнет отдавать тепло в помещение, создавая ощущение комфорта и уюта находящихся перед электрокамином людей и обогревая пространство перед устройством. Указанное применение нагревателя 12 в виде электрокамина расширяет эксплуатационные возможности устройства. Для увеличения теплоотдачи от нижней части устройства включается вентилятор 13. Например, в указанном устройстве нагрева нагреватели 12 могут быть мощностью 2 кВт и 4 кВт, которыми можно быстро подсушить и подогреть воздух помещения в зимнее время, даже в том случае если в общей емкости 4 отсутствует вода 5.The heater 12 built into the housing 1, made in the form of an electric fireplace, when turned on simultaneously with the electric heaters 6, provides heating of the objects and the person in front of it, creating comfortable conditions at the first stage of the device operation, when the electric heaters 6 have not yet heated the water 5 in the tank 4 to a sufficient temperature. The heater 12 in the form of an electric fireplace can continue to work even after the water 5 begins to give off heat to the room, creating a feeling of comfort and coziness for people in front of the electric fireplace and heating the space in front of the device. The specified use of the heater 12 in the form of an electric fireplace expands the operational capabilities of the device. To increase heat transfer from the lower part of the device, the fan 13 is turned on. For example, in the specified heating device, the heaters 12 can be 2 kW and 4 kW, which can quickly dry and warm the room air in winter, even if there is no common tank 4 water 5.

При необходимости обогрева помещения соседнего с помещением, где установлено устройство к корпусу 1 через разъемы 17 подключают внешние теплоотводящие элементы (Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9), радиатор отопления, выполненный например, в форме змеевика 14 (Фиг. 6), или горизонтальную панель 15 (Фиг. 7) типа «лежанка русской печи», или вертикальную тепловую панель 16 (Фиг. 8). При этом циркуляция воды по змеевику 14, горизонтальной панели 15, или вертикальной тепловой панели 16 происходит «самотеком», остывшая вода 5 в тепловых панелях 15,16 течет вниз устройства, горячая вода в верхней части устройства перетекает в змеевик или тепловую панель 15. Сама тепловая панель 15 должна находиться не выше верхнего и не ниже нижнего уровня воды 5 в устройстве, при этом расширитель не нужен. Тепловые панели 15, 6 могут сниматься в тепловое время или устанавливаться когда не хватает мощности обогреть помещение одним устройством. Следует учитывать, что с подключением тепловых панелей 15,16 увеличивается объем нагреваемой воды, что приводит к увеличению производительности устройства (Фиг. 5). При необходимости, к корпусу 1 через разъемы 17 подключают трубопровод для использования нагретой воды 5 для бытовых нужд, например душ, (на фигурах не указан). Устройство может быть использовано для охлаждения помещения, например, в жаркое время года путем заливки в емкость 4 холодной воды 5, например, из колодца для снижения температуры помещения. При открывании крышки 11 обеспечивается испарение воды 5 из емкости 4, тем самым устройство используется для поддержания комфортной влажности помещения. Пример выполнения устройства нагрева показан на Фиг. 10.If it is necessary to heat the room adjacent to the room where the device is installed, external heat-removing elements (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9) are connected to the housing 1 through the connectors 17, a heating radiator made, for example, in the form of a coil 14 (Fig. 6) , or a horizontal panel 15 (Fig. 7) of the "bed of the Russian stove", or a vertical thermal panel 16 (Fig. 8). In this case, the circulation of water through the coil 14, the horizontal panel 15, or the vertical thermal panel 16 occurs by "gravity", the cooled water 5 in the thermal panels 15,16 flows down the device, hot water in the upper part of the device flows into the coil or thermal panel 15. Itself the thermal panel 15 should be no higher than the upper and not lower than the lower water level 5 in the device, while the expander is not needed. Thermal panels 15, 6 can be removed during thermal time or installed when there is not enough power to heat the room with one device. It should be borne in mind that with the connection of thermal panels 15,16, the volume of heated water increases, which leads to an increase in the performance of the device (Fig. 5). If necessary, a pipeline is connected to the housing 1 through the connectors 17 to use heated water 5 for domestic needs, for example, a shower (not shown in the figures). The device can be used to cool the room, for example, in the hot season by pouring cold water 5 into the container 4, for example, from a well to reduce the temperature of the room. When the lid 11 is opened, water 5 evaporates from the container 4, thereby the device is used to maintain a comfortable room humidity. An example of the heating device is shown in Fig. ten.

Таким образом, предлагаемое устройство нагрева позволяет расширить эксплуатационные возможности, область использования, производительность и эффективность использования указанного устройства.Thus, the proposed heating device allows you to expand the operational capabilities, scope, performance and efficiency of the use of the specified device.

Claims

1. A heating device containing a metal housing configured to be filled with a liquid heat carrier in the form of water, having an electric heater with a thermostat and a timer, characterized in that the housing is made of two L-shaped containers and one container in the form of a rectangular parallelepiped connected to each other with the formation of one common container, and two L-shaped containers are interconnected by the end parts of the short sides with the formation in the lower front part of the body of the cavity, into which the heater in the form of an electric fireplace is built, while a fan is installed between the body and the heater in the form of an electric fireplace, while inside the case in its upper part there is an easily removable horizontal transverse partition, electric heaters are made as flow-through heaters, installed at the bottom of each L-shaped container and fixed on the front side of the case with the possibility of independent control of each heater by a thermostat, timer or from a cell phone on through the “smart home” system, while the input / output connectors for connecting external heating sources are made on the body.

2. The device according to claim 1, characterized in that an easily removable cover is located on the top of the housing.

3. The device according to claim 1, characterized in that the body is lined with decorative material in the form of porcelain stoneware.