UA83494U - Electric boiler for heating and for heating liquid media - Google Patents
Electric boiler for heating and for heating liquid media Download PDFInfo
- Publication number
- UA83494U UA83494U UAU201304555U UAU201304555U UA83494U UA 83494 U UA83494 U UA 83494U UA U201304555 U UAU201304555 U UA U201304555U UA U201304555 U UAU201304555 U UA U201304555U UA 83494 U UA83494 U UA 83494U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- heating
- water
- boiler
- electric boiler
- infrared
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Корисна модель належить до засобів і технологій енергозберігаючого опалення та нагрівання рідинних середовищ і призначена для опалювання житлових, виробничих та інших приміщень з примусовою циркуляцією теплоносія (води) в опалювальній системі і гарячого водопостачання, а також може встановлюватися в діючі системи опалення паралельно з котлами, що працюють на інших видах палива.The useful model belongs to the means and technologies of energy-saving heating and heating of liquid media and is intended for heating residential, industrial and other premises with forced circulation of the coolant (water) in the heating system and hot water supply, and can also be installed in existing heating systems in parallel with boilers that operate on other types of fuel.
Принцип роботи електричних котлів електродного типу заснований на використанні безпосереднього нагрівання теплоносія за рахунок його іонізації, тобто розпаду молекул на заряджені частинки - іони і спрямованого їх руху до електродів відповідного заряду. Коливання іонів супроводжується виділенням теплової енергії, яка і поглинається теплоносієм. За рахунок того, що камера для іонізації має компактні розміри, нагрівання теплоносія відбувається практично моментально, тиск теплоносія збільшується, досягаючи робочої величини без потреби у використанні циркуляційного насоса (Сайт. Інтернет.The principle of operation of electric boilers of the electrode type is based on the use of direct heating of the coolant due to its ionization, that is, the breakdown of molecules into charged particles - ions and their directed movement towards the electrodes of the corresponding charge. The oscillation of ions is accompanied by the release of thermal energy, which is absorbed by the coolant. Due to the fact that the ionization chamber has compact dimensions, the heating of the coolant occurs almost instantly, the pressure of the coolant increases, reaching the working value without the need to use a circulation pump (Website. Internet.
Нер//млум.ітрегіа|ев.ги/саї 35.пІті, стор.1 від 07.03.2013 р.).Ner//mlum.itregia|ev.gy/sai 35.pIti, p.1 dated 03/07/2013).
До недоліків котлів електродного типу належать: - вимагають кваліфікованого обслуговування; - забезпечення оптимальної циркуляції води - при слабкій циркуляції вода в котлі може закипати, при занадто швидкій примусовій циркуляції електродний котел може не запускатися; - потрібна водопідготовка теплоносія по електропровідності; - обмеження щодо використання антифризів як теплоносія; - при зниженні температури на вулиці котел знижує потужність, а при підвищенні - збільшує; якщо потужність, на яку налаштований котел, дорівнює або нижче дійсних тепловтрат, то при похолоданні на вулиці зростають тепловтрати і температура зворотної води знижується, електропровідність води падає при зниженні температури води, при цьому зменшується робочий струм; - необхідність заміни електродів, які поступово розчиняються, що призводить до зниження ефективності котла; - Є струми витоку, які, в залежності від конструкції, можуть досягати 25 95 номінального струму.Disadvantages of electrode-type boilers include: - they require qualified maintenance; - ensuring optimal water circulation - with weak circulation, the water in the boiler may boil, with too fast forced circulation, the electrode boiler may not start; - it is necessary to prepare the coolant water according to electrical conductivity; - restrictions on the use of antifreeze as a coolant; - when the outside temperature drops, the boiler reduces power, and when it rises, it increases; if the power to which the boiler is set is equal to or lower than the actual heat loss, then when it gets cold outside, heat loss increases and the temperature of the return water decreases, the electrical conductivity of the water decreases when the water temperature decreases, while the operating current decreases; - the need to replace the electrodes, which gradually dissolve, which leads to a decrease in the efficiency of the boiler; - There are leakage currents, which, depending on the design, can reach 25 95 nominal current.
Відомий індукційний водонагрівач, що має корпус та індуктор всередині нього, причомуAn induction water heater with a casing and an inductor inside it is known, moreover
Зо вторинною обмоткою у вигляді короткозамкненого витка є металева труба з водою. В результаті протікання значних за величиною електричних струмів високої частоти, від індуктивно наведеної в ній електричної напруги, труба інтенсивно розігрівається і нагріває воду. Підтримка заданої температури теплоносія, захист від екстремальних режимів роботи здійснюється автоматичною системою керування. Контроль температурних режимів здійснюється за допомогою датчиків температури, встановлених на патрубку подачі нагрітої води, і датчиком захисту від перегріву (Патент КО Мо 2191954 М.кл7. Е24Н 1/20 від 03.01.2001).With the secondary winding in the form of a short-circuited turn, there is a metal pipe with water. As a result of the flow of high-frequency electric currents, which are significant in magnitude, from the inductively induced electric voltage in it, the pipe heats up intensively and heats the water. Maintenance of the specified coolant temperature, protection against extreme operating modes is carried out by an automatic control system. Control of temperature regimes is carried out using temperature sensors installed on the heated water supply pipe and an overheating protection sensor (Patent KO Mo 2191954 M.kl7. E24Н 1/20 dated 03.01.2001).
Однак термін служби індукційних водонагрівачів визначається практично тільки терміном служби електромагнітної котушки, тому вона часто і є найбільш вразливою в системі. Індукційні нагрівачі застосовуються тільки в замкнутих системах теплопостачання, де як теплоносій використовується вода. Вони мають високий рівень електромагнітних випромінювань.However, the service life of induction water heaters is determined almost exclusively by the service life of the electromagnetic coil, which is why it is often the most vulnerable in the system. Induction heaters are used only in closed heat supply systems where water is used as a heat carrier. They have a high level of electromagnetic radiation.
Аналогом є водогрійний модуль для електродного котла, який має металевий корпус з суцільнотягнутої труби, покритої товстим шаром діелектрика з поліаміду. Перпендикулярно до осі труби вварені вхідний і вихідний патрубки для підведення теплоносія. З одного торця труби через ізолятор вкручений по різьбі електрод із спеціального сплаву, а з іншого торця труба заглушена спеціальною гайкою з поліаміду з металізованою різьбою. Посередині труби перпендикулярно до її осі через додатковий товстий шар поліаміду приварені клеми нуль і заземлення (Сайт. Інтернет. Нер:/Леріодота.сот.ча/лтадаіп.рпр-14, стор.1 від 07.03.2013 р.).An analogue is a water heating module for an electrode boiler, which has a metal body made of a continuous pipe covered with a thick layer of polyamide dielectric. Perpendicular to the axis of the pipe, the inlet and outlet nozzles for supplying the coolant are welded. From one end of the pipe, a special alloy electrode is threaded through the insulator, and from the other end, the pipe is closed with a special polyamide nut with a metallized thread. In the middle of the pipe, perpendicular to its axis, through an additional thick layer of polyamide, zero and ground terminals are welded (Site. Internet. Ner:/Leriodota.sot.cha/ltadaip.rpr-14, page 1 dated 03.07.2013).
Недоліком аналога є складність конструкції, значна трудомісткість у виготовленні, матеріаломісткість і висока вартість. Можливі струми витоку, що небезпечно. Вимагає обслуговування високої кваліфікації. Висока вартість, у порівнянні з ТЕНовими і електродними котлами, відносно великі габарити.The disadvantage of the analogue is the complexity of the design, significant labor-intensiveness in manufacturing, material consumption and high cost. Leakage currents are possible, which is dangerous. Requires high-quality service. High cost, compared to heating and electrode boilers, relatively large dimensions.
Аналогом є трубчастий електронагрівач (ТЕН), який виконаний у вигляді металевої трубки, заповненої теплопровідним ізолюючим матеріалом-периклазом (мінерал, оксид магнію). Точно по центру ізолятора проходить струмопровідна спіраль з дроту високого опору, наприклад, ніхрому, для передачі необхідної потужності на поверхню ТЕНа. Трубки для ТЕНІв виготовляють із сталі, нержавіючої сталі та міді.An analogue is a tubular electric heater (TEN), which is made in the form of a metal tube filled with heat-conducting insulating material-periclase (mineral, magnesium oxide). A current-conducting spiral of high-resistance wire, such as nichrome, passes exactly through the center of the insulator to transmit the necessary power to the surface of the heater. Tubes for TENIs are made of steel, stainless steel and copper.
До недоліків ТЕНів слід віднести високу металоємність і вартість через використання дорогих матеріалів (ніхром, нержавіюча сталь, мідь), не дуже високий термін служби (корозійне порушення оболонки, розрив спіралі через перегрів). Крім цього утворення накипу на ТЕНах призводить з часом до погіршення тепловіддачі, а отже і до збільшення витрат електроенергії.Disadvantages of heating elements include high metal capacity and cost due to the use of expensive materials (nichrome, stainless steel, copper), not very long service life (corrosion damage to the shell, spiral rupture due to overheating). In addition, the formation of scale on heating elements leads over time to the deterioration of heat transfer, and therefore to an increase in electricity consumption.
Неможливість ремонту при перегоранні спіралі.Impossibility of repair when the spiral burns out.
Прототипом є електричний котел, який виконаний у вигляді металевого бака, в якому встановлені як нагрівальні елементи ТЕНи з трубками з високоякісної нержавіючої сталі, в яких відбувається нагрівання газів і наповнювача і передача теплової енергії конвекцією, теплопередачею і випромінюванням трубчастим оболонкам ТЕНІВвВ, а з них теплопередачею в воду, що циркулює. Як теплоносій можна застосовувати воду, воду з додаванням антифризу. У базову модель котла входить: два (три) ступені потужності, регулювальник, обмежувач і індикатор температури, клапани запобіжний і скидання повітря. Додатково може бути поплавковий вимикач (захист від включення без води), циркуляційний насос, пристрій захисного відключення (захист від дотику до оголених струмоведучих частин, а також від струму витоку, який може призвести до пожежі), добовий програматор (дозволяє забезпечувати роботу котла у найбільш економічно вигідному для споживача діапазоні часу), індикатор та датчик тиску з сигналізацією (застосовується для контролю та відключення устаткування при витоку теплоносія), магнієвий анод (використовується для пом'якшення води у системі опалювання) (Сайт. Інтернет. Нир://5.сот.ца/апісіез/міді еїеКіго КойМом, стор.1 від 12.03.2013 г.).The prototype is an electric boiler, which is made in the form of a metal tank, in which heating elements are installed as heating elements with tubes made of high-quality stainless steel, in which gases and filler are heated and thermal energy is transferred by convection, heat transfer and radiation to tubular shells of TENIVvV, and from them by heat transfer into the circulating water. As a heat carrier, you can use water, water with the addition of antifreeze. The basic model of the boiler includes: two (three) power levels, regulator, limiter and temperature indicator, safety and air release valves. In addition, there can be a float switch (protection against switching on without water), a circulation pump, a protective shutdown device (protection against contact with bare current-carrying parts, as well as against leakage current that can lead to a fire), a daily programmer (allows to ensure the operation of the boiler in the most time range that is economically beneficial for the consumer), indicator and pressure sensor with alarm (used to control and shut down the equipment in the event of coolant leakage), magnesium anode (used to soften water in the heating system) (Site. Internet. Nyr://5. sot.tsa/apisiez/midi eieKigo Koimom, page 1 dated 03/12/2013).
У відомому електричному котлі через тривалий режим нагрівання води витрачається велика кількість електроенергії. Через повільний рух макроскопічних частинок води відносно одна одної і трубчастої оболонки ТЕНа створюються застійні зони водних шарів, через що утворюються осадові покриття, накип, що ведуть до нерівномірного розподілу електричного навантаження, до нестабільності роботи теплового режиму нагрівання води. Це призводить до виходу з роботи пускорегулювальної апаратури і створюється аварійна ситуація, помітно зниження ККД (з майже 10095 до 80-60 95), а потім відмова котла. Електрокотел відрізняється відносно великими габаритними розмірами.In a well-known electric boiler, a large amount of electricity is consumed due to the long-term mode of heating water. Due to the slow movement of macroscopic water particles relative to each other and the tubular shell of the heating element, stagnant zones of water layers are created, due to which sedimentary coatings and scale are formed, which lead to an uneven distribution of the electrical load, to the instability of the operation of the thermal regime of water heating. This leads to the failure of the start-up control equipment and an emergency situation is created, a noticeable decrease in efficiency (from almost 10095 to 80-60 95), and then the failure of the boiler. The electric boiler is characterized by relatively large overall dimensions.
В основу корисної моделі поставлена задача створити такий електричний котел для опалення і нагрівання рідинних середовищ, в якому виконання нових конструктивних елементів, нове їх поєднання і розташування дозволило б забезпечити малу інерційність, зменшення ваги і габаритів, модульність (давав можливість зібрати тепловий вузол 30-50 і більше кВт), спрощення монтажу та експлуатації.The basis of a useful model is the task of creating such an electric boiler for heating and heating liquid media, in which the implementation of new structural elements, their new combination and arrangement would allow to ensure low inertia, reduction of weight and dimensions, modularity (it made it possible to assemble a thermal unit of 30-50 and more kW), simplifying installation and operation.
Зо Поставлена задача вирішується тим, що електричний котел для опалення і нагрівання рідинних середовищ, що містить принаймні один нагрівальний блок, систему труб, клапанів і з'єднувальних елементів, циркуляційний насос, електронний блок контролю, керування, індикації та живлення, цифрові датчики температури води на виході системи і кожух, згідно з корисною моделлю, нагрівальний блок виконаний принаймні з одного або двох з'єднаних модулів, кожен з яких виконаний коаксіальним у вигляді труби, по осі якої встановлений інфрачервоний кварцовий випромінювач, і додатково забезпечений теплообмінником, який охоплює по всій довжині випромінювач.З The task is solved by the fact that an electric boiler for heating and heating liquid media, containing at least one heating unit, a system of pipes, valves and connecting elements, a circulation pump, an electronic control, control, indication and power unit, digital water temperature sensors at the output of the system and the casing, according to a useful model, the heating unit is made of at least one or two connected modules, each of which is made coaxial in the form of a pipe, along the axis of which an infrared quartz emitter is installed, and is additionally equipped with a heat exchanger that covers the entire emitter length.
Завдяки тому, що по корисній моделі нагрівальний елемент виконаний у вигляді інфрачервоного випромінювача, який розташований в центрі модуля, і передає тепло, що виділяється, переважно інфрачервоного випромінювання короткохвильового і/або середньохвильового діапазонів, в радіальному напрямку в теплообмінник і в рідинне середовище, досягається цілий ряд переваг в порівнянні з аналогами і прототипом: - мала інерційність, так як нагрівання інфрачервоним випромінюванням бесконтактне і передача енергії від випромінювача до об'єкта відбувається дуже швидко (зі швидкістю світла), що дозволяє використовувати його в циклічних процесах; - великий термін служби і збереження протягом усього періоду роботи стабільного променевого потоку; - висока ефективність, економічність; - висока термостійкість, можливість тривалих перевантажень і стійкість до впливу різних середовищ (вода, пил і т.д.); - спрощення конструкції, зменшення ваги і габаритів; - модульність - можна зібрати тепловий вузол 30-50 кВт і більше; - спрощення монтажу та експлуатації.Due to the fact that, according to the useful model, the heating element is made in the form of an infrared emitter, which is located in the center of the module and transmits the released heat, mainly infrared radiation of short-wave and/or medium-wave ranges, in the radial direction into the heat exchanger and into the liquid medium, a whole a number of advantages in comparison with analogues and the prototype: - low inertia, since heating by infrared radiation is non-contact and energy transfer from the emitter to the object occurs very quickly (at the speed of light), which allows it to be used in cyclic processes; - a long service life and preservation during the entire period of operation of a stable radiant flow; - high efficiency, economy; - high heat resistance, the possibility of long-term overloads and resistance to the influence of various environments (water, dust, etc.); - simplification of construction, reduction of weight and dimensions; - modularity - it is possible to assemble a heat unit of 30-50 kW or more; - simplification of installation and operation.
Крім цього в порівнянні з електродними котлами пропонований електричний котел і модуль для нього менш вимогливі до хімічного складу води в системі опалення, у порівнянні зIn addition, compared to electrode boilers, the proposed electric boiler and its module are less demanding on the chemical composition of water in the heating system, compared to
ТЕНовими котлами - не утворюють накипу, на відміну від індукційних котлів - не мають підвищених електромагнітних випромінювань і можуть застосовуватися як у відкритих, так і замкнутих двоконтурних системах опалення та гарячого водопостачання.Heating boilers - do not form scale, unlike induction boilers - do not have increased electromagnetic radiation and can be used both in open and closed two-circuit heating and hot water supply systems.
Інфрачервоні промені - це електромагнітне випромінювання, що підкоряється законам бо оптики. В залежності від довжини хвилі інфрачервону область спектру умовно розділяють на короткохвильову (0,74-2,5 мкм), середньохвильову (2,5-50 мкм) і довгохвильову (50-2000 мкм) частини. Короткохвильові випромінювачі з максимальною температурою (вище 800"), у середньохвильових випромінювачів температура поверхні нижче (до 600 "С).Infrared rays are electromagnetic radiation that obeys the laws of optics. Depending on the wavelength, the infrared region of the spectrum is conditionally divided into short-wave (0.74-2.5 μm), medium-wave (2.5-50 μm), and long-wave (50-2000 μm) parts. Short-wave emitters with a maximum temperature (above 800"), medium-wave emitters have a lower surface temperature (up to 600 "С).
Спектральний склад випромінювання кварцової лампи визначається температурою кварцової трубки. До прикладу: при температурі кварцової трубки порядку 500 "С, основна частина променистого потоку тіла розжарення лежить в області спектра з довжиною хвилі А-3-4 мкм. Відомо, що шар води завтовшки 1 см практично не прозорий для інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі більше 1 мкм. Тому вода товщиною в кілька сантиметрів використовується як теплозахисний фільтр.The spectral composition of the quartz lamp radiation is determined by the temperature of the quartz tube. For example: at a temperature of a quartz tube of the order of 500 "C, the main part of the radiant flux of an incandescent body lies in the region of the spectrum with a wavelength of А-3-4 μm. It is known that a layer of water 1 cm thick is practically not transparent to infrared radiation with a wavelength longer than 1 μm.Therefore, water with a thickness of several centimeters is used as a heat-protective filter.
По котлу, завдяки тому, що передають тепло, що виділяється, переважно, інфрачервоного випромінювання короткохвильового і/або середньохвильового діапазонів, в радіальному напрямку в теплообмінник, який використовують додатково, розміщуючи навколо випромінювача, вся енергія інфрачервоного випромінювання вільно проходить кварцову трубку і повністю поглинається теплообмінником, який нагрівається, і його тепло переходить теплопередачею і конвекцією в рідинне середовище, якому забезпечують циркуляцію в осьовому напрямку модуля по зовнішній поверхні теплообмінника.Through the boiler, due to the fact that the heat released, mainly infrared radiation of short-wave and/or medium-wave ranges, is transferred in a radial direction to the heat exchanger, which is used additionally, placing around the radiator, all the energy of infrared radiation freely passes through the quartz tube and is completely absorbed by the heat exchanger , which heats up, and its heat passes through heat transfer and convection into the liquid medium, which is provided with circulation in the axial direction of the module along the outer surface of the heat exchanger.
Інфрачервоний випромінювач може бути виконаний у вигляді кварцової трубки, в якій розташована спіраль, додатково оснащена каркасом у вигляді смуги або трубки, причому каркас виконаний з прозорого для інфрачервоного випромінювання матеріалу, що дозволяє підводити напругу з одного кінця модуля, підвищити його надійність і можливість використовувати у вертикальному положенні, що значно розширює сферу застосування.The infrared emitter can be made in the form of a quartz tube in which a spiral is located, additionally equipped with a frame in the form of a strip or tube, and the frame is made of a material transparent to infrared radiation, which allows you to supply voltage from one end of the module, increase its reliability and the ability to use it in vertical position, which significantly expands the scope of application.
Теплообмінник може бути виконаний у вигляді циліндра, зовнішня поверхня якого виконана з ребрами жорсткості та/або з циліндричними або зі спіралеподібними канавками, що значно збільшує його поверхню, а значить і знімання тепла.The heat exchanger can be made in the form of a cylinder, the outer surface of which is made with stiffening ribs and/or with cylindrical or spiral grooves, which significantly increases its surface, which means heat removal.
Корпус додатково може бути забезпечений теплоізоляцією і зовнішнім екраном, що виключає теплові втрати.The case can additionally be equipped with thermal insulation and an external screen, which excludes heat loss.
Пропонована корисна модель схематично представлена на фіг. 1, 2. На фіг. 1 дана блок- схема підключення електричного котла до системи опалення, де 1 - система гарячого водопостачання, 2 - насос циркуляційний, З - односпрямований механічний клапан, 4 - зливнийThe proposed useful model is schematically presented in fig. 1, 2. Fig. 1 is a block diagram for connecting an electric boiler to a heating system, where 1 is a hot water supply system, 2 is a circulation pump, C is a one-way mechanical valve, 4 is a drain
Зо кран, 5 - електромагнітний клапан, 6 - розширювальний бак, 7 - електронний блок контролю, керування, живлення і група безпеки (підривний клапан, манометр, повітряний клапан), 8 - модулі для нагрівання води, 9 - радіатори опалення.Z faucet, 5 - electromagnetic valve, 6 - expansion tank, 7 - electronic control unit, control, power and safety group (blow-off valve, pressure gauge, air valve), 8 - modules for heating water, 9 - heating radiators.
На фіг. 2 показаний схематично модуль для нагрівання, де 10 - інфрачервоний випромінювач, 11 - корпус у вигляді труби, 12 - теплообмінник, 13 - рідинне середовище.In fig. 2 shows a schematic diagram of the heating module, where 10 is an infrared emitter, 11 is a tube-shaped body, 12 is a heat exchanger, and 13 is a liquid medium.
Електричний котел (див. фіг. 1) для опалення та нагрівання рідинних середовищ містить принаймні один нагрівальний блок 8, систему труб, клапанів З і сполучних елементів, циркуляційний насос 2, електронний блок 7 контролю, керування, індикації і живлення, цифрові датчики температури води на виході системи і кожух. У котлі нагрівальний блок 8 виконаний принаймні з одного або двох з'єднаних модулів 8, кожен з яких (див. фіг. 2) виконаний коаксіальним у вигляді труби 11, по осі якої встановлений інфрачервоний кварцовий випромінювач 10, і додатково забезпечений теплообмінником 12, який охоплює по всій довжині випромінювач 10.The electric boiler (see Fig. 1) for heating and heating of liquid media contains at least one heating unit 8, a system of pipes, valves C and connecting elements, a circulation pump 2, an electronic control, control, indication and power unit 7, digital water temperature sensors at the output of the system and casing. In the boiler, the heating unit 8 is made of at least one or two connected modules 8, each of which (see Fig. 2) is made coaxial in the form of a pipe 11, along the axis of which an infrared quartz radiator 10 is installed, and is additionally equipped with a heat exchanger 12, which covers the entire length of the radiator 10.
Модуль для нагрівання містить корпус 11 у вигляді труби (див. фіг. 2), нагрівальний елемент у вигляді інфрачервоного кварцового випромінювача 10, розташованого в центрі модуля (корпусу у вигляді труби) 11, який виконаний коаксіальним, додатково забезпечений теплообмінником 12, який охоплює по всій довжині випромінювач 10, виконаний щодо нього герметичним і встановлений із зазором відносно корпусу (труби) 11 для циркуляції рідинного середовища 13 по зовнішній поверхні теплообмінника 12.The heating module contains a housing 11 in the form of a pipe (see Fig. 2), a heating element in the form of an infrared quartz emitter 10, located in the center of the module (a housing in the form of a pipe) 11, which is made of coaxial, additionally equipped with a heat exchanger 12, which covers along the entire length of the radiator 10, which is sealed against it and installed with a gap relative to the housing (pipe) 11 for the circulation of the liquid medium 13 on the outer surface of the heat exchanger 12.
Котел може працювати в двох режимах: в режимі підігрівання води в контурі системи опалення та в режимі підігрівання води в контурі гарячого водопостачання.The boiler can work in two modes: in the water heating mode in the heating system circuit and in the water heating mode in the hot water supply circuit.
Режим підігрівання води в контурі системи опалення (фіг. 1) полягає в наступному. На момент початку роботи котла у цьому режимі електронний блок 7 керування відкриває електромагнітний клапан 5 на виході нагрітої води з котла в систему опалення.The water heating mode in the circuit of the heating system (Fig. 1) is as follows. At the moment the boiler starts working in this mode, the electronic control unit 7 opens the electromagnetic valve 5 at the exit of heated water from the boiler to the heating system.
Одночасно включаються насос 2 в режимі знижених обертів і модулі 8 для нагрівання води на повну споживану потужність. Дані цифрового датчика температури води на виході системи (на фіг. 1 умовно не показаний) надходять в електронний блок 7 керування, який забезпечує автоматизований контроль за температурою і керуванням потужністю модулів 8 для нагрівання і насосом 2 для забезпечення оптимального режиму нагрівання і встановлення заданої оператором температури води на виході котла.At the same time, pump 2 is turned on at low speed and modules 8 for heating water at full power consumption. The data of the digital water temperature sensor at the system outlet (not conventionally shown in Fig. 1) are sent to the electronic control unit 7, which provides automated control over the temperature and power control of the heating modules 8 and pump 2 to ensure the optimal heating mode and set the temperature set by the operator water at the boiler outlet.
По мірі прогрівання теплоносія і встановлення заданої оператором температури води на виході котла, що витрачається модулями 8 потужність зменшується, а при зниженні температури навколишнього середовища і відповідно зниженні температури теплоносія, що витрачається модулями 8, потужність збільшується автоматично. Таким чином в робочому режимі номінальна споживана потужність на нагрівання води значно менше максимальної для модулів 8, тому забезпечується режим енергозбереження.As the coolant heats up and the water temperature set by the operator is set at the outlet of the boiler, the power consumed by modules 8 decreases, and when the ambient temperature decreases and, accordingly, the temperature of the coolant consumed by modules 8 decreases, the power increases automatically. Thus, in the operating mode, the nominal power consumption for heating water is significantly less than the maximum for modules 8, so the energy saving mode is provided.
Слід зазначити можливості електронної системи керування: попередня установка користувачем, автоматичний контроль і керування температури теплоносія, керування оборотами насоса 2 і застосування спеціальних режимів роботи котла в різних умовах приміщення, можливість дистанційного керування котлом за допомогою спеціального інтерфейсу і застосування таймерів.It should be noted the possibilities of the electronic control system: preliminary installation by the user, automatic monitoring and control of the temperature of the coolant, control of pump 2 revolutions and the use of special modes of operation of the boiler in different conditions of the room, the possibility of remote control of the boiler using a special interface and the use of timers.
Режим підігрівання води в контурі гарячого водопостачання полягає в наступному. При переході в даний режим сигнал з реле протоки (на фіг. 1 умовно не показаний) надходить в електронний блок 7 керування, який закриває електромагнітний клапан 5 на виході нагрітої води з котла в систему опалення. Модулі 8 для нагрівання включаються на повну споживану потужність.The water heating mode in the hot water circuit is as follows. When switching to this mode, the signal from the flow relay (not conventionally shown in Fig. 1) enters the electronic control unit 7, which closes the electromagnetic valve 5 at the exit of heated water from the boiler to the heating system. Modules 8 for heating are turned on at full power consumption.
Дані цифрового датчика температури води на виході системи (на фіг.1 умовно не показаний) надходять в електронний блок 7 керування, який забезпечує автоматизований контроль за температурою теплоносія і керуванням модулями 8 для нагрівання для забезпечення оптимального режиму нагрівання і встановлення заданої оператором температури води в системі гарячого водопостачання.The data of the digital water temperature sensor at the system outlet (not conventionally shown in Fig. 1) are sent to the electronic control unit 7, which provides automated control over the temperature of the coolant and control of the heating modules 8 to ensure the optimal heating mode and establish the water temperature set by the operator in the system hot water supply.
Після відключення режиму подачі гарячої води та подачі відповідного сигналу з реле протоки (на фіг. 1 умовно не показаний) електронний блок 7 керування автоматично переходить в режим, передвстановлений користувачем: з включеною системою опалення (відкриває електромагнітний клапан 5 системи опалення та запускає насос 2).After turning off the hot water supply mode and sending the corresponding signal from the flow relay (in Fig. 1, conditionally not shown), the electronic control unit 7 automatically switches to the mode preset by the user: with the heating system on (opens solenoid valve 5 of the heating system and starts pump 2) .
Опис і принцип роботи модуля 8 для нагрівання (фіг. 2). Кожен модуль для нагрівання має трубчастий металевий теплообмінник 12, всередині котрого розміщений інфрачервоний випромінювач 10, виконаний у вигляді трубки з кварцового скла та спіралі, розробленої на основі новітніх технологій. Інфрачервоний випромінювач 10 генерує інфрачервонеDescription and principle of operation of module 8 for heating (Fig. 2). Each heating module has a tubular metal heat exchanger 12, inside which is placed an infrared emitter 10, made in the form of a tube of quartz glass and a spiral, developed on the basis of the latest technologies. Infrared emitter 10 generates infrared
Зо випромінювання, переважно короткохвильового і середньохвильового діапазону.From radiation, mainly short-wave and medium-wave range.
Теплоносій (вода) 13 надходить з опалювальної системи у вхідний отвір теплообмінника 12 модуля для нагрівання. При подачі напруги живлення інфрачервоний випромінювач генерує інфрачервоне випромінювання зі своєю поверхні (450-600 7С) і нагріває навколишнє середовище: кварцову трубку, повітря в зазорах, теплообмінник.The heat carrier (water) 13 enters from the heating system into the inlet of the heat exchanger 12 of the heating module. When the power supply voltage is applied, the infrared emitter generates infrared radiation from its surface (450-600 7С) and heats the surrounding environment: quartz tube, air in the gaps, heat exchanger.
Теплообмінник 12 в результаті впливу на нього потужного інфрачервоного випромінювання і частково процесів теплопередачі конвекцією розігрівається і нагріває теплоносій (воду) 13, який циркулює уздовж осі модуля по розгалуженій поверхні теплообмінника 12. Нагрітий теплоносій 13 з вихідного отвору теплообмінника 12 надходить в опалювальну систему.The heat exchanger 12, as a result of the influence of powerful infrared radiation on it and partly of heat transfer processes by convection, heats up and heats the coolant (water) 13, which circulates along the axis of the module along the branched surface of the heat exchanger 12. The heated coolant 13 enters the heating system from the outlet of the heat exchanger 12.
Застосовуваний електронний блок 7 керування і регулювання температури виконаний на сучасному мікроконтролері, з напівпровідниковою силовою комутацією, оптоелектронною розв'язкою і системою захисного відключення для попередження ураження електричним струмом, дозволяє надійно і безпечно експлуатувати модулі 8 для нагрівання теплоносія (води) повністю в автономному режимі. Регулювання потужності модулів 8 дозволяє працювати в економічному режимі, знизивши енергоспоживання і навантаження на електричну мережу. До блока 7 можливе підключення систем телекерування для віддалених об'єктів опалення та водонагрівання.The applied electronic unit 7 of control and temperature regulation is made on a modern microcontroller, with semiconductor power switching, optoelectronic disconnection and a protective shutdown system to prevent electric shock, allows you to reliably and safely operate modules 8 for heating the coolant (water) completely in autonomous mode. Adjusting the power of 8 modules allows you to work in an economic mode, reducing energy consumption and the load on the electrical network. It is possible to connect remote control systems for remote heating and water heating facilities to block 7.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201304555U UA83494U (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Electric boiler for heating and for heating liquid media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201304555U UA83494U (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Electric boiler for heating and for heating liquid media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA83494U true UA83494U (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=52275826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201304555U UA83494U (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Electric boiler for heating and for heating liquid media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA83494U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021162670A1 (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-19 | Serebrenykov Kostiantyn Leonidovych | A double-circuit electric boiler (variants) |
-
2013
- 2013-04-11 UA UAU201304555U patent/UA83494U/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021162670A1 (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-19 | Serebrenykov Kostiantyn Leonidovych | A double-circuit electric boiler (variants) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101515880B1 (en) | Electric boiler heat exchanger | |
| RU137093U1 (en) | ELECTRIC BOILER FOR HEATING AND HEATING OF LIQUID MEDIA AND A MODULE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| KR20190081497A (en) | Electrodes for electric boiler and electric boiler comprising it | |
| RU87856U1 (en) | LIQUID INDUCTION HEATING DEVICE | |
| KR101468724B1 (en) | Electric heating boiler system at the moment | |
| CN1719150A (en) | Microwave water heater | |
| UA83494U (en) | Electric boiler for heating and for heating liquid media | |
| RU137092U1 (en) | MODULE FOR ELECTRIC HEATING OF LIQUID MEDIA (OPTIONS) | |
| CN113654238A (en) | Heat supply unit of high-efficient heat transfer of electromagnetic heating graphite alkene oil that generates heat | |
| CN207661962U (en) | Electromagnet water heater | |
| CN105910085A (en) | Ultra high temperature steam generator | |
| CN104864584A (en) | Electromagnetic induction heating normal-pressure hot water boiler | |
| CN105698386A (en) | Water and electricity isolated type electric water heater | |
| GB2265445A (en) | Water heater | |
| KR101515879B1 (en) | Electric boiler heater | |
| RU2095945C1 (en) | Electrode heater of liquids | |
| KR19980025315A (en) | Heating method and apparatus using heating wire and thermal oil. | |
| RU126549U1 (en) | INDUCTION HEATING BOILER | |
| CN108826658A (en) | The instantaneously heated type heater and its heating means of full water body safety ground | |
| EA201992864A1 (en) | BLOCK OF TUBULAR ELECTRIC HEATERS OF EQUIPMENT | |
| CN212109001U (en) | Heat supply unit of high-efficient heat transfer of electromagnetic heating graphite alkene oil that generates heat | |
| RU185U1 (en) | Electric boiler | |
| RU86275U1 (en) | BOILER ELECTRODE WATER-HEATING "ELEN" | |
| CN203968415U (en) | Wide temperature range Space Thermal pipe heating device | |
| CN214841635U (en) | Internal heating type electromagnetic heating heat exchanger |