SK9745Y1 - Modular PTC electric heater - Google Patents
Modular PTC electric heater Download PDFInfo
- Publication number
- SK9745Y1 SK9745Y1 SK108-2022U SK1082022U SK9745Y1 SK 9745 Y1 SK9745 Y1 SK 9745Y1 SK 1082022 U SK1082022 U SK 1082022U SK 9745 Y1 SK9745 Y1 SK 9745Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- module
- electric heater
- modular
- ptc electric
- modules
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
- F24H1/102—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
- F24H1/121—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
- F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
- F24H1/142—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
- F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
- F24H1/202—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply with resistances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/001—Guiding means
- F24H9/0015—Guiding means in water channels
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/04—Waterproof or air-tight seals for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
- H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Predložené technické riešenie sa týka elektrického ohrievača teplonosnej kvapaliny, najmä vody alebo zmesi vody s nemrznúcou kvapalinou, ktorá je vedená v uzavretom okruhu vykurovacieho systému budov. Technické riešenie sa týka najmä pomocného (záložného) elektrického ohrievača vo vykurovacích systémoch s tepelným čerpadlom.The presented technical solution concerns an electric heater of a heat-carrying liquid, in particular water or a mixture of water with antifreeze liquid, which is conducted in a closed circuit of the heating system of buildings. The technical solution mainly concerns the auxiliary (backup) electric heater in heating systems with a heat pump.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
Súčasné ekologické koncepty vykurovania budov využívajú systémy tepelného čerpadla, v ktorých sa teplo odoberá z vonkajšieho prostredia. Systémy tepelného čerpadla bývajú doplnené ďalším zdrojom ohrevu napríklad solárnym ohrevom alebo pomocným (záložným) elektrickým ohrievačom, prípadne kombináciou niekoľkých zdrojov ohrevu.Current ecological building heating concepts use heat pump systems in which heat is taken from the outside environment. Heat pump systems are usually supplemented with another heating source, for example solar heating or an auxiliary (backup) electric heater, or a combination of several heating sources.
Pomocný (záložný) elektrický ohrievač je v systémoch tepelného čerpadla využitý najmä vtedy, keď teplo odobraté z vonkajšieho prostredia nie je dostatočné na komfortné vykurovanie a/alebo ohrev teplej úžitkovej vody, najmä v zimných mesiacoch. Zároveň elektrický ohrievač zabraňuje aj zamrznutiu teplonosného média.An auxiliary (backup) electric heater is used in heat pump systems especially when the heat taken from the outside environment is not sufficient for comfortable heating and/or heating of domestic hot water, especially in the winter months. At the same time, the electric heater also prevents freezing of the heat-carrying medium.
V známych pomocných elektrických ohrievačoch sú vyhrievacie prvky vytvorené ako odporové vyhrievacie prvky (tyče, špirály). Vyhrievacia špirála sa ohrieva až na teplotu 850 °C, čo môže spôsobiť prehriatie priľahlých častí, ak teplota zdroja ohrevu nie je vhodne riadená alebo monitorovaná. Aby sa predišlo tepelným škodám spôsobeným teplotami týchto zdrojov ohrevu, ktoré sú výrazne vyššie ako teplota kvapaliny, ktorá sa má ohrievať, je potrebný nákladný bezpečnostný koncept.In known auxiliary electric heaters, the heating elements are designed as resistance heating elements (rods, spirals). The heating coil heats up to 850°C, which can cause overheating of adjacent parts if the temperature of the heating source is not properly controlled or monitored. In order to avoid thermal damage caused by the temperatures of these heating sources, which are significantly higher than the temperature of the liquid to be heated, an expensive safety concept is required.
Elektrické ohrievače s odporovými špirálami sú opísané napríklad v dokumentoch EP3910260 A1, EP3869118 A1 a EP3037741 A1.Electric heaters with resistance coils are described for example in documents EP3910260 A1, EP3869118 A1 and EP3037741 A1.
Alternatívou elektrických ohrievačov s odporovými špirálami sú v stave techniky známe elektrické ohrievače s PTC (Positive Temperature Coeficient) vyhrievacími prvkami, ktorých použitie je výhodné najmä vďaka tomu, že teplota vyhrievacieho elementu nepresahuje 300 °C, alebo aj menej, podľa konkrétneho vyhotovenia PTC vyhrievacieho prvku.An alternative to electric heaters with resistance coils are electric heaters with PTC (Positive Temperature Coefficient) heating elements known in the state of the art, the use of which is advantageous mainly due to the fact that the temperature of the heating element does not exceed 300 °C, or even less, depending on the specific design of the PTC heating element .
PTC prvky sú prvky, ktoré sú elektricky vodivé pri nízkych teplotách, ale po dosiahnutí určitej teplotnej bariéry elektrická vodivosť prudko klesá. Pri náraste teploty PTC prvku teda vzrastie jeho odpor. Využíva sa negatívna spätná väzba, pôsobiaca pri vlastnom ohreve PTC prvku v dôsledku prechádzajúceho prúdu. Pri napájaní zo zdroja konštantného napätia to spôsobí pokles výkonu na PTC prvku, čo pôsobí proti ďalšiemu rastu teploty. Výsledkom je jednoduché vyhrievanie so stabilizáciou teploty vyhrievaného priestoru.PTC elements are elements that are electrically conductive at low temperatures, but after reaching a certain temperature barrier, the electrical conductivity drops sharply. As the temperature of the PTC element increases, its resistance increases. Negative feedback is used, acting during the self-heating of the PTC element due to the passing current. When powered from a constant voltage source, this will cause a drop in power on the PTC element, which counteracts further temperature rise. The result is simple heating with stabilization of the temperature of the heated space.
Existujúce PTC zariadenia na ohrev kvapaliny (na použitie najmä v automobiloch) vo všeobecnosti obsahujú PTC vykurovací článok so štruktúrou prenosu tepla, ktorá je typicky veľmi zložitá, a preto má nevýhody, ako je nízka rýchlosť prenosu tepla a nerovnomerný prenos tepla. Aj modulárne riešenia umožňujúce rozšírenie výkonu ohrievača sú zložité a na ohrev vo vykurovacích systémoch nepoužiteľné. Takéto zariadenia sú napríklad opísané v dokumente EP2792211 A1.Existing PTC liquid heating devices (mainly for use in automobiles) generally include a PTC heating element with a heat transfer structure that is typically very complex and therefore has disadvantages such as low heat transfer rate and uneven heat transfer. Even modular solutions allowing expansion of the heater's performance are complex and unusable for heating in heating systems. Such devices are for example described in document EP2792211 A1.
Dokument WO2021/014432 opisuje elektrický kazetový vykurovací prvok, ktorý je jednoduchší z konštrukčného a funkčného hľadiska, elektrický vykurovací prvok obsahuje aspoň jednu rúrkovú kazetu obsahujúcu aspoň jeden PTC rezistor v nej, ďalej obsahuje hliníkový alebo zliatinový blok prelisovaný tlakovým liatím okolo uvedenej aspoň jednej pancierovej rúrkovej kazety, pričom povlaková vrstva z plastového materiálu je nanesená okolo uvedeného hliníkového bloku.Document WO2021/014432 describes an electric cartridge heating element which is simpler in terms of design and function, the electric heating element comprises at least one tubular cartridge containing at least one PTC resistor therein, further comprising an aluminum or alloy block pressed by die casting around said at least one armored tubular cassettes, while a coating layer of plastic material is applied around said aluminum block.
Kazetové vykurovacie prvky podobnej konštrukcie optimalizujú prenos tepla na zabezpečenie rovnomerného ohrevu a používajú sa aj na ohrev veľmi malých objemov so špecifickým výkonom a s vysokými teplotami. Konštrukcia plášťa z nehrdzavejúceho materiálu (hliníka, hliníkovej zliatiny alebo ocele) s jedným koncom uzavretým a napájacími vodičmi vychádzajúcimi z druhého konca zjednodušuje inštaláciu a elektrické pripojenie.Cassette heating elements of a similar design optimize heat transfer to ensure uniform heating and are also used for heating very small volumes with specific power and high temperatures. The stainless steel (aluminum, aluminum alloy or steel) shell construction with one end closed and power leads coming out of the other end simplifies installation and electrical connection.
Elektrický záložný ohrievač pre systémy tepelného čerpadla má poskytovať výkony spravidla od 5 kW do 12 kW. Komerčne vyrábaný kazetový vykurovací prvok poskytuje výkon spravidla do 450 W. Je zrejmé, že na dosiahnutie požadovaného celkového výkonu bude potrebné použitie viacerých kazetových PTC vykurovacích prvkov vhodne usporiadaných tak, aby energia ohrevu bola odovzdávaná čo najefektívnejšie.The electric back-up heater for heat pump systems should generally provide outputs from 5 kW to 12 kW. A commercially produced cassette heating element usually provides a power of up to 450 W. It is obvious that in order to achieve the required total power, it will be necessary to use several cassette PTC heating elements suitably arranged so that the heating energy is transferred as efficiently as possible.
Odporové špirály použité v predošlej generácii záložných elektrických ohrievačov sa dali usporiadať jednoduchým spôsobom do valcového výmenníka a nevyžadovali pri navyšovaní výkonu záložného ohrievača ďalšie zväčšovanie rozmerov, t. j. pre všetky výkonové rady bolo možné použiť jeden rozmer výmenníka.The resistance coils used in the previous generation of back-up electric heaters could be arranged in a simple way in a cylindrical exchanger and did not require a further increase in dimensions when increasing the power of the back-up heater, i.e. j. it was possible to use one exchanger dimension for all performance ranges.
Použitie kazetových PTC vyhrievacích prvkov vyžaduje iné priestorové usporiadanie ohrievacích prvkov vo výmenníku.The use of cassette PTC heating elements requires a different spatial arrangement of the heating elements in the exchanger.
Cieľom predkladaného technického riešenia je navrhnúť PTC elektrický ohrievač s vysokou mierou výkonovej a rozmerovej variability s použitím kazetového vyhrievacieho PTC prvku. Tento cieľ sa dosiahne modulárnou zostavou s možnosťou rozšírenia. PTC elektrický ohrievač menšieho výkonu bude mať menšie rozmery než výkonnejší PTC elektrický ohrievač. Modulárna zostava bude ľahko rozšíriteľná, pričom bude zabezpečená požadovaná vodotesnosť zostavy.The aim of the presented technical solution is to design a PTC electric heater with a high degree of performance and dimensional variability using a cassette heating PTC element. This goal is achieved by a modular assembly with the possibility of expansion. A lower power PTC electric heater will have smaller dimensions than a more powerful PTC electric heater. The modular assembly will be easily expandable, while the required waterproofing of the assembly will be ensured.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Rozšíriteľný modulárny PTC elektrický ohrievač je zostavený zo samostatných modulov, ktoré sa jednoducho prepoja vodotesným spojom pomocou spojovacieho dielu vybaveného tesnením. Všetky moduly majú rovnakú konštrukciu.The expandable modular PTC electric heater is assembled from separate modules that are simply connected by a watertight joint using a joint equipped with a gasket. All modules have the same construction.
Modul je vyhotovený ako valcová alebo kvádrová (sploštená) nádoba s dutinou vodotesne uzavretou dvoma prírubami alebo zátkami. Modul má rúrkový vstupný otvor a rúrkový výstupný otvor, oba otvory sú prepojené s dutinou.The module is designed as a cylindrical or cuboidal (flattened) container with a cavity sealed watertight by two flanges or plugs. The module has a tubular inlet and a tubular outlet, both openings are connected to the cavity.
Na každom module je aspoň na jednej prírube (alebo zátke) pripevnený aspoň jeden PTC kazetový vyhrievací prvok vybavený plášťom z nehrdzavejúceho materiálu (napríklad hliníka, hliníkovej zliatiny alebo ocele) s jedným koncom uzavretým a napájacími vodičmi vychádzajúcimi z druhého konca. Plášť vyhrievacieho prvku môže byť výhodne potiahnutý izolačným plastovým materiálom.On each module, at least one PTC cartridge heating element is mounted on at least one flange (or plug) and equipped with a jacket of stainless material (such as aluminum, aluminum alloy or steel) with one end closed and power leads coming out of the other end. The jacket of the heating element can advantageously be coated with an insulating plastic material.
Vyhotovenie plášťa nevyžaduje žiadnu dodatočnú izoláciu plášťa pri inštalácii do dutiny modulu.The construction of the jacket does not require any additional insulation of the jacket when installed in the module cavity.
Kazetový PTC vyhrievací prvok môže byť vybavený prostriedkami na upevnenie v prírube (alebo v zátke), upevnenie PTC vyhrievacieho prvku k prírube nie je podrobne opísané, nakoľko je súčasťou stavu techniky (používa sa upevňovacia matica, silikónové tesnenie a podobne).The cassette PTC heating element can be equipped with means for fixing in the flange (or in the plug), the fixing of the PTC heating element to the flange is not described in detail, as it is part of the state of the art (fixing nut, silicone gasket, etc. are used).
Osadený a na elektrický zdroj pripojený PTC kazetový vyhrievací prvok odovzdáva teplo kvapaline pretekajúcej dutinou modulu.A PTC cassette heating element installed and connected to an electrical source transfers heat to the liquid flowing through the module cavity.
Modul je vybavený rebrami usporiadanými v dutine na zamedzenie vírenia a na usmernenie toku kvapaliny od vstupného rúrkového otvoru k výstupnému rúrkovému otvoru. Rebrá súčasne slúžia na spevnenie celého modulu a zvýšenie odolnosti proti tlaku pretekajúcej kvapaliny.The module is equipped with fins arranged in the cavity to prevent swirling and to direct the flow of liquid from the inlet pipe opening to the outlet pipe opening. At the same time, the ribs serve to strengthen the entire module and increase the resistance against the pressure of the flowing liquid.
Na spojenie dvoch modulov sa na výstupný rúrkový otvor prvého modulu pripojí vstupný rúrkový otvor druhého modulu, pričom druhý modul je otočený o 180°.To connect two modules, the inlet pipe opening of the second module is connected to the outlet pipe opening of the first module, while the second module is rotated by 180°.
Týmto spôsobom je možné rozširovať elektrický ohrievač podľa potreby.In this way, it is possible to expand the electric heater as needed.
Rúrkové otvory majú dorazy pre spojovací diel. Spojovací diel z kovu alebo vhodného plastu je vybavený dvoma tesniacimi krúžkami, ktorý sa do rúrkových otvorov vkladá na vytvorenie vodotesného spojenia.The pipe openings have stops for the connecting piece. The connecting part made of metal or suitable plastic is equipped with two sealing rings, which is inserted into the pipe openings to create a watertight connection.
Ďalej je modul vybavený na vonkajšom povrchu vystupujúcou stenou s výrezom na vzájomné spojenie a/alebo fixovanie polohy modulov.Furthermore, the module is equipped on the outer surface with a protruding wall with a cut-out for mutual connection and/or fixing the position of the modules.
Ďalej je modul vybavený na vonkajšom povrchu dvoma príchytkami s otvormi na prevlečenie spojovacích tyčí. Spojovacia tyč je výhodne kovová a na oboch koncoch môže mať závit s maticou na stlačenie modulov k sebe a vytvorenie tesného spojenia všetkých modulov.Furthermore, the module is equipped on the outer surface with two clamps with holes for threading the connecting rods. The connecting rod is preferably metal and can have a thread with a nut on both ends to press the modules together and create a tight connection of all the modules.
Modul môže byť vyrobený z vhodného kovového alebo plastového materiálu určeného na horúcu teplonosnú kvapalinu, tiež spojovacia tyč môže byť vyhotovená z akéhokoľvek pevného materiálu.The module can be made of a suitable metal or plastic material designed for hot heat transfer fluid, also the connecting rod can be made of any solid material.
Vo výhodnom prevedení je modul vytvorený z plastu vstrekovaním do formy.In an advantageous embodiment, the module is made of plastic by injection into a mold.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Technické riešenie bude vysvetlené pomocou obrázkov, ale bez obmedzenia na ne. Obrázky ukazujú:The technical solution will be explained using, but not limited to, pictures. The pictures show:
obr. 1 - pohľad na modul s osadenými kazetovými PTC vyhrievacími prvkami, obr. 2 - pozdĺžny prierez modulom z obrázka 1, obr. 3 - pohľad spredu do dutiny modulu s rebrami (bez osadených kazetových PTC vyhrievacích modulov), obr. 4 - detail spojovacieho dielu s dvoma tesneniami a umiestnenie spojovacieho dielu v rúrkovom otvore modulu, obr. 5 - naznačený smer prúdenia kvapaliny v modulárnom PTC elektrickom ohrievači a obr. 6 - modulárny elektrický PTC ohrievač zostavený zo štyroch modulov.Fig. 1 - view of the module with installed cassette PTC heating elements, fig. 2 - longitudinal section of the module from figure 1, fig. 3 - front view of the cavity of the module with ribs (without installed cassette PTC heating modules), fig. 4 - detail of the connecting part with two seals and the location of the connecting part in the tubular opening of the module, fig. 5 - indicated direction of liquid flow in a modular PTC electric heater and fig. 6 - modular electric PTC heater assembled from four modules.
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Príklad 1Example 1
Na obr. 6 je vyobrazený rozšíriteľný modulárny elektrický PTC ohrievač 100.In fig. 6, an expandable modular electric PTC heater 100 is depicted.
Rozšíriteľný modulárny PTC elektrický ohrievač 100 je vybavený vstupom ohrievanej kvapaliny 30 a výstupom ohriatej kvapaliny 40 a je zostavený zo štyroch samostatných modulov 10, pričom každý modul 10 je vyhotovený ako valcová nádoba 1 s dutinou vodotesne uzavretou dvoma prírubami 2. Modul 10 má rúrkový vstupný otvor 3 a rúrkový výstupný otvor 4, oba otvory 3, 4 sú prepojené s dutinou nádoby 1.The expandable modular PTC electric heater 100 is equipped with a heated liquid inlet 30 and a heated liquid outlet 40 and is assembled from four separate modules 10, each module 10 being made as a cylindrical container 1 with a cavity watertightly closed by two flanges 2. The module 10 has a tubular inlet opening 3 and the tubular outlet opening 4, both openings 3, 4 are connected to the cavity of the container 1.
Každý modul 10 má na každej prírube 2 pripevnené štyri PTC kazetové vyhrievacie prvky 5 vybavené plášťom z nehrdzavejúceho materiálu s koncom ponoreným do kvapaliny uzavretým a napájacími vodičmi vychádzajúcimi z druhého konca. Plášť PTC vyhrievacieho prvku 5 môže byť výhodne potiahnutý izolačným plastovým materiálom.Each module 10 has mounted on each flange 2 four PTC cartridge heating elements 5 equipped with a jacket of stainless material with the liquid-immersed end closed and power leads coming from the other end. The jacket of the PTC heating element 5 can be advantageously coated with an insulating plastic material.
Modul 10 vyobrazený na obrázkoch 1, 2 a 3 je vybavený rebrami 9 usporiadanými v dutine na zamedzenie vírenia a na usmernenie toku kvapaliny od vstupného rúrkového otvoru 3 k výstupnému rúrkovému otvoru 4. Rebrá 9 súčasne slúžia na spevnenie celého modulu 10 a zvýšenie pevnosti proti tlaku pretekajúcej kvapaliny. PTC kazetové vyhrievacie prvky 5 sú v prírube 2 osadené tak, že zasahujú do dutiny modulu 10 medzi rebrami 9.The module 10 shown in Figures 1, 2 and 3 is equipped with ribs 9 arranged in the cavity to prevent swirling and to direct the flow of liquid from the inlet pipe opening 3 to the outlet pipe opening 4. The ribs 9 simultaneously serve to strengthen the entire module 10 and increase the strength against pressure flowing liquid. The PTC cassette heating elements 5 are fitted in the flange 2 in such a way that they extend into the cavity of the module 10 between the ribs 9.
Na spojenie dvoch modulov 10 za sebou sa na výstupný rúrkový otvor 4 prvého modulu 10 pripojí vstupný rúrkový otvor 3 druhého modulu 10, pričom druhý modul 10 je otočený o 180°. Prvým modulom 10 sa rozumie modul predchádzajúci a druhým modulom 10 sa rozumie modul nasledujúci v smere prúdenia kvapaliny.To connect two modules 10 in a row, the inlet pipe opening 3 of the second module 10 is connected to the outlet pipe opening 4 of the first module 10, while the second module 10 is rotated by 180°. The first module 10 means the preceding module and the second module 10 means the following module in the direction of liquid flow.
Rúrkové otvory 3, 4 majú dorazy 11 pre spojovací diel 7, ktorý sa do otvorov 3, 4 vkladá na vytvorenie vodotesného spojenia. Spojovací diel 7 je vybavený dvoma tesniacimi krúžkami 71, 72 a je vyobrazený na obrázku 4.The pipe openings 3, 4 have stops 11 for the connecting part 7, which is inserted into the openings 3, 4 to create a watertight connection. The connecting part 7 is equipped with two sealing rings 71, 72 and is shown in figure 4.
Po spojení modulov 10 pomocou spojovacieho dielu 7 kvapalina preteká cez vstup ohrievanej kvapaliny 30 v smere prúdenia od vstupného otvoru 3 každého modulu 10 k jeho výstupnému otvoru 4, prietok je usmerňovaný rebrami 9 a tento spôsob vedenia kvapaliny modulmi 10 vykazuje najmenšie tlakové straty. Smer prúdenia ohrievanej kvapaliny cez spojené moduly 10 je znázornený šípkami na obr. 5.After connecting the modules 10 using the connecting part 7, the liquid flows through the heated liquid inlet 30 in the direction of flow from the inlet opening 3 of each module 10 to its outlet opening 4, the flow is directed by the ribs 9 and this way of conducting the liquid through the modules 10 shows the smallest pressure losses. The direction of flow of the heated liquid through the connected modules 10 is shown by the arrows in Fig. 5.
Na obr. 5 je vstup ohrievanej kvapaliny 30 na najnižšom mieste modulárneho elektrického PTC ohrievača 100, takéto usporiadanie je výhodné kvôli odstraňovaniu vzduchových bublín smerujúcich nahor, k miestu, kde v systéme býva umiestnený odvzdušňovací ventil. Samozrejme, v inom vyhotovení môže byť vstup ohrievanej kvapaliny 30 na najvyššie položenom mieste modulárneho elektrického PTC ohrievača 100. Vyobrazený smer prúdenia kvapaliny ukazuje, že kvapalina prúdi cez spojené moduly 10 vždy od vstupného kruhového otvoru 3 k výstupnému kruhovému otvoru 4.In fig. 5 is the heated liquid inlet 30 at the lowest point of the modular electric PTC heater 100, such an arrangement is advantageous due to the removal of air bubbles directed upwards to the place where the vent valve is located in the system. Of course, in another embodiment, the heated liquid inlet 30 can be at the highest point of the modular electric PTC heater 100. The depicted direction of liquid flow shows that the liquid flows through the connected modules 10 always from the inlet circular opening 3 to the circular outlet opening 4.
Modul 10 je vybavený na vonkajšom povrchu vystupujúcou stenou 8 s výrezom na vzájomné spojenie modulov a/alebo fixovanie ich polohy pred spojením pomocou spojovacieho dielu 7.The module 10 is equipped on the outer surface with a protruding wall 8 with a cut-out for connecting the modules to each other and/or fixing their position before connection using the connecting part 7.
Ďalej je modul 10 vybavený na vonkajšom povrchu dvoma príchytkami 6 s otvormi na prevlečenie spojovacích tyčí 50. Spojovacia tyč 50 je výhodne kovová a na oboch koncoch môže mať závit s maticou na dodatočné pritlačenie modulov 10 k sebe a vytvorenie tesného spojenia všetkých modulov 10 a príslušných spojovacích dielov 5.Furthermore, the module 10 is equipped on the outer surface with two clips 6 with holes for passing through the connecting rods 50. The connecting rod 50 is preferably metal and can have a thread with a nut at both ends for additional pressing of the modules 10 together and creating a tight connection of all the modules 10 and the corresponding connecting parts 5.
Modul 10 môže byť vyrobený z vhodného kovového alebo plastového materiálu určeného na horúcu teplonosnú kvapalinu, tiež spojovacia tyč 50 môže byť vyhotovená z akéhokoľvek pevného materiálu.The module 10 can be made of a suitable metal or plastic material designed for hot heat transfer fluid, also the connecting rod 50 can be made of any solid material.
Vo výhodnom prevedení je modul 10 vytvorený z plastu vstrekovaním do formy.In an advantageous embodiment, the module 10 is made of plastic by injection into a mold.
V príklade uskutočnenia je modulárny PTC elektrický ohrievač 100 zostavený zo štyroch modulov 10, každý z nich má osem kazetových vyhrievacích PTC prvkov 5 s výkonom 400 W a celkový výkon modulárneho PTC elektrického ohrievača je teda 12,8 kW. Modulárny elektrický PTC ohrievač má celkové rozmery 300 mm x 110 mm x 480 mm (dĺžka x šírka x výška), čo predstavuje vhodný výkon a rozmery na použitie modulárneho ohrievača ako záložného elektrického ohrievača pre systémy s tepelným čerpadlom.In the exemplary embodiment, the modular PTC electric heater 100 is assembled from four modules 10, each of which has eight cassette PTC heating elements 5 with a power of 400 W, and the total power of the modular PTC electric heater is therefore 12.8 kW. The modular electric PTC heater has an overall dimensions of 300mm x 110mm x 480mm (L x W x H), which is a suitable power and size for using the modular heater as a backup electric heater for heat pump systems.
Príklad 2 (nevyobrazený)Example 2 (not shown)
Modulárny PTC elektrický ohrievač 100 je zostavený z dvoch modulov 10, každý z nich má osem kazetových vyhrievacích PTC prvkov 5 s výkonom 400 W a celkový výkon modulárneho PTC elektrického ohrievača je teda 6,4 kW. Už pri spojení dvoch modulov 10 so šestnástimi kazetovými vyhrievacími PTC prvkami je vytvorený menší záložný elektrický ohrievač pre systémy s tepelným čerpadlom.The modular PTC electric heater 100 is assembled from two modules 10, each of which has eight cassette PTC heating elements 5 with a power of 400 W, and the total power of the modular PTC electric heater is thus 6.4 kW. Already by connecting two modules 10 with sixteen cassette heating PTC elements, a smaller backup electric heater for systems with a heat pump is created.
V samostatnom nároku je chránený systém tepelného čerpadla na vykurovanie budov a/alebo prípravu teplej úžitkovej vody, vyznačujúci sa tým, že záložný elektrický ohrievač zapojený v uzavretom okruhu teplonosného média je modulárny PTC elektrický ohrievač podľa predkladaného technického riešenia.In a separate claim, a heat pump system for heating buildings and/or preparing hot domestic water is protected, characterized in that the backup electric heater connected in a closed circuit of the heat-carrying medium is a modular PTC electric heater according to the presented technical solution.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Modulárny PTC elektrický ohrievač podľa predkladaného riešenia môže nahradiť v súčasnosti používané elektrické ohrievače s odporovými špirálami. Technické riešenie umožňuje jednoduchým spôsobom rozšíriť 10 zostavu ohrievača podľa požadovaného výkonu, pričom hodnoty výkonov sú v rozmedzí od 400 W a prakticky zhora neobmedzené.The modular PTC electric heater according to the presented solution can replace the currently used electric heaters with resistance coils. The technical solution makes it possible to easily expand the 10 heater assembly according to the required power, while the power values are in the range from 400 W and practically unlimited from above.
Claims (9)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK108-2022U SK9745Y1 (en) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Modular PTC electric heater |
EP23190607.4A EP4325137A1 (en) | 2022-08-15 | 2023-08-09 | Modular ptc electric heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK108-2022U SK9745Y1 (en) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Modular PTC electric heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK1082022U1 SK1082022U1 (en) | 2023-01-11 |
SK9745Y1 true SK9745Y1 (en) | 2023-05-17 |
Family
ID=84810904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK108-2022U SK9745Y1 (en) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Modular PTC electric heater |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4325137A1 (en) |
SK (1) | SK9745Y1 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19613579A1 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-09 | Eckerfeld Erika | Electrical water heater with continuous flow |
EP2022687A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-11 | Chia-Hsiung Wu | Vehicular fluid heater |
ITTO20100351A1 (en) * | 2010-04-27 | 2011-10-28 | N&W Global Vending Spa | BOILER FOR THE HEATING OF A LIQUID |
FR2979692B1 (en) * | 2011-09-06 | 2018-06-15 | Valeo Systemes Thermiques | ELECTRICAL HEATING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE, AND HEATING AND / OR AIR CONDITIONING APPARATUS THEREFOR |
DE102011088773A1 (en) | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Behr Gmbh & Co. Kg | Electrically operated heater |
DE102014226892A1 (en) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Vaillant Gmbh | Method for avoiding dry firing in electric instantaneous water heaters |
IT201900012903A1 (en) | 2019-07-25 | 2021-01-25 | Irca Spa | ELECTRIC HEATER |
EP3869118A1 (en) | 2020-02-24 | 2021-08-25 | Vaillant GmbH | Electric water heater |
SK8995Y1 (en) | 2020-05-12 | 2021-01-27 | Protherm Production S R O | Electric water heater |
-
2022
- 2022-08-15 SK SK108-2022U patent/SK9745Y1/en unknown
-
2023
- 2023-08-09 EP EP23190607.4A patent/EP4325137A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK1082022U1 (en) | 2023-01-11 |
EP4325137A1 (en) | 2024-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3830489B1 (en) | Internally heated phase change material heat batteries | |
SK9745Y1 (en) | Modular PTC electric heater | |
KR200435845Y1 (en) | Closing Solar Heater | |
KR20110048639A (en) | Energy saving type fan heater using nano tube plane heater | |
CN117906269A (en) | Fastening system for a tube passing through a plate of an air treatment unit, and air treatment unit comprising such a system | |
RU2705348C1 (en) | Thermoelectric power supply source for heat point | |
KR20160117966A (en) | Boiler | |
KR101138668B1 (en) | Heat exchanger | |
JP2008196765A (en) | Manufacturing method of heat storage device | |
RU2804784C1 (en) | Heat exchanger for electric water boiler with thermal energy generation by flat thermistor heating elements and method of its manufacture | |
AU2019308740B2 (en) | Internally heated phase change material heat batteries | |
KR200349121Y1 (en) | Heater device having heating element of the cooling water | |
SK281453B6 (en) | Electric through-flow heater and process for producing tubular heating module | |
CN220826457U (en) | Water heating PTC | |
CN109163372A (en) | A kind of electromagnetic heating equipment | |
KR101062651B1 (en) | Heat exchanger for heating | |
KR101515879B1 (en) | Electric boiler heater | |
CN209840400U (en) | High-power water-through PTC heating pipe | |
RU2783613C2 (en) | Heat batteries heated from inside with phase transition material | |
KR20110011034U (en) | heat exchanger and electric boiler utilizing the same | |
CN116858005A (en) | Electric heating device for molten salt storage tank with enhanced heat transfer and use method thereof | |
EP3805661A1 (en) | Heating device | |
KR200337517Y1 (en) | Structure for heating the floor | |
SK662022U1 (en) | PTC electric heater | |
CN111110048A (en) | Heating device and water dispenser using same |