Индукционный электроводонагреватель

 

Изобретение относится к технике получения горячей воды для технологических нужд и может быть использовано для горячего водоснабжения в коттеджах и отдельных квартирах многоэтажных домов, в которых аккумуляционный электроводонагреватель является потребителем-регулятором электрического ввода или питающей трансформаторной подстанции. Сущность изобретения заключается в том, что в индукционном электроводонагревателе, содержащем индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды, дополнительно установлены четыре трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней, средней и наружной емкостей, при этом индукторы расположены в зазорах между внутренней и средней, между средней и наружной емкостями, а внутренняя емкость соединена с водопроводом горячей воды. Такое выполнение водонагревателя повышает эффективность его работы за счет сочетания положительных качеств проточного и аккумуляционного водонагревателей. 2 ил.

Изобретение относится к технике получения горячей воды для технологических нужд, например для горячего водоснабжения ванной комнаты и кухни коттеджей, отдельных квартир многоэтажных домов, в которых аккумуляционный электроводонагреватель является потребителем-регулятором энергетического ввода или питающей трансформаторной подстанции.

Известен индукционный нагреватель [1], который является многовитковым индуктором, охватывающим снаружи нагреваемую ферромагнитную трубу с водой.

Основным недостатком этого водонагревателя является то, что при использовании трубы малого диаметра и большой мощности индуктора нагрев воды будет проходить быстро (за несколько минут) и водонагреватель будет проточным. Такой водонагреватель не может работать в режиме потребителя-регулятора энергетического ввода или питающей трансформаторной подстанции. При использовании трубы большого диаметра или большой протяженности водонагреватель будет аккумуляционным (он может работать в режиме потребителя-регулятора) и температура воды после его заполнения холодной водой достигнет требуемого значения спустя длительное время (несколько часов). Труба индукционного водонагревателя обычно не термоизолируется, т.к. снизится ремонтопригодность водонагревателя, что является также существенным недостатком.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы электроводонагревателя за счет сочетания положительных качеств проточного и аккумуляционного водонагревателей (быстрый нагрев малого объема воды, нагрев большого объема воды в режиме потребителя-регулятора).

Задача решается тем, что водонагреватель дополнительно содержит четыре трубы, которые расположены коаксиально друг c другом с образованием внутренней, средней и наружной емкостей, при этом индукторы расположены в зазорах между внутренней и средней, между средней и наружной емкостями, а внутренняя емкость соединена с водопроводом горячей воды.

На фиг.1 схематично представлен разрез водонагревателя; на фиг.2 показан вид А (вид сверху) водонагревателя.

Индукционный электроводонагреватель 1 для нагрева воды 2 состоит из трех емкостей 3, 4 и 5 - холодной, теплой и горячей воды соответственно. Между стенками 6 и 7 (выполнены из ферромагнитного материала) емкостей 5 и 4 уложен индуктор 10, а между стенками 8 и 9 (также выполнены из ферромагнитного материала) емкостей 4 и 3 уложен индуктор 11.

Емкость 3 является резервуаром холодной воды и соединена с водопроводом 12 холодной воды. Емкость 4 является резервуаром теплой воды и соединена с водопроводом 13 теплой воды. Емкость 5 является резервуаром горячей воды и соединена с водопроводом 14 горячей воды.

Каждый индуктор может быть изготовлен в виде нескольких обмоток. Например, индуктор 11 может быть изготовлен так: первая обмотка расположена ближе к стенке 9 емкости 3, вторая - к стенке 8 емкости 4. Для термоизоляции емкости 3 от емкости 4 и емкости 4 от емкости 5 не занятое индукторами 10 и 11 пространство между стенками 6 и 7, а также между стенками 8 и 9 может быть заполнено термоизоляцией (не показана), например пенополистирольными шариками.

Выход трубопровода теплой воды 13 обычно соединяют с краном горячей воды в ванной комнате (не показан), а выход трубопровода горячей воды 14 обычно соединяют с краном горячей воды на кухне (не показан). Резервуар 3 может иметь термоизоляцию (не показана). Трубопровод горячей воды 14 может быть также соединен с краном горячей воды в ванной комнате, например через переключающее устройство (не показано), которое соединяет кран либо с трубопроводом теплой воды 13, либо с трубопроводом горячей воды 14. В случае необходимости у водонагревателя 1 может вообще отсутствовать трубопровод теплой воды 13.

Устройство работает следующим образом.

Из водопровода холодной воды 12 вода подается в емкость 3. При подаче напряжения переменный магнитный поток, создаваемый индуктирующей обмоткой 11, наводит в ферромагнитном материале стенок емкостей 3 и 4 вихревые токи, которые нагревают указанные стенки. Холодная вода, омывая горячие поверхности емкостей 3 и 4, нагревается и поднимается вверх, откуда разбирается потребителями через трубопровод теплой воды 13.

При подаче напряжения на индуктор 10 переменный магнитный поток наводит в ферромагнитном материале стенок емкостей 5 и 4 вихревые токи, которые нагревают указанные стенки. Вода, предварительно подогретая с помощью индуктора 11, омывая горячие поверхности емкостей 5 и 4, нагревается и поднимается вверх, откуда разбирается потребителями через трубопроводы горячей воды 14 и теплой воды 13.

При работе указанного электроводонагревателя в режиме потребителя-регулятора для выравнивания графика нагрузки энергетического ввода коттеджа или питающей трансформаторной подстанции (районной или потребительской), например, при внедрении трехтарифного счетчика учета электрической энергии индукторы 10 и 11 могут быть изготовлены в виде нескольких обмоток.

Минимальная мощность потребляется при включении обмотки индуктора 10, расположенной ближе к стенке 6 емкости 5 в часы пика нагрузки при утреннем и вечернем максимуме нагрузки (тариф на электроэнергию максимальный). При базисном тарифе на электроэнергию используется большая мощность (например, включены две обмотки индуктора 10). В часы провала графика нагрузки, когда потребление воды минимальное или его нет вообще, водонагреватель работает в аккумуляционном режиме. Поскольку в это время действует льготный тариф, то индукторы включены на полную мощность.

В водонагревателе могут быть использованы два терморегулятора (не показаны): один контролирует температуру нагрева воды в емкости 4, другой - в емкости 5. Включение только одной обмотки индуктора 10, расположенной ближе к стенке 6 емкости 5, целесообразно в том случае, когда вода в емкости 5 была нагрета до заданного значения температуры и спустя время остыла и требуется ее вновь подогреть.

Изобретение повышает эффективность работы электроводонагревателя за счет сочетания положительных качеств аккумуляционного и проточного водонагревателей. Поскольку индуктор расположен внутри водонагревателя, вся выделенная тепловая энергия пойдет на нагрев воды, а не потратится частично в окружающую среду, как в традиционных индукционных водонагревателях. Емкость с горячей водой расположена внутри емкости с теплой водой, поэтому поток тепловой энергии из емкости горячей воды пойдет на подогрев теплой воды.

Техническая реализация патентуемого индукционного электроводонагревателя не вызывает сомнения, например, в коттеджах с трехфазным единым энергетическим вводом (~ 3N, 380 В, 50 Гц), где электрифицированы технологические процессы обогрева, воздухообмена, горячего водоснабжения и быта. В таких коттеджах предложенный электроводонагреватель может быть использован взамен распространенной схемы горячего водоснабжения с помощью проточного водонагревателя для кухни и аккумуляционного водонагревателя для ванной комнаты.

Источник информации 1. Электротехнология Басов А.М. и др. -М.: Агропромиздат, 1985, с.75.

Формула изобретения

Индукционный электроводонагреватель, содержащий индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды, отличающийся тем, что в водонагревателе дополнительно установлены четыре трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней, средней и наружной емкостей, при этом индукторы расположены в зазорах между внутренней и средней, между средней и наружной емкостями, а внутренняя емкость соединена с водопроводом горячей воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2