ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2038546

КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОДО- И ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ

КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОДО- И ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ

Имя изобретателя: Радченко С.А.; Никитин Ю.В.; Гущин И.В.; Мешкова И.К.
Имя патентообладателя: Радченко Сергей Анатольевич
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1992.09.10 

Использование: в энергетике, санитарной технике и отопительно-вентиляционных системах. Сущность изобретения: комбинированный водо- и воздухонагреватель содержит корпус 3, кожух 41, средства 11 нагрева среды, системы подвода холодной воды и отвода горячей воды, систему подвода и отвода воздуха и элементы дополнительного нагрева нагревательной среды. В верхней части корпуса 3 водонагревателя размещен элемент для дополнительного нагрева среды, выполненный в виде замкнутой емкости 1, имеющей патрубки 8 и 9 для подвода и отвода воздуха и штуцера 4 и 6 для залива и слива воды соответственно, причем патрубок 8 для подвода воздуха снабжен барботажным устройством 10, а отводной патрубок 9 соединен со средствами для обработки и распределения воздуха. Средства 11 нагрева среды расположены в нижней части корпуса 3 водонагревателя, на внутренней поверхности которого выполнена перегородка 12, соединенная с днищем корпуса 3 и его внутренними боковыми поверхностями и разделяющая корпус 3 на две сообщенные между собой в верхней части емкости 13 и 14, соединенные соответственно со штуцером 16 подвода водопроводной воды и сливной трубы 25 и смесителем 23 и дополнительной переливной трубой 19, размещенной в емкости 13 со штуцером 16 для подвода водопроводной воды. Смеситель 23 соединен с водопроводом холодной воды, переливной 19 и сливной 25 трубами, выполненными сменными. При работе на газообразном, жидком или твердом топливе средства 11 нагрева среды размещены под корпусом 3 водонагревателя, а между корпусом 3 и кожухом установлена перегородка, образующая горизонтальный газоход над верхней поверхностью замкнутой емкости 1, соединенный с вертикальным газоходом для удаления продуктов сгорания.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к энергетике, санитарной технике и отопительно-вентиляционным системам и может быть использовано в различных водогрейных, отопительных и вентиляционных устройствах и в устройствах для увлажнения и осушки воздуха.

Известны устройства для нагрева воздуха (калориферы), применяемые в приточных системах вентиляции, системах кондиционирования воздуха, воздушного отопления, а также в сушильных установках, которые подразделяются на гладкотрубные и ребристые [1]

Недостатки гладкотрубных калориферов нагрев небольшого количества воздуха и малая степень его нагрева, а недостаток ребристых калориферов трудность очистки от загрязнения теплообменных поверхностей. В настоящее время наибольшее распространение имеют калориферы, в которых теплоносителем является пар или горячая вода, поэтому такие калориферы могут применяться только в местах, куда подведены соответствующие трубопроводы тепловых сетей.

Использование калориферов для нагрева воздуха связано с расходованием в больших количествах таких ценных энергоносителей, как пар, высокотемпературная горячая вода и электроэнергия, так как известные конструкции калориферов в большинстве случаев не рассчитаны на использование вторичных энергетических ресурсов и не используются для этих целей. Поэтому калориферы редко используются для обеспечения заданного микроклимата в жилых зданиях, а в ряде случаев, когда они по технико-экономическим показателям уступают другим устройствам для нагрева воздуха, их не применяют и в административных, промышленных и других зданиях.

Известны устройства для местного увлажнения (доувлажнения) воздуха, обеспечивающие непосредственное введение влаги в воздух помещения путем испарения или тонкого распыления воды, например автоматическая пневматическая установка "Туман" с электрическими исполнительными механизмами [2]

Недостатками автоматической пневматической установки "Туман" являются сложность конструкции, необходимость подвода водопроводной воды под давлением и сжатого воздуха, а также возможность конденсации влаги на водяных трубах и капели с них и осаждения взвешенной влаги из факела на стенах, колоннах и оборудовании, что ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещениях. Поэтому приходится выполнять целый ряд дополнительных мероприятий, еще более усложняющих эксплуатацию установки и увеличивающих ее габаритные размеры, стоимость и эксплуатационные затраты, а именно:

для предотвращения конденсации влаги на водяных трубах и капели с них подогревать воду, подаваемую к узлу управления, до температуры 25-30оС или теплоизолировать водяные трубы;

очищать сжатый воздух, подаваемый к узлу, от воды и масла, и охлаждать его до температуры 25оС;

обеспечивать регламентированные нормативными документами минимальные расстояния от препятствий, пола и потолка до видимого факела взвешенной влаги.

Таким образом, механическое распыление капельной влаги, используемое в доувлажнительной установке "Туман" и других устройствах, работающих на основе использования этого эффекта, приводит к ухудшению санитарно-гигиенических параметров в помещении вблизи от устройства, особенно в зоне видимого факела распыленной влаги и вблизи него, в результате чего такие устройства для увлажнения воздуха можно использовать только в больших производственных помещениях. Поэтому в жилых, административных и других зданиях приходится применять разнообразные устройства для увлажнения воздуха, имеющие более простую конструкцию и обеспечивающие испарение влаги в воздух помещения при его контакте с увлажненным материалом или поверхностью воды, причем движение воздуха в этих устройствах происходит за счет перепада давлений, возникающего в результате разности плотностей сухого и увлажненного воздуха или создаваемого в результате использования вентиляторов или других устройств для обеспечения движения воздуха. Однако бытовые и другие известные устройства для увлажнения воздуха, принцип действия которых основан на испарении влаги непосредственно внутри устройства, имеют малую производительность, особенно в случае, если через устройство происходит только естественная циркуляция воздуха, и не обеспечивает необходимого увлажнения воздуха в большинстве помещений, где они применяются.

Таким образом, проблема надежного обеспечения заданной влажности и оптимального микроклимата в помещениях жилых, производственных и административ- ных зданий в настоящее время не решена. Еще более острой является проблема обеспечения эффективной эксплуатации различных систем кондиционирования микроклимата, в том числе устройств для тепловлажностной обработки воздуха, и экономии и рационального использования топливно-энергетических ресурсов при их использовании.

Известны многочисленные конструкции емкостных (аккумуляционных) водонагревателей, в которых подвод питательной воды и отвод нагретой воды, а также слив излишней воды по переливной трубе осуществляются ниже внутренней поверхности крышки корпуса водонагревателя [3]

Недостатком всех этих водонагревателей является наличие между внутренней поверхностью верхней части корпуса водонагревателя и верхом переливной трубы (или местом отвода нагретой воды, если переливная труба отсутствует или совмещена с трубой для отвода нагретой воды) довольно значительного объема, который не заполняется водой, т. е. является бесполезным и увеличивает габаритные размеры водонагревателя. Кроме того, в случае, если нагрев воды в водонагревателе происходит за счет сжигания в нем любого топлива (твердого, жидкого или газообразного), эффективность использования полученного в топке тепла оказывается недостаточной, так как уходящие из водонагревателя в атмосферу продукты сгорания имеют высокую температуру.

Наиболее близкой к предлагаемому воздухонагревателю по выполняемой функции является установка для получения горячего воздуха и горячей воды для санитарных целей [4] включающая цилиндрический корпус для нагрева и повторного подогрева воды для санитарных нужд, наружный кожух, причем между ним и корпусом находится пространство для нагрева нагнетаемого вентилятором воздуха путем противотока с продуктами сгорания, образующимися при сгорании топлива внутри камеры сгорания, и элементы для дополнительного нагрева воды, выполненные в виде змеевика с оребрением. Подвод воды выполнен в нижней части корпуса, а отвод горячей воды в верхней части корпуса.

Эта установка имеет целый ряд недостатков, затрудняющих ее эксплуатацию и снижающих технико-экономические характеристики.

Конструкция установки такова, что аэродинамическое сопротивление проходу продуктов сгорания через центральную теплоизолированную часть для нагрева воды в корпусе и в предварительном теплообменнике имеет гораздо большую величину, чем при проходе газа по каналу вдоль оребренной стенки при нагреве воздуха, а эффективные средства для их аэродинамической увязки в процессе эксплуатации не предусмотрены, в результате чего

в установке имеется вентилятор для обеспечения удаления продуктов сгорания из нее, так как естественного перепада давлений недостаточно, что ведет к перерасходу электроэнергии;

использование установки для одновременного нагрева горячей воды и воздуха (при открытых средствах регулирования потока выше горелки) является неэффективным, так как основная часть продуктов сгорания будет проходить вдоль оребренной поверхности и нагревать нагнетаемый воздух, а нагрев воды в корпусе и предварительном теплообменнике будет происходить медленно.

Отбор горячей воды из корпуса осуществляется ниже внутренней поверхности крышки корпуса, в результате чего выше этого уровня корпус заполняется воздухом, как и в описанных аналогах.

Использование извилистых трубчатых средств для пропускания через корпус газообразных продуктов сгорания для обеспечения нагрева воды затрудняет их очистку от загрязнения и снижает эффективность очистки.

Подача холодной воды в предварительный теплообменник приводит к образованию в нем конденсата, поэтому в установке имеются средства для его сбора и отвода, что затрудняет ее монтаж и эксплуатацию, увеличивает аэродинамическое сопротивление предварительного теплообменника и требует применения для изготовления установки более дорогих материалов.

Установка является громоздкой, сложной в изготовлении и эксплуатации.

Все описанные выше и другие аналоги предназначены для выполнения какой-либо одной функции, поэтому для получения одновременно горячей воды и увлажнения или нагрева воздуха (или одновременного нагрева и увлажнения воздуха) потребителю приходится приобретать и использовать несколько различных устройств соответствующего назначения. Это ведет к неоправданным капитальным и эксплуатационным затратам, к значительному перерасходу материала и нерациональным трудовым затратам в процессе изготовления устройств, предназначенных для выполнения какой-либо одной функции, а не целого комплекса задач одновременно, и неудобно для потребителей. Кроме того, применение описанных выше и других аналогов приводит к недостаточно эффективному использованию топливно-энергети- ческих ресурсов и не позволяет обеспечить максимальную надежность поддержания заданных параметров микроклимата в помещении и комплексное удовлетворение потребностей потребителей при минимальных затратах. Использование установки по прототипу также не позволяет обеспечить комплексное удовлетворение потребностей потребителей, так как она недостаточно эффективно работает при одновременном нагреве воздуха и воды и не предназначена для обеспечения заданного микроклимата в помещении, включая увлажнение воздуха и регулирование его температуры и влажности в широком диапазоне.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом комбинированном водо- и воздухонагревателе, выполняющем как функции по получению горячей воды и обогреву помещения, так и по одновременному нагреву, увлажнению или осушке воздуха.

Такая многофункциональность достигается благодаря тому, что комбинированный водо- и воздухонагреватель, содержащий корпус, кожух, средства нагрева среды, системы подвода холодной воды в нижнюю часть корпуса и отвода горячей воды из верхней части корпуса, систему подвода и отвода воздуха и элементы дополнительного нагрева нагреваемой среды, имеет размещенный в верхней части корпуса водонагревателя элемент для дополнительного нагрева среды, выполненный в виде замкнутой емкости, имеющей патрубки для подвода и отвода воздуха и штуцеры для залива и слива воды, причем патрубок для подвода воздуха снабжен барботажным устройством, а отводной патрубок соединен со средствами для обработки и распределения воздуха. Средства нагрева среды расположены в нижней части корпуса водонагревателя, на внутренней поверхности которого выполнена перегородка, соединенная с днищем корпуса и внутренними боковыми поверхностями, разделяющая корпус на две сообщенные между собой в верхней части емкости, соединенные соответственно со штуцером подвода водопроводной воды и сливной трубой и смесителем и дополнительной переливной трубой, размещенной в емкости со штуцером для подвода водопроводной воды. Смеситель соединен с водопроводом холодной воды, переливной и сливной трубами, выполненными сменными.

При работе на газообразном, жидком или твердом топливе средства нагрева среды размещены под корпусом водонагревателя, а между корпусом и кожухом водонагревателя установлена перегородка, образующая горизонтальный газоход над верхней поверхностью замкнутой емкости, соединенный с вертикальным газоходом для удаления продуктов сгорания.

Для работы в режиме отопительного прибора на наружной поверхности корпуса по периметру закреплено съемное оребрение, в нижней части корпуса установлены три штуцера, два из которых на внутренней поверхности корпуса имеют разъемные соединения для установки съемных переливной и сливной труб, штуцер без разъемного соединения предназначен для подвода водопроводной воды для последующего ее нагрева, а в верхней части корпуса установлен штуцер для присоединения трубопровода системы отопления или горячего водоснабжения. На нижней наружной поверхности корпуса шарнирно установлен смеситель, поворотный носик которого имеет съемную пробку, препятствующую вытеканию воды из водо- и воздухонагревателя.

Патрубок для отвода воздуха из замкнутой емкости соединен с воздуховодом в форме тройника с установленным в нем шибером, направляющим поток воздуха к воздухоразборным устройствам или в каплеуловитель-воздухонагреватель, выполненный двухступенчатым, состоящий из каплеуловителя-испарителя с нагреваемыми элементами и воздухонагревателя-теплообменника и соединенный со средствами для распределения воздуха.

КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОДО- И ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ
 
 

На фиг. 1 показан комбинированный водо- и воздухонагреватель при использовании электрических нагревательных средств, вертикальный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция каплеуловителя-воздухонагревателя с плоскими нагревательно-каплеулавливающими элементами при использовании электрической энергии; на фиг. 4 то же при использовании продуктов сгорания топлива или других нагретых газов или жидкостей; на фиг. 5 схема включения комбинированного водо- и воздухонагревателя в систему отопления; на фиг. 6 комбинированный водо- и воздухонагреватель при использовании газообразного или жидкого топлива, вертикальный разрез.

В предлагаемом комбинированном водо- и воздухонагревателе (фиг. 1) имеется замкнутая емкость 1 со съемной крышкой 2, размещенная в верхней части корпуса 3 водонагревателя. Емкость 1 имеет штуцер 4 для заполнения водой, закрываемый пробкой 5, штуцер 6 для слива этой воды, закрываемый пробкой 7, патрубок 8 для подачи в емкость воздуха и патрубок 9 для его удаления.

Внутри емкости 1 к патрубку 8 присоединено устройство 10 для обеспечения барботажа воздуха при работе комбинированного водо- и воздухонагревателя в режиме увлажнения воздуха. Такая замкнутая емкость 1 может быть установлена в любом емкостном водонагревателе или баке-аккумуляторе, имеющем в верхней части не заполненное водой пространство, в том числе при применении любых нагревательных (теплообменных) элементов 11 для нагревания водной среды, устанавливаемых в нижней части корпуса 3, при сжигании любых видов топлива или при использовании различных видов вторичных энергетических ресурсов и других источников тепла. Включение нагревательных элементов 11 (или подача теплоносителя в них при использовании в качестве теплоносителя нагретых жидкостей или газов) осуществляется с помощью электрического блока питания и управления, снабженного терморегулятором, обеспечивающим достижение и автоматическое поддержание заданной потребителем температуры нагрева (не показан). Комбинированный водо- и воздухонагреватель имеет также автоматику, которая не позволяет включить нагревательные элементы 11 в случае, если они не погружены в воду (не показана).

В нижней части корпуса 3 водонагревателя установлена перегородка 12, образующая вместе с внутренними стенками корпуса 3 водонагревателя емкость 13 для подвода воды и емкость 14 для отвода нагретой воды. В нижней части емкости 13 имеются отверстие 15 со штуцером 16 на наружной поверхности корпуса 3 для подвода воды и отверстие 17 со штуцером 18 для удаления воды из переливной трубы 19, присоединенной к дну корпуса 3 с помощью разъемного соединения 20, а в нижней части емкости 14 имеется отверстие 21 со штуцером 22 для подвода нагретой воды к смесителю 23 через разъемное соединение 24 с присоединенной к нему сливной трубой 25. В верхней части корпуса 3 водонагревателя имеется штуцер 26, закрываемый пробкой 27, а на наружной поверхности корпуса с помощью средств 28 крепления может быть установлено съемное оребрение 29 (фиг. 2) или съемная теплоизоляция (закрепляется аналогично, не показана).

Подача холодной воды в корпус 3 из водопровода 30, на котором установлены запорно-регулирующая арматура 31 и обратный клапан 32, осуществляется через крестовину 33, соединенную со штуцером 16, а к смесителю 23, имеющему носик 34 и кран 35, холодная вода поступает через крестовину 33 и трубу 36, имеющую запорно-регулирующую арматуру 37 и сообщающуюся с переливной трубой 19 через тройник 38, запорно-регулирующую арматуру 39 и штуцер 18.

На наружной поверхности емкости 1 имеются средства 40 для подачи в нее воздуха, например, в виде вентилятора, засасывающего воздух внутри наружного кожуха 41 комбинированного водо- и воздухонагревателя.

Средства 40 для подачи воздуха имеют всасывающий патрубок 42 и нагнетательный патрубок 43, соединенный с воздуховодом 44, который присоединен к патрубку 8 емкости 1, а также выведен на наружную поверхность наружного кожуха 41, где отверстие воздуховода 44 герметично закрывается крышкой 45, а при ее отсутствии к воздуховоду 44 могут присоединяться любые средства для оптимизации распределения в помещении подаваемого воздуха, например воздуховоды, душирующие патрубки или другие известные устройства (не показаны).

К патрубку 9 емкости 1 присоединен воздуховод 46, имеющий форму тройника, внутри которого на оси 47 закреплен шибер 48, позволяющий перекрывать подачу воздуха в присоединенные к воздуховоду 46 воздуховод 49 и каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Воздуховод 49 выведен на наружную поверхность наружного кожуха 41 и закрывается крышкой 51, а при ее отсутствии к нему могут быть присоединены любые воздухораспределительные устройства (не показаны).

Каплеуловитель-воздухонагреватель 50 (фиг. 3 и 4) выполнен разборной конструкции и состоит из двух частей: каплеулавливающе-испарительной части 52 и воздухонагревательной части 53. Каплеулавливающе-испарительная часть 52 состоит из разборного корпуса 54 с фланцами 55, внутри которого установлены нагревательные элеменрты 56. Для более эффективного улавливания капельной влаги нагревательные элементы 56 могут быть выполнены плоскими (волнистыми или зигзагообразными) и нагреваться электрической энергией, как, например, нагревательные элементы 56а (фиг. 3), или другими источниками тепла, имеющими температуру, превышающую температуру подаваемого в каплеуловитель-воздухонагреватель 50 воздуха, в том числе продуктами сгорания или различными видами вторичных энергетических ресурсов, как, например, нагревательные элементы 56б (фиг. 4). Воздухонагревательная часть 53 представляет собой теплообменник, имеющий корпус 57 с фланцами 58, внутри которого установлены нагревательные элементы 59.

После каплеуловителя-воздухонагревателя 50 по ходу движения воздуха установлен воздуховод 60, выведенный на наружную поверхность крышки 61 наружного кожуха 41 и герметично заканчивающийся крышкой 62, а при снятой крышке 62 к воздуховоду 60 могут присоединяться любые воздухораспределительные устройства (не показаны).

При использовании комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве генератора тепла системы отопления (фиг. 5) к крестовине 33 присоединяется обратная магистраль 63 системы отопления, на которой установлена запорно-регулирующая арматура 64, а главный стояк 65 системы отопления присоединяется к штуцеру 26. По главному стояку 65 горячая вода поступает в подающую магистраль 66, на которой установлен воздухосборник 67 с краном 68 для удаления воздуха, по подающему стояку 69 поступает в отопительные приборы 70, остывает в них и по обратному стояку 71 возвращается в обратную магистраль 63 системы отопления, из которой поступает для нагрева в комбинированный водо- и воздухонагреватель.

При работе комбинированного водо- и воздухонагревателя в режиме генератора тепла или отопительного прибора носик 34 смесителя 23 закрывают пробкой 72 для предотвращения возможной утечки воды.

Конструкция комбинированного водо- и воздухонагревателя при использовании газообразного или жидкого топлива, сжигаемого с помощью нагревательного элемента 11, например, в виде горелки, показана на фиг. 6. В этом случае в комбинированном водо- и воздухонагревателе имеется перегородка 73, ограничивающая перемещение продуктов сгорания в вертикальном направлении и направляющая их в горизонтальный газоход 74, укрепленный непосредственно на наружной поверхности емкости 1 для обеспечения ее дополнительного нагрева, из которого они поступают в вертикальный газоход 75, соединенный с дымовой трубой (не показана). Для обеспечения более интенсивного удаления продуктов сгорания через газоход в случае недостаточности естественной тяги могут использоваться средства 76 обеспечения искусственной тяги, например вентилятор.

Предлагаемый комбинированный водо- и воздухонагреватель может использоваться в нескольких режимах, а именно:

1) для получения горячей воды;

2) для нагрева воздуха, получения горячей воды и сушки различных материалов, в банях и саунах;

3) для нагрева и увлажнения воздуха и получения горячей воды.

Кроме того, универсальность конструкции комбинированного водо- и воздухонагревателя дает возможность потребителям применять его для выполнения целого ряда дополнительных функций, а именно:

4) в качестве ингалятора;

5) в качестве генератора тепла системы отопления;

6) в качестве отопительного прибора;

7) в качестве охладителя воздуха;

8) в качестве вентиляционной установки.

Предлагаемый комбинированный водо- и воздухонагреватель работает следующим образом.

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя по основному назначению

1. Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для получения горячей воды

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для получения горячей воды возможно в трех режимах:

1.1 в емкостном режиме при заполнении из водопровода;

1.2 в емкостном режиме при отсутствии водопровода или при отсутствии подачи воды из водопровода;

1.3 в скоростном режиме при поступлении воды из водопровода.

1.1. Получение горячей воды в емкостном режиме при заполнении из водопровода

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемную теплоизоляцию. Для заполнения комбинированного водо- и воздухонагревателя водой из водопровода при закрытом пробкой 27 штуцере 26, закрытой запорно-регулирующей арматуре 37 и 39 и открытом кране 35 смесителя 23 открывают запорно-регулирующую арматуру 31 на холодном водопроводе 30 и вода из водопровода 30 через крестовину 33, штуцер 16 и отверстие 15 поступает в корпус 3, вытесняя из него воздух.

Удаление воздуха из корпуса 3 происходит через трубу 25, отверстие 21, штуцер 22 и носик 34 смесителя 23. После начала вытекания воды из носика 34 смесителя 23 кран 35 смесителя 23 закрывают и включают нагревательные элементы 11, установив с помощью терморегулятора на пульте управления электрического блока питания и управления комбинированного водо- и воздухонагревателя (не показан) необходимую температуру. После нагрева воды в нижней емкости корпуса 3 до заданной температуры открывают кран 35 смесителя 23 и нагретая вода при открытой запорно-регулирующей арматуре 31 на водопроводе 30 поступает по сливной трубе 25 через штуцер 22 к носику 34 смесителя 23 для водоразбора. В случае необходимости подмешивания к нагретой воде холодной водопроводной воды открывают запорно-регулирующую арматуру 37 на трубе 36, в результате чего температура воды, вытекающей из носика 34 смесителя 23 снижается.

1.2. Получение горячей воды в емкостном режиме при отсутствии водопровода или при отсутствии подачи воды из водопровода

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемную теплоизоляцию. При отсутствии воды в водопроводе отключают комбинированный водо- и воздухонагреватель от водопровода 30, закрывая запорно-регулирующую арматуру 31, снимают с помощью разъемного соединения 24 сливную трубу 25 и удаляют ее из корпуса 3, закрывают запорно-регулирующую арматуру 37 и кран 35 смесителя 23 и открывают запорно-регулирующую арматуру 39. В случае отсутствия водопровода штуцер 16 должен быть заглушен, а кран 35 смесителя 23 закрыт, запорно-регулирующая арматура 39 открыта, а сливная труба 25 снята и удалена из корпуса 3.

Заполнение нижней части корпуса 3 водой производят из любой емкости через штуцер 26 до момента начала вытекания воды из носика 34 смесителя 23, что свидетельствует о том, что вода достигла уровня верха переливной трубы 19 и вытекает через нее. После этого прекращают заливать воду в корпус 3 через штуцер 26 и включают нагревательные элементы 11, установив с помощью терморегулятора на пульте управления электрического блока питания и управления (не показан) необходимую температуру нагрева. После нагрева воды до заданной температуры происходит автоматическое прекращение подвода тепла. Для водоразбора открывают кран 35 смесителя 23, в результате чего нагретая вода начинает вытекать из носика 34 смесителя 23.

1.3. Получение горячей воды в проточном (скоростном) режиме при поступлении воды из водопровода

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемную теплоизоляцию. Для обеспечения непрерывного получения горячей воды при работе комбинированного водо- и воздухонагревателя в проточном (скоростном) режиме отделяют с помощью разъемного соединения 24 сливную трубу 25 и удаляют ее из корпуса 3, снимают пробку 27 со штуцера 26, закрывают запорно-регулирующую арматуру 37, открывают запорно-регулирующую арматуру 31 и 39 и кран 35 смесителя 23. После начала вытекания воды из носика 34 смесителя 23, что свидетельствует о заполнении холодной водопроводной водой емкости 13 и начале ее перелива через перегородку 12, включают нагревательные элементы 11.

2. Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для нагрева воздуха для отопления помещений и сушки различных материалов и получения горячей воды

Можно выделить два основных возможных режима использования комбинированного водо- и воздухонагревателя для нагрева воздуха для отопления помещений и сушки различных материалов и получения горячей воды, в том числе для получения горячей воды и пара любой необходимой температуры для бань и саун:

2.1 режим длительной эксплуатации с получением нагретого воздуха и горячей воды;

2.2. режим быстрого получения нагретого воздуха, например, для обеспечения работы фена или быстрого прогрева помещения.

2.1. Режим длительной эксплуатации с получением нагретого воздуха и горячей воды

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для нагрева воздуха для отопления помещений и сушки различных материалов и получения горячей воды возможно при любом из способов заполнения корпуса 3 водой, описанных в разделах 1.1, 1.2 и 1.3.

Для обеспечения одновременного нагрева воздуха и получения горячей воды выбирают способ заполнения корпуса 3 водой и режим эксплуатации водонагревательной части комбинированного водо- и воздухонагревателя (емкостный или проточный), после чего устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 съемное оребрение 29 с помощью средств 28 крепления, выполняют все необходимые операции по его подготовке к работе и заполнению водой в последовательности, описанной в разделе 1 (в разделах 1.1, 1.2 или 1.3 соответственно) до момента включения нагревательных элементов 11. Удаляют пробку 7 со штуцера 6 и сливают воду из нижней части емкости 1, если она там была, после чего снова закрывают штуцер 6 пробкой 7.

После включения нагревательных элементов 11 закрывают воздуховод 44 крышкой 45 и воздуховод 49 крышкой 51, снимают крышку 62 с воздуховода 60, присоединяют к нему необходимое воздухораспределительное устройство и устанавливают шибер 48 в положение, обеспечивающее подачу воздуха в каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Включают средства 40 подачи воздуха и нагревательные элементы 56 и 59, установленные в каплеуловителе-воздухонагревателе 50. Устанавливают на пульте управления электрического блока питания и управления величины необходимых температур нагрева воды в корпусе 3 с помощью нагревательных элементов 11 и воздуха в каплеуловителе-воздухонагревателе с помощью нагревательных элементов 56 и 59. В результате этого нагрев воздуха происходит при его контакте с нагретыми поверхностями оребрения 29, наружной поверхностью корпуса 3 и емкости 1 и при прохождении через каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Нагретый таким образом воздух может подаваться для отопления помещения, а также для сушки различных сельхозпродуктов и других материалов, на которые в этом случае направляют с помощью воздухораспределительного устройства поток нагретого воздуха, имеющего низкую относительную влажность, в банях и саунах и в качестве фена. Водоразбор осуществляют через носик 34 смесителя 23, открывая кран 35 смесителя 23.

2.2. Режим быстрого получения нагретого воздуха

Для быстрого получения нагретого воздуха, например, при использовании комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве фена, обеспечивают быстрый нагрев воздуха до заданной температуры с помощью нагревательных элементов 56 и 59, установленных в каплеуловителе-водонагревателе 50. Для этого закрывают крышками 45 и 51 патрубки воздуховодов 44 и 49, проверяют отсутствие влаги в нижней части емкости 1, удалив пробку 7 со штуцера 6 и снова закрыв штуцер 6 пробкой 7. Устанавливают шибер 48 в положение, направляющее воздух в каплеулови- тель-воздухонагреватель 50, удаляют крышку 62 с патрубка воздуховода 60 и присоединяют к нему необходимые средства распределения воздуха. Включают средства 40 для подачи воздуха и нагревательные элементы 56 и 59, в результате чего потребитель сразу же получает нагретый воздух.

Для обеспечения более интенсивного нагрева воздуха через некоторое время после включения комбинированного водо- и воздухонагревателя и подготовки для потребителя горячей воды одновременно с этим или после этого могут быть выполнены операции по заполнению корпуса 3 водой и ее нагреву, как описано в разделе 2.1.

3. Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для нагрева и увлажнения воздуха и получения горячей воды

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для нагрева и увлажнения воздуха и получения горячей воды возможно при любом из способов заполнения корпуса 3 водой, описанных в разделах 1.1, 1.2 и 1.3.

Для обеспечения одновременного нагрева и увлажнения воздуха и получения горячей воды выбирают способ заполнения корпуса 3 водой и режим эксплуатации водонагревательной части комбинированного водо- и воздухонагревателя (емкостный или проточный), после чего устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 съемное оребрение 29 с помощью средств 28 крепления, выполняют все необходимые операции по его подготовке к работе и заполнению водой в последовательности, описанной в разделе 1 (в разделах 1.1, 1.2 или 1.3 соответственно) до момента включения нагревательных элементов 11. Удаляют пробку 7 со штуцера 6, чтобы убедиться в отсутствии воды в нижней части емкости 1, снова закрывают штуцер 6 пробкой 7, удаляют пробку 5 со штуцера 4 и заливают через него необходимое количество воды в емкость 1. Закрывают штуцер 4 пробкой 5 и патрубок воздуховода 44 крышкой 45 и включают нагревательные элементы 11.

Закрывают воздуховод 49 крышкой 51, снимают крышку 62 с воздуховода 60, присоединяют к нему необходимое воздухораспределительное устройство и устанавливают шибер 48 в положение, обеспечивающее подачу воздуха в каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Включают средства 40 подачи воздуха и нагревательные элементы 56 и 59, установленные в каплеуловителе-воздухонагревателе 50. Устанавливают на пульте управления электрического блока питания и управления комбинированного водо- и воздухонагревателя величины необходимых температур нагрева воды в корпусе 3 с помощью нагревательных элементов 11 и воздуха в каплеуловителе-воздухонагревателе 50 с помощью нагревательных элементов 56 и 59.

В результате этого нагрев воздуха происходит при контакте с нагретыми поверхностями оребрения 29, наружной поверхностью корпуса 3 и емкости 1 и при прохождении через каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Увлажнение воздуха происходит в емкости 1 при его барботаже через находящуюся в ней воду и при испарении уловленных капель влаги в каплеулавливателе-воздухонагревателе 50. Нагретый и увлажненный воздух распределяется в помещении с помощью присоединенных к комбинированному водо- и воздухонагревателю воздухораспределительных устройств, а водоразбор осуществляют через носик 34 смесителя 23, открывая кран 35 смесителя 23.

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя для выполнения дополнительных функций

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве ингалятора

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве ингалятора наиболее целесообразно при емкостном режиме заполнения его водой и ее нагрева, описанном в разделах 1.1 и 1.2, так как в этом случае возможны нагрев распыляемой влаги до более высокой температуры и большее увлажнение нагнетаемого воздуха.

Для обеспечения его использования в качестве ингалятора устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 съемное оребрение 29 с помощью средств 28 крепления и выполняют все необходимые операции по заполнению водой корпуса 3, описанные в разделах 1.1 или 1.2. Снимают пробки 5 и 7 со штуцеров 4 и 6 и промывают емкость 1 чистой водой, заливая ее через штуцер 6. Закрывают штуцер 6 пробкой 7, заливают через штуцер 4 лекарственный раствор и закрывают штуцер 4 пробкой 5. Закрывают патрубок воздуховода 44 крышкой 45 и патрубок воздуховода 60 крышкой 62, снимают крышку 51 с воздуховода 49 и устанавливают шибер 48 в положение, обеспечивающее подачу воздуха в воздуховод 49.

Включают нагревательные элементы 11 и устанавливают на пульте управления электрического блока питания и управления комбинированного водо- и воздухонагревателя необходимую температуру нагрева воды в корпусе 3, которая будет обеспечивать нужную степень нагрева лекарственного раствора и воздуха в емкости 1. После достижения заданной температуры воды в корпусе 3 присоединяют к патрубку воздуховода 49 необходимые средства распределения воздуха и включают средства 40 подачи воздуха. В результате этого нагрев воздуха, поступающего в средства 40 подачи воздуха через всасывающий патрубок 42 и нагнетаемого через нагнетательный патрубок 43, происходит при его контакте с нагретыми поверхностями оребрения 29, наружной поверхностью корпуса 3 и емкости 1 и при барботаже через слой лекарственного раствора в емкости 1, а увлажнение при барботаже через слой лекарственного раствора в емкости 1.

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве генератора тепла системы отопления

Перед использованием комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве генератора тепла системы отопления необходимо решить, целесообразно ли стремиться к обеспечению максимальной теплоотдачи его поверхности в помещение, где он установлен (в этом случае можно устанавливать в помещении меньше отопительных приборов), или необходимо обеспечить максимальную теплоотдачу в другие помещения. В первом случае на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления устанавливают съемное оребрение 29, а во втором съемную теплоизоляцию. Поэтому возможны два варианта использования комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве генератора тепла системы отопления:

5.1 при минимальной теплоотдаче в помещение, где он установлен;

5.2 при максимальной теплоотдаче в помещение, где он установлен.

5.1. Обеспечение работы системы отопления при минимальной теплоотдаче в помещение, где установлен комбинированный водо- и воздухонагреватель

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемную теплоизоляцию. Закрывают запорно-регулирующую арматуру 31, 37 и 39, кран 35 смесителя 23 и заглушают носик 34 смесителя 23 пробкой 72. Присоединяют обратную магистраль 63 системы отопления, на которой установлена запорно-регулирующая арматура 64, к крестовине 33, а к штуцеру 26 главный стояк 65 системы отопления. Заполняют систему отопления водой из водопровода 30, для чего открывают запорно-регулирующую арматуру 31 и кран 68 для удаления воздуха воздухосборника 67, которые снова закрывают после начала вытекания воды из крана 68, что свидетельствует о заполнении системы отопления водой. Включают нагревательные элементы 11, устанавливают необходимую температуру нагрева воды на пульте управления электрического блока питания и управления комбинированного водо- и воздухонагревателя и открывают запорно-регулирующую арматуру 64. Нагретая в корпусе 3 комбинированного водо- и воздухонагревателя вода под действием естественного перепада давлений, вызванного разностью плотностей нагретой и охлажденной воды (или созданного циркуляционным насосом, не показан), поступает в главный стояк 65, проходит через подающую магистраль 66 и установленный на ней воздухосборник 67, опускается по подающему стояку 69, поступает в отопительные приборы 70, остывает в них и по обратному стояку 71 и обратной магистрали 63 возвращается в корпус 3 комбинированного водо- и воздухонагревателя для повторного нагрева.

5.2. Обеспечение работы системы отопления при максимальной теплоотдаче в помещение, где установлен комбини- рованный водо- и воздухонагреватель

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемное оребрение 29, после чего выполняют все операции по присоединению системы отопления к комбинированному водо- и воздухонагревателю, их заполнению водой и ее нагреву, описанные в разделе 5.1.

Для обеспечения максимальной теплоотдачи от водонагревателя в помещение, где он установлен, закрывают крышками 45 и 51 патрубки воздуховодов 44 и 49, открывают крышку 62 воздуховода 60 и присоединяют к нему необходимые средства для распределения нагретого воздуха в помещении, устанавливают шибер 48 в положение, обеспечивающее движение нагнетаемого воздуха через каплеуловитель-воздухонагреватель 50. Включают средства 40 для подачи воздуха и нагревательные элементы 56 и 59 в каплеуловителе-воздухонагревателе 50, в результате чего происходит дополнительный нагрев помещения воздухом, который нагревается при контакте с нагретыми поверхностями оребрения 29, наружной поверхностью корпуса 3 и наружной и внутренней поверхностями емкости 1 и нагревательными элементами 56 и 59, установленными в каплеуловителе-воздухонагревателе 50.

Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве отопительного прибора

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемное оребрение 29. Выполняют перечисленные в разделах 1.1 или 1.2 операции по заполнению корпуса 3 комбинированного водо- и воздухонагревателя водой для нагрева ее в емкостном режиме, после чего закрывают запорно-регулирующую арматуру 31, 37, 39 и кран 35 смесителя 23 и заглушают носик 34 смесителя 23 пробкой 72. Устанавливают на пульте управления электрического блока питания и управления комбинированного водо- и воздухонагревателя максимально возможную температуру нагрева воды в корпусе 3 для обеспечения максимально возможной теплоотдачи и включают нагревательные элементы 11.

Снимают с комбинированного водо- и воздухонагревателя крышку 62 наружного кожуха 41 и закрывают крышками 45 и 51 патрубки воздуховодов 44 и 49, снимают крышку 62 с воздуховода 60 и присоединяют к нему в случае необходимости средства для распределения воздуха в помещении. Включают средства 40 для подачи воздуха и нагревательные элементы 56 и 59 в каплеуловителе-воздухонагревателе 50.

Возможны два режима эксплуатации комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве отопительного прибора: при закрепленном на нем наружном кожухе 41 и при снятом наружном кожухе 41.

7. Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве охладителя воздуха

Устанавливают на наружной поверхности корпуса 3 с помощью средств 28 крепления съемное оребрение 29. Присоединяют к крестовине 33 холодный водопровод 30, снимают пробку 27 со штуцера 26 и присоединяют к нему трубопровод для удаления водопроводной воды (или любого хладагента) после ее использования для охлаждения воздуха. Закрывают запорно-регулирующую арматуру 37, 39 и кран 35 смесителя 23 и заглушают носик 34 смесителя 23, пробкой 72. Снимают пробку 7 со штуцера 6 с целью проверки наличия влаги в емкости 1, после чего снова закрывают штуцер 6 пробкой 7. Снимают пробку 5 со штуцера 4 и заливают через него внутрь емкости 1 воду в количестве, обеспечивающем уровень воды в ней выше отверстий барботажного устройства 10, после чего снова закрывают штуцер 4 пробкой 5.

Закрывают патрубки воздуховодов 44 и 49 крышками 45 и 51, устанавливают шибер 48 в положение, направляющее поток воздуха через каплеуловитель-воздухонагреватель 50, удаляют с воздуховода 60 крышку 62 и присоединяют к нему средства для распределения охлажденного воздуха в помещении.

Открывают запорно-регулирующую арматуру 31 на холодном водопроводе 30 и включают средства 40 для подачи воздуха. Охлаждение воды, находящейся в нижней части емкости 1, происходит за счет теплообмена с водопроводной водой (или другим хладагентом), находящейся в корпусе 3 комбинированного водо- и воздухонагревателя. Охлаждение воздуха происходит при контакте со съемным оребрением 29, наружной поверхностью корпуса 3 и емкости 1 и при барботаже через охлажденную воду, находящуюся в емкости 1. Улавливание образующихся при этом капель влаги, уносимых потоком воздуха, обеспечивается в каплеулавливающе-испарительной части 52 каплеуловителя-воздухонагревателя 50, откуда уловленная влага вновь стекает через патрубок 9 в емкость 1. Кроме того, в емкости 1 собирается и влага, сконденсировавшаяся из воздуха при его охлаждении, поэтому скопившийся в этой емкости конденсат периодически удаляют, используя для этого штуцера 4 или 6.

8. Использование комбинированного водо- и воздухонагревателя в качестве вентиляционной установки

Удаляют с патрубка воздуховода 44 крышку 45, присоединяют к нему средства для распределения в помещении потока нагнетаемого воздуха и включают средства 40 для подачи воздуха.

Таким образом, конструкция комбинированного водо- и воздухонагревателя обеспечивает различные режимы работы при постоянном базовом модуле с минимальной переналадкой. Это позволяет успешно удовлетворять различные потребности потребителя и значительно снизить материальные и трудовые затраты для изготовления различных типов устройств однофункционального назначения, которые применялись до настоящего времени даже в случаях, когда возможно и целесообразно использование устройств, удовлетворяющих одновременно несколько потребностей потребителей.

Предлагаемый комбинированный водо- и воздухонагреватель может применяться в быту и на производстве и использовать любые источники тепла, включая вторичные энергетические ресурсы. Его применение способствует уменьшению габаритов различных устройств и установок систем кондиционирования микроклимата, т. е. более эффективному использованию производственной, административной и жилой площади и повышению надежности обеспечения заданного микроклимата в помещениях, особенно в жилых зданиях, где бытовые устройства для оптимизации санитарно-гигиенических параметров микроклимата зачастую не применяются или работают неэффективно.

Простота конструкции комбинированного водо- и воздухонагревателя обеспечивает возможность его выпуска в портативном (переносном) исполнении, что позволяет широко использовать его для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции дачных домиков, гаражей, коттеджей и других объектов.

Дополнительные функции водонагревателя, в частности возможность использования его для осушки и охлаждения воздуха, позволяют использовать его для сушки и хранения овощей, фруктов и другого продовольствия, а возможность более эффективного использования тепла продуктов сгорания способствует экономии топливно-энергетических ресурсов.

В настоящее время ведется работа по подготовке серийного выпуска предлагаемого комбинированного водо- и воздухонагревателя на заводе "Красный гидропресс" в городе Таганроге Ростовской области.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. КОМБИНИРОВАННЫЙ ВОДО- И ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий корпус, кожух, средства нагрева среды, системы подвода холодной воды и отвода горячей, систему подвода и отвода воздуха и элемент для дополнительного нагрева среды, отличающийся тем, что элемент для дополнительного нагрева среды выполнен в виде замкнутой емкости, размещенной в верхней части корпуса и имеющей патрубки для подвода и отвода воздуха и штуцеры для залива и слива воды, причем патрубок для подвода воздуха снабжен барботажным устройством, а патрубок для отвода воздуха соединен со средствами для его обработки и распределения, при этом в корпусе установлена перегородка, соединенная с его днищем и внутренними боковыми поверхностями и разделяющая его на две сообщенные между собой в верхней части емкости, соединенные соответственно со штуцером для подвода холодной воды и сливной трубой и смесителем и дополнительной переливной трубой, расположенной в упомянутой емкости со штуцером для подвода холодной воды, а смеситель соединен с системой подвода холодной воды, переливной и сливной трубами, которые выполнены съемными.

2. Водо- и воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что для работы в режиме отопительного прибора на наружной поверхности корпуса по его периметру закреплено съемное оребрение, в нижней части корпус снабжен двумя дополнительными штуцерами, имеющими на его внутренней поверхности разъемные соединения для установки съемных переливной и сливной труб, а штуцер для подвода холодной воды также размещен в нижней части корпуса, при этом корпус в верхней части снабжен штуцером для соединения с трубопроводом системы отопления или горячего водоснабжения, а смеситель шарнирно установлен на нижней наружной поверхности корпуса и снабжен съемной пробкой.

3. Водо- и воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что средства для обработки воздуха выполнены в виде воздуховода, имеющего форму тройника с установленным в нем шибером, направляющим поток воздуха к воздухоразборным устройствам или в двухступенчатый каплеуловитель-воздухонагреватель, состоящий из каплеуловителя-испарителя с нагреваемыми элементами и воздухонагревателя-теплообменника и соединенный со средствами для распределения воздуха.

4. Водо- и воздухонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что при работе на газообразном жидком или твердом топливе средства нагрева среды размещены под корпусом, а между корпусом и кожухом установлена перегородка с образованием горизонтального газохода над верхней поверхностью замкнутой емкости, соединенного с вертикальным газоходом для удаления продуктов сгорания.

Версия для печати
Дата публикации 25.01.2007гг


вверх