Способ и устройство для обогрева комнаты при помощи трубы с электрически нагретой водой

 

Способ и устройство предназначены для обогрева помещений. Способ заключается в передаче тепла от электрически нагретой воды в трубе. Пол комнаты нагревают путем подачи электроэнергии через медную проволоку, размещенную по всей длине трубы с водой. Устройство содержит трубу с электрически нагретой водой, размещенную под полом комнаты в форме плоскости. Труба снабжена медной проволокой, установленной внутри нее по всей длине. Медная проволока выполнена электрически изолированной и соединена с линией электроэнергии. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение экономичности способа обогрева. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается способа и средства для обогрева комнат при помощи трубы с электрически нагретой водой. Более конкретно, данное изобретение касается способа и устройства для обогрева комнат при помощи трубы с электрически нагретой водой, при которых паровой котел для нагревания воды и средство для циркуляции горячей воды не используются, а электрически нагревающая проволока, сделанная из меди и имеющая диаметр 0,3-0,5 мм, вводится в трубу для нагретой воды через всю ее длину таким образом, чтобы нагревающее действие медной проволоки заменило паровой котел и средство для циркуляции и тем самым позволило бы обогревать комнаты при помощи простой конструкции и с низкими энергетическими расходами без потери тепловой энергии.

Обычно стандартное устройство, нагревающее пол комнаты, включает в себя теплоизлучатель, состоящий из трубы для нагретой воды, установленной зигзагом под полом комнаты, нагревательное средство для интенсивного нагревания определенного количества воды, подающее средство для подачи нагретой воды в трубу для нагретой воды таким образом, чтобы заставить горячую воду циркулировать через трубу для нагретой воды. Нагревательное средство содержит: паровой котел, имеющий электрический нагреватель или нефтяную форсунку, устройство подачи и выпуска топлива,и устройство продувки воздухом, а средство подачи горячей воды включает в себя циркуляционный насос, подающую трубу, возвращающую воду трубу и различные клапаны.

Кроме того, в него включен водяной бак, расширительный бак и регулирующее температуру устройство.

В стандартном способе обогрева комнаты горячей водой, большое количество воды нагревают вышеописанными средствами в определенном месте. Затем нагретую воду форсированно прогоняют через трубу циркуляции горячей воды таким образом, чтобы от трубы циркуляции горячей воды излучалось тепло. Охлажденную таким образом воду возвращают в нагревательное средство, и таким образом, нагревание воды и излучение тепла повторяются, тем самым нагревая пол комнаты.

В стандартом устройстве нагревания комнаты очень велика потеря тепла в трубах, расположенных между нагревательным средством (паровым котлом) и трубой циркуляции горячей воды. Кроме того, по сравнению с излучающим средством (трубой циркуляции горячей воды), расходы на нагревательное средство и подающее средство очень высоки. Далее, паровой котел (нагревательное средство) должен занимать отдельную комнату из-за его громоздкости. Кроме того, стоимость содержания парового котла очень высока, а применение всего устройства нагрева комнаты является неудобным.

Известна система отопления здания, содержащая трубы с водой, в которые вставлены электронагревательные элементы (патент GB N 2193306, кл. F 24 D 13/00).

В системе радиаторов согласно этому патенту используется единственная линия нагревательного элемента из материала типа никель хром, помещенная в трубу короткой длины. В известной системе нагревают помещение при помощи нагревания воды посредством нагретой электрически проволоки, помещенной в ограниченное пространство в трубе, и затем циркуляцией нагретой воды по трубе при помощи насоса. При этом проволока нагревательного элемента этого типа вызывает большое сопротивление и высокий градус тепла.

Задачей изобретения является создать такой способ и устройство для обогрева комнат при помощи трубы с электрически нагретой водой, при которых конструкция является простой, а способ эффективным и более экономичным.

Поставленная задача решается тем, что в способе обогрева комнат, путем передачи тепла от электрически нагретой воды в трубе, согласно изобретению нагревают пол комнаты путем подачи электроэнергии через медную проволоку, размещенную по всей длине трубы с водой.

Задача решается также и тем, что в устройстве для обогрева комнат, содержащем трубу с электрически нагретой водой, согласно изобретению труба с нагретой водой размещена под полом комнаты в форме плоскости и снабжена медной проволокой, установленной внутри нее по всей длине, при этом медная проволока выполнена электрически изолированной и соединена с линией электроэнергии, медная проволока, помещенная внутри и через всю трубу с нагретой водой, имеет диаметр около 0,3-0,5 мм и длину около 240-440 м.

Медная проволока, помещенная внутри и через всю трубу с нагретой водой, соединена с линией электроэнергии в изолированном и водонепроницаемом состоянии, а труба с нагретой водой содержит основную электрически нагревающую проволоку и множество дополнительных резервных нагревательных проволок.

В данном изобретении полностью исключены нагревательное средство и средство подачи горячей воды стандартного способа, которые сложны по конструкции, неудобны в управлении и дороги в обслуживании.

Благодаря нагревающему действию медной проволоки труба с нагретой водой действует как паровой котел, а также как нагреватель. Следовательно, обогрев комнаты осуществляется экономично и без загрязнения окружающей среды.

Однако, в обычных жилых домах, длина трубы с нагретой водой составляет несколько десятков метров или несколько сотен метров. Если проволока высокого электрического сопротивления (нихромовая проволока) установлена по всей этой длине, то величина ее сопротивления очень велика и, следовательно, удобно использовать медную проволоку, поскольку она имеет низкое сопротивление.

Вышеуказанная задача и другие преимущества данного изобретения станут более очевидными благодаря описанию в деталях предпочтительного варианта данного изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, в которых: фиг. 1 иллюстрирует вариант данного изобретения, в котором электрически нагревающая медная проволока помещена внутри и через всю длину трубы для нагретой воды, и фиг. 2 иллюстрирует часть А фиг. 1 в увеличенном масштабе, показывающую форму соединения между линией электроэнергии и медной проволокой.

Данное изобретение использует тот факт, что медная проволока имеет низкое электрическое сопротивление в противоположность нихромовой проволоке. На основании закона Ома где R - величина сопротивления, ρ - удельное сопротивление, L- длина (м) проволоки, а A - площадь поперечного сечения (мм²) проволоки.

То есть чем тоньше и длиннее проволока, тем больше сопротивление проволоки. Другими словами, сопротивление R прямо пропорционально длине L (м) проволоки и обратно пропорционально площади поперечного сечения A (мм²). Другими словами, если необходимо пропустить через медную проволоку определенную величину электрического тока, медная проволока должна иметь заданную толщину.

В данном изобретении, медной проволоке, помещенной через всю трубу с нагретой водой, придан малый диаметр, по сравнению со стандартным диаметром. Медь имеет очень низкое удельное сопротивление, но путем использования образования тепла благодаря малой площади поперечного сечения вода, наполняющая трубу для нагретой воды, нагревается.

Диаметр медной проволоки, применяемой в качестве нагревающей проволоки (высокого сопротивления) в данном изобретении, составляет 0,3-0,5 мм, а ее длина - около 240-440 м. Чем длиннее проволока, тем больше ее диаметр. С другой стороны, чем короче длина проволоки, тем меньше ее диаметр: при длине медной проволоки 240, 300, 360 и 440 м диаметр медной проволоки соответственно 0,35, 0,40, 0,45 и 0,50 мм. Тонкая медная проволока покрыта эмалью и еще покрыта тефлоновой смолой таким образом, что конечная толщина проволоки становится равной по меньшей мере 1-2 мм.

Удельное сопротивление медной проволоки при нормальной температуре мало и составляет 1,60 мкОм·см. Однако медная проволока очень тонкая и длинная, и, следовательно, медная проволока, простирающаяся через всю длину трубы для нагретой воды, может генерировать достаточную тепловую энергию для нагревания воды таким образом, чтобы обогреть комнату.

Поскольку медная проволока имеет очень низкое удельное сопротивление по сравнению с нихромовой проволокой, она может иметь гораздо меньший диаметр по сравнению с нихромовой проволокой.

Температура внутри комнаты повышается приблизительно до 20^oC, и для этого температура трубы с нагретой водой должна составлять лишь 40^oC. Эта температура может быть достигнута путем подачи мощности 220 В (напряжение) х 3 А (ток) в течение около 30 минут. Таким образом, вода нагревается, и происходит излучение тепла из трубы с нагретой водой. После этого, электрическая мощность периодически контролируется посредством регулятора требуемой температуры таким образом, что можно поддерживать температуру в комнате постоянной. Образование тепла медной проволокой может быть рассчитано простым образом, на основе закона Джоуля, w = I²Rt.

В данном изобретении почти отсутствует потеря тепла по сравнению со стандартной технологией, при которой воду нагревают в паровом котле до 70-80^oC, для поддержания трубы с нагретой водой при 40^oC. Таким образом, в данном изобретении степень утилизации тепла очень высока и, следовательно, ввод энергии для обогрева комнаты меньше, чем при стандартной технологии.

Далее, в данном изобретении нагревается вода в трубе для нагретой воды и в то же время обогревается комната. Следовательно, даже когда источник питания периодически отключается, высокая температура трубы с нагретой водой поддерживается значительное время благодаря остаточному теплу. Следовательно, потребление мощности экономится, а температура в комнате поддерживается на стабильном уровне.

Кроме того, в данном изобретении обеспечивается не только упрощение устройства обогрева комнаты и удобства использования, но также устранены такие дорогостоящие компоненты, как паровой котел, горелка, воздуходувка, циркуляционный насос и тому подобное. Далее, пространство для установки парового котла устранено, и затраты на работу и поддержание очень значительно снижены. Кроме того, загрязнение окружающей среды из-за выпускаемого отработанного газа и проливания топлива может быть предотвращено и устраняется шум из-за механической работы.

В данном изобретении, установка трубы для нагретой воды может быть выполнена в форме зигзага подобно стандартной технологии, но более предпочтительно, чтобы труба для нагретой воды была установлена в спиральной форме. Причина заключается в следующем. Труба с нагретой водой имеет нагревающую функцию и излучающую функцию, и, следовательно, если угол изгиба трубы с нагретой водой более плавный, то можно избежать явления концентрации температуры. Далее, после такой установки трубы с нагретой водой ее замена является легкой.

Кроме того, дополнительная нагревающая проволока устанавливается вместе с основной нагревающей проволокой таким образом, что эта дополнительная нагревающая проволока может использоваться при разломе основной нагревающей проволоки. Тефлоновая смола, которой покрывают медную проволоку, должна обладать высокой теплостойкостью. Однако температура нагревания невысока, и, следовательно, исключена возможность того, чтобы смола плавилась или происходила утечка электроэнергии.

Фиг. 1 иллюстрирует вариант данного изобретения, а фиг. 2 иллюстрирует часть A фиг. 1 в увеличенном масштабе.

Медная проволока CU, имеющая диаметр 0,35 мм, покрыта слоем эмали EN, а затем покрыта слоем тефлоновой смолы DF. Таким образом, медная проволока надежно изолирована, а множество таких изолированных медных проволок 1 повторно покрыты слоем тефлоновой смолы DF. Затем этот составной провод вставляют в трубу 2 для нагретой воды, имеющую внутренний диаметр около 8-10 мм, таким образом, чтобы составной провод простирался через всю длину трубы 2 для нагретой воды.

Затем, как показано на фиг. 1, 240 метров трубы 2 для нагретой воды концентрически устанавливают в форме прямоугольной спирали с интервалом около 10- 30 см. Оба конца трубы для нагретой воды соединены через устройство 5 подачи воды с водяным баком 4, установленным выше над полом.

Далее, оба конца a и b электрически нагревающей проволоки 1, выступающие за оба конца трубы 2 с нагретой водой, соединены с линиями электроэнергии 1'. Эти соединенные части спаяны посредством спаечных элементов 6 таким образом, чтобы соединенные части были изолированы и водонепроницаемы. Линии электроэнергии 1' проводят к наружной части устройства 5 подачи воды таким образом, чтобы подвести их к устройству 7 регулировки температуры. Каждая пара линий электроэнергии 1' снабжена выключателем S или S' и любая пара используется как линия нагрева, в то время как другая пара резервируется как дополнительная линия. Эта дополнительная линия вступает в действие, если текущая линия нагрева прервана.

Вода подается из водяного бака 4 в трубу 2 для нагретой воды, и воздух в трубе для нагретой воды выпускается через выпускной клапан av или устройство для подачи воды (расположенное выше). Водяной бак 4 открыт для внешнего воздуха таким образом, что уровень воды может смещаться согласно естественному ходу. Датчик температуры 7 снабжен устройством bk блокировки утечки электричества, управляющей лампой pr и рукояткой ts регулировки температуры.

Если выключатель замкнут для приема коммерческой мощности 220 В, то линия 1 электрического нагрева, установленная внутри трубы 2 для нагретой воды, медленно нагревается. Таким образом, по истечении примерно 30 минут вода в трубе для нагретой воды нагревается примерно до 40^oC. Затем, если устройство регулировки температуры установлено на правильную температуру, то повышение температуры выше установленного уровня задерживается таким образом, чтобы температура в комнате поддерживалась на соответствующем уровне.

Согласно данному изобретению, как описано выше, тонкая нагревающая медная проволока помещается внутри и по всей трубе для нагретой воды, установленной под полом в форме плоскости. Таким образом, пол обогревается путем подачи электроэнергии через медную проволоку и путем нагревания воды внутри трубы для нагретой воды. Таким образом, труба с нагретой водой служит нагревающим и излучающим устройством таким образом, чтобы обогревать комнату. Стандартные устройства, такие как отдельное нагревательное средство и средство подачи устранены, так что конструкция средства обогрева комнаты является исключительно простой. Далее, промежутки между отдельным нагревательным средством и средством подачи также устранены для удобства.

Кроме того, распределение температуры над полом является однородным, и степень утилизации тепла улучшена. Далее, сэкономлена стоимость установки таких средств, как нагревательное средство и средство подачи нагретой воды, в то время как стоимость эксплуатации и обслуживания также уменьшена. При использовании ночного электроэнергетического обслуживания общая стоимость обогрева комнаты будет значительно снижена.

Кроме того, благодаря простой структуре и удобству управления, обогрев комнаты становится более удобным.

Формула изобретения

1. Способ обогрева комнат путем передачи тепла от электрически нагретой воды в трубе, отличающийся тем, что нагревают пол комнаты путем подачи электроэнергии через медную проволоку, размещенную по всей длине трубы с водой.

2. Устройство для обогрева комнат, содержащее трубу с электрически нагретой водой, отличающееся тем, что труба с нагретой водой размещена под полом комнаты в форме плоскости и снабжена медной проволокой, установленной внутри нее по всей длине, при этом медная проволока выполнена электрически изолированной и соединена с линией электроэнергии.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что медная проволока, помещенная внутри и через всю трубу с нагретой водой, имеет диаметр около 0,3 - 0,5 мм и длину около 240 - 440 м.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что медная проволока, помещенная внутри и через всю трубу с нагретой водой, соединена с линией электроэнергии в изолированном и водонепроницаемом состоянии.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что труба с нагретой водой содержит основную электрически нагревающую проволоку и множество дополнительных резервных нагревательных проволок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2