Система нагрева и охлаждения жидкости

Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения жидкости, например воды, в бытовых условиях, офисных помещениях, предприятиях общественного питания, дачных и садовых участках, общественных учреждениях и предназначено для нагрева и охлаждения жидкости. Дополнительно указанные системы могут иметь функцию очистки жидкости и/или функцию приготовления напитков. Система нагрева и охлаждения жидкости включает емкость для охлаждения и емкость для нагрева, разделенные термоэлектрическим преобразователем. Емкость для нагрева последовательно соединена с возможностью циркуляции горячей жидкости с емкостью для горячей жидкости, насосом циркуляции горячей жидкости, теплообменником, снабженным средством охлаждения с функцией включения для обдува теплообменника воздухом при повышении температуры горячей жидкости в емкости для горячей жидкости выше заданного уровня. Техническим результатом является исключение подачи перегретой жидкости на потребление при отсутствии существенных потерь по эффективности. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения жидкости, например жидкости, в бытовых условиях, офисных помещениях, предприятиях общественного питания, дачных и садовых участках, общественных учреждениях и предназначено для нагрева и охлаждения жидкости. Дополнительно указанные системы могут иметь функцию очистки жидкости и/или функцию приготовления напитков.

Из уровня техники известны системы нагрева и охлаждения жидкости, включающие отдельный нагревательный элемент и отдельный холодильник. Данные системы не эффективны, так как при работе холодильника для охлаждения жидкости вырабатывается тепло, которое выделяется в окружающую среду, что приводит к потере энергии, что с учетом затрат энергии на нагрев делает указанные системы неэффективными. Также из уровня техники известны системы нагрева и охлаждения жидкости, где охлаждение и нагрев жидкости происходит за счет термоэлектрического преобразователя, расположенного между емкостью для охлаждения и емкостью для нагрева.

Из уровня техники известна система нагрева и охлаждения жидкости по заявке на патент US 2009/0113898 [МПК F25B 21/02, опубл. 07.05.2009]. Указанная система включает емкость для нагрева, емкость для охлаждения, расположенный между двумя емкостями блок нагрева и охлаждения и дополнительный конденсатор, снабженный элементом охлаждения. Обе емкости выполнены в виде двух замкнутых резервуаров с изоляцией, в которые вставляются бутыли с исходной жидкостью. Емкость для нагрева располагается над емкостью для охлаждения. Блок нагрева и охлаждения выполнен из конденсатора и нагревателя, между которыми расположен термоэлектрический преобразователь. При этом нагреватель подсоединен к поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя, а конденсатор - к поверхности охлаждения. Внутри конденсатора и нагревателя находится хладагент. Емкость для охлаждения через трубку подсоединена к конденсатору. Емкость для нагрева через трубку подсоединена последовательно к дополнительному конденсатору и к нагревателю. В системе также установлен элемент охлаждения, выполненный в виде вентилятора, и необходимый для охлаждения дополнительного конденсатора. Система работает следующим образом. В емкостях для нагрева и охлаждения устанавливают бутыли с исходной жидкостью. Во время работы термоэлектрического преобразователя от поверхности нагрева тепло передается нагревателю, где находится хладагент, который при этом разогревается и переходит в пар. Пар через трубку поступает в емкость для нагрева, происходит передача тепла от пара хладагента к стенкам емкости, и далее через стенки бутыли к жидкости, таким образом, происходит нагрев жидкости, при этом хладагент конденсируется и по той же трубке, по которой проходит пар, через дополнительный конденсатор возвращается назад в нагреватель. Параллельно происходит процесс охлаждения жидкости. За счет работы термоэлектрического преобразователя происходит охлаждение хладагента в конденсаторе. Хладагент поступает в емкость для охлаждения, через стенки бутыли происходит передача тепла от жидкости к хладагенту, и соответственно ее охлаждение. При этом хладагент нагревается, переходит в пар и по трубке возвращается в конденсатор. По достижении заданной температуры одна из бутылей или обе бутыли извлекаются потребителем из емкостей для нагрева и охлаждения. Главным недостатком системы является то, что нагрев и охлаждение жидкости происходит опосредованно через абсолютно другую среду, которую саму требуется нагреть и охладить, это приводит к потерям энергии, что неэффективно. Кроме того, использование хладагента делает систему неэкологичной, что тоже недостаток системы.

Из уровня техники известна система нагрева и охлаждения жидкости по патенту EP 1571121 [МПК B67D 1/08, приоритет 21.02.2005]. Система состоит из емкости для нагрева, емкости для охлаждения, соединенных трубкой, теплообменника, двух термоэлектрических преобразователей, датчиков температуры и вентилятора. Емкость для нагрева контактирует с поверхностью нагрева одного из термоэлектрических преобразователей, а его поверхность охлаждения контактирует с теплообменником, который, в свою очередь, контактирует с поверхностью нагрева второго термоэлектрического преобразователя, поверхность охлаждения которого контактирует с емкостью для охлаждения. Вентилятор при этом охлаждает теплообменник. Система по патенту EP 1571121 работает следующим образом. В емкость для охлаждения наливают исходную жидкость, которая по трубке поступает в емкость для нагрева. После заполнения обеих емкостей систему включают. Происходит одновременный процесс нагрева и охлаждения, при этом, за счет теплообменника с элементом охлаждения происходит компенсация разницы температур у поверхностей нагрева и охлаждения двух термоэлектрических преобразователей. Основным недостатком системы является то, что система расходует большое количество энергии – на нагрев, на охлаждение и на отвод излишнего тепла. При этом отсутствует прямой и простой механизм управления температурой жидкости в емкостях, что также является недостатком системы.

Из уровня техники известна система нагрева и охлаждения жидкости по патенту РФ 2654548 [МПК F25B 21/02, приор. 04.052.2016], выбранная заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Система состоит из емкости для охлаждения и емкости для нагрева, разделенные термоэлектрическим преобразователем. В рамках отличительных признаков система работает следующим образом. Обе емкости заполняются жидкостью, после заполнения обеих емкостей систему включают. Происходит одновременный процесс нагрева и охлаждения. При этом за счет разницы объема емкостей компенсируется разница выделения тепла и холода. То есть для работы системы достаточно одного термоэлектрического преобразователя, что делает наиболее близкий аналог более эффективным, по сравнению с другими известными системами. При этом недостатком наиболее близкого аналога является то, что отсутствует возможность регулировать температуру горячей жидкости, то есть в случае, если количество жидкости в емкости для нагрева недостаточно, например, если отбор на потребление горячей жидкости происходит быстрее, чем холодной, происходит перегрев горячей жидкости. То есть потребитель получает слишком горячую жидкость, что неудобно. При этом единственной возможностью отрегулировать температуру жидкости является принудительная замена горячей жидкости на исходную в емкости для нагрева или добавление исходной жидкости в емкость для нагрева. Такой способ регулирования температуры горячей жидкости является неточным и неудобным, что является недостатком наиболее близкого аналога.

Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка новой системы нагрева и охлаждения жидкости с улучшенными эргономическими свойствами за счет исключения подачи перегретой жидкости на потребление, при отсутствии существенных потерь по эффективности.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что система нагрева и охлаждения жидкости, включающая емкость для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление, и емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление, разделенные термоэлектрическим преобразователем, выполнена с возможностью циркуляции горячей жидкости через емкость для горячей жидкости, насос циркуляции горячей жидкости, теплообменник, снабженный средством охлаждения с функцией включения для обдува теплообменника воздухом при повышении температуры горячей жидкости в емкости для горячей жидкости выше заданного уровня, где средство охлаждения выполнено в виде вентилятора, или воздушного насоса, или компрессора, а в емкости для горячей жидкости установлен датчик температуры, функционально связанный со средством охлаждения. Система нагрева и охлаждения жидкости может дополнительно содержать емкость для холодной жидкости с датчиком температуры, насос циркуляции холодной жидкости, линию подачи холодной жидкости и/или линию подачи горячей жидкости, где линия подачи холодной жидкости может быть дополнительно снабжена краном для холодной жидкости и/или насосом подачи холодной жидкости, а линия подачи горячей жидкости может быть дополнительно снабжена краном для горячей жидкости, и/или насосом подачи горячей жидкости, и/или проточным нагревателем.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 изображен пример системы нагрева и охлаждения жидкости.

На фигуре 2 изображен пример системы нагрева и охлаждения жидкостями с дополнительными элементами.

Система нагрева и охлаждения жидкости включает емкость для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление (2), и емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), между которыми расположен термоэлектрический преобразователь (1). Обе емкости выполнены из теплопроводящего материала, например, нержавеющей стали, латуни или других металлических сплавов. При этом емкость для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление (2), по меньшей мере частью одной из стенок контактирует с охлаждающей стороной термоэлектрического преобразователя (1). Емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), может также по меньшей мере частью одной из стенок контактировать с поверхностью нагрева термоэлектрического преобразователя (1), либо термоэлектрический преобразователь (1) и стенка емкости для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), могут быть расположены параллельно с воздушным зазором не менее 1 мм, но не более 3 см.

Емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), соединена последовательно с емкостью для горячей жидкости (4), насосом циркуляции горячей жидкости (5) и теплообменником (6), который снабжен средством охлаждения (7). При этом средство охлаждения (7) имеет функцию включения для обдува теплообменника (6) воздухом и может быть выполнено, например, но не ограничиваясь перечисленными вариантами в виде вентилятора, или воздушного насоса, или компрессора. Емкость для горячей жидкости (4) может быть выполнена как из пластика, например полипропилена, полиэтилена или смеси полиолефинов, или ПЭТ, или, например, из нержавеющей стали. Емкость для горячей жидкости (4) содержит датчик температуры (8).

В рамках отличительных признаков заявляемая система работает следующим образом. Емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), и емкость для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление (2), заполняют исходной жидкостью. После заполнения систему включают. За счет термоэлектрического преобразователя (1) происходит нагрев и одновременно охлаждение жидкости. Емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), сообщается с емкостью для горячей жидкости (4). Возможен вариант, где жидкость самотеком перетекает между емкостью для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), и емкостью для горячей жидкости (4). Либо предпочтительно за счет насоса циркуляции горячей жидкости (5) жидкость циркулирует из емкости для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), через емкость для горячей жидкости (4), через насос циркуляции горячей жидкости (5) и теплообменник (6). При этом средство охлаждения (7) выключено. Расположенный в емкости для горячей жидкости (4) датчик температуры (8) фиксирует температуру жидкости в емкости для горячей жидкости (4). Когда температура горячей жидкости в емкости для горячей жидкости (4) достигает заданного значения, например, предпочтительно, но не ограничиваясь указанным примером 60-65, или 80-85, или 70-75, включается средство охлаждения (7) на обдув воздухом теплообменника (6). Если реализован вариант системы, где жидкость самотеком перетекает между емкостью для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), и емкостью для горячей жидкости (4), то при достижении заданной температуры жидкости одновременно со средством охлаждения (7) включается насос циркуляции горячей жидкости (5), обеспечивающий циркуляцию горячей жидкости из емкости для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), через емкость для горячей жидкости (4), через насос циркуляции горячей жидкости (5) и теплообменник (6), обдуваемый воздухом за счет работы средства охлаждения (7). Если система реализована в предпочтительном варианте с циркуляцией горячей жидкости из емкости для нагрева жидкости, подаваемой на потребление (3), через емкость для горячей жидкости (4), через насос циркуляции горячей жидкости (5) и теплообменник (6), то при достижении заданной температуры горячей жидкости насос циркуляции горячей жидкости (5) продолжает работать на циркуляцию, включается дополнительно только средство охлаждения (7). При включении средства охлаждения (7) происходит обдув воздухом теплообменника (6), за счет чего происходит снижение температуры горячей жидкости. При достижении горячей жидкости заданной температуры средство охлаждения (7) отключается. Таким образом, температура горячей жидкости поддерживается в заданном диапазоне и исключен перегрев горячей жидкости. То есть потребитель всегда получает горячую жидкость необходимой температуры, что делает систему более эргономичной по сравнению с наиболее близким аналогом. Кроме того, таким образом, происходит поддержание оптимального баланса температур и чем больше тепла отводится от горячей стороны термоэлектрического преобразователя (1), тем эффективнее происходит охлаждение с противоположной стороны. Таким образом, повышается эффективность системы, что компенсирует работу средства охлаждения (7), то есть по сравнению с наиболее близким аналогом система не теряет в эффективности.

Дополнительно система может включать в себя емкость для холодной жидкости (9) с датчиком температуры (16) и насос циркуляции холодной жидкости (15). В таком случае за счет циркуляции холодной жидкости из емкости для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление (2), через емкость для холодной жидкости (9) и насос циркуляции холодной жидкости (15), обеспечивается поддержание температуры холодной жидкости в заданном диапазоне, например, но не ограничиваясь перечисленными вариантами 8-12℃, или 10-15℃, или 6-11℃, таким образом, поддерживается удобная для потребителя температура холодной жидкости, что повышает удобство системы. Кроме того, поддержание температуры холодной жидкости в заданном диапазоне повышает эффективность работы термоэлектрического преобразователя (1), что компенсирует затраты на введение дополнительных элементов, то есть эффективность системы не снижается.

Дополнительно система может включать линию подачи холодной жидкости (на фигурах не обозначена), позволяющую отбирать холодную жидкость на потребление в процессе работы системы. Для удобства пользователя линия подачи холодной жидкости (на фигурах не обозначена) может быть дополнительно снабжена краном для холодной жидкости (14), позволяющим пользователю регулировать объем подачи холодной жидкости, и/или насосом подачи холодной жидкости (10), обеспечивающим удобную для пользователя скорость подачи холодной жидкости.

Дополнительно система может включать линию подачи горячей жидкости (на фигурах не обозначена), позволяющую отбирать горячую жидкость на потребление в процессе работы системы. Для удобства пользователя линия подачи горячей жидкости (на фигурах не обозначена) может быть дополнительно снабжена краном для горячей жидкости (13), позволяющим пользователю регулировать объем подачи горячей жидкости, и/или насосом подачи горячей жидкости (11), обеспечивающим удобную для пользователя скорость подачи горячей жидкости, и/или проточным нагревателем (12). Наличие проточного нагревателя (12) позволяет пользователю при необходимости подогревать горячую жидкость до более высокой температуры и/или получать пар из горячей жидкости, что расширяет возможности использования системы для приготовления напитков.

В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения, в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.

1. Система нагрева и охлаждения жидкости, включающая емкость для охлаждения жидкости, подаваемой на потребление, и емкость для нагрева жидкости, подаваемой на потребление, разделенные термоэлектрическим преобразователем, отличающаяся тем, что емкость для нагрева жидкости последовательно соединена с возможностью циркуляции горячей жидкости с емкостью для горячей жидкости, насосом циркуляции горячей жидкости и теплообменником, снабженным средством охлаждения для обдува теплообменника воздухом с функцией включения при повышении температуры горячей жидкости в емкости для горячей жидкости выше заданного уровня.

2. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 1, отличающаяся тем, что средство охлаждения выполнено в виде вентилятора, или воздушного насоса, или компрессора.

3. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 1, отличающаяся тем, что в емкости для горячей жидкости установлен датчик температуры, функционально связанный со средством охлаждения.

4. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 1, отличающаяся тем, что может дополнительно содержать емкость для холодной жидкости с датчиком температуры, насос циркуляции холодной жидкости.

5. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 1, отличающаяся тем, что может дополнительно содержать линию подачи холодной жидкости и/или линию подачи горячей жидкости.

6. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 5, отличающаяся тем, что линия подачи холодной жидкости может быть дополнительно снабжена краном для холодной жидкости и/или насосом подачи холодной жидкости.

7. Система нагрева и охлаждения жидкости по п. 5, отличающаяся тем, что линия подачи горячей жидкости может быть дополнительно снабжена краном для горячей жидкости, и/или насосом подачи горячей жидкости, и/или проточным нагревателем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к термоэлектрическим элементам – преобразователям электрической энергии в холод. Термоэлектрический холодильник содержит один или более термоэлементов, состоящих из ветвей n- и р-типа, металлических пластин, обеспечивающих соединение торцов n- и р-ветвей, горячего и холодного спаев на торцах ветвей, образующихся при протекании тока.

Изобретение относится к области термоэлектрических источников электроэнергии, основанных на эффекте Зеебека, а именно к автономным термоэлектрическим источникам электроэнергии. Сущность: термоэлектрический генератор бытовой содержит охлаждающий теплообменник, горячий теплообменник, между которыми размещен по меньшей мере один термоэлектрический генераторный модуль, холодная сторона которого обращена к охлаждающему теплообменнику, горячая сторона обращена к горячему теплообменнику, при этом обращенные к теплообменникам плоскости термоэлектрического генераторного модуля снабжены слоем теплопроводящей пасты.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к оборудованию для создания требуемых температурных параметров в зоне нахождения поросят в свинарнике. В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается КПД и повышается надежность установки, а также появляется возможность содержания поросят в комфортных условиях с меньшим расходом энергии на создание микроклимата в зоне нахождения поросят путем уменьшения длины трубопроводов для циркуляции теплоносителя и уменьшения транспортных потерь возобновляемой тепловой энергии в последних за счет расположения термоэлектрического теплового насоса, представляющим собой термоэлектрическую сборку с расположенным в ней термоэлектрическим модулем, жидкостным теплообменником горячего контура и контурной тепловой трубкой непосредственно рядом с термопанелью для обогрева поросят.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к термоэлектрическим способам преобразования электрической энергии в холод. Термоэлектрический холодильник состоит из полупроводниковых ветвей n- и p- типа, металлических пластин, обеспечивающих соединение торцов ветвей, горячего и холодного спаев, образующихся при протекании тока.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам локального обогрева поросят с использованием термоэлектрического теплового насоса. Установка содержит термопанель (9) для обогрева поросят с теплоизоляцией (14), блок управления (6) с датчиком (7) и регулятором температуры.

Устройство для кондиционирования воздуха в изолированном помещении относится к устройствам кондиционирования воздуха. Устройство содержит две жидкостно-воздушных теплообменных камеры, контактирующих с разными сторонами элемента Пельтье.

Изобретение относится к охлаждающим установкам. Термоэлектрический охладитель (10) по типу Пельтье содержит горячую поверхность (10Н) и холодную поверхность (10С).

Изобретение относится к радиаторам-охладителям с испарителем, может использоваться в устройствах вентиляции, в средствах индивидуальной защиты органов дыхания человека от вредных веществ (респираторах), в холодильниках и во всех остальных устройствах со встроенными радиаторами-охладителями, и в устройствах, в том числе для охлаждения воздуха и отведения сконденсированной влаги во внешнюю среду.

Холодильник может включать в себя внутренний короб, имеющий камеру хранения; термоэлектрический модуль, выполненный с возможностью охлаждения камеры хранения и включающий в себя термоэлектрический элемент и радиатор охлаждения; вентилятор, выполненный с возможностью обеспечения циркуляции воздуха, который обменивается теплом с радиатором охлаждения в камеру хранения; крышку вентилятора, выполненную с возможностью закрывания вентилятора и имеющую верхнее выпускное отверстие, нижнее выпускное отверстие и внутреннее всасывающее отверстие, образованное между верхним выпускным отверстием и нижним выпускным отверстием; первый приемный элемент, расположенный в камере хранения; и второй приемный элемент, расположенный поверх первого приемного элемента таким образом, что он расположен на расстоянии от первого приемного элемента.

Холодильник настоящего изобретения включает в себя: шкаф, формирующий отделение для хранения; дверцу для открытия или закрытия отделения для хранения; модуль с термоэлектрическим элементом, который располагается в шкафу с возможностью охлаждать отделение для хранения и включает в себя термоэлектрический элемент, радиатор охлаждения в контакте с термоэлектрическим элементом и теплоотводный радиатор в контакте с термоэлектрическим элементом; и модуль с датчиком, который устанавливается в радиаторе охлаждения и включает в себя температурный датчик размораживания для считывания температуры радиатора охлаждения.
Наверх