Бесконтактный электрический котел с нагревателем из впям (высокопористые ячеистые материалы)

Изобретение относится к системам отопления и вентиляции, использующим в качестве источника питания электрическую энергию. В настоящее время системы отопления, использующие электрическую энергию для получения заданной температуры с помощью нагрева теплоносителя, применяют в качестве тепло электронагревателя (ТЭН) металлы с большим омическим сопротивлением. В этом случае большая часть энергии используется для разогрева материала нагревателя. При использовании в качестве нагревателя материала с высокопористой ячеистой глобулярной структурой (ВПЯМ), обладающей развитой поверхностью контакта с теплоносителем, удается получить высокий коэффициент передачи энергии от питающей сети до регистров отопления.

1. Область техники. Изобретение относится к системам отопления и вентиляции, использующим в качестве источника питания электрическую энергию.

2. Уровень техники. В настоящее время системы отопления, использующие электрическую энергию для получения заданной температуры с помощью нагрева теплоносителя, применяют в качестве тепло электронагревателя (ТЭН) металлы с большим омическим сопротивлением. Электрический ток, проходя по поверхности нагревателя, за счет преодоления сопротивления течению, разогревает его. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) нагревательного элемента поверхность нагрева делается максимально большой, чтобы передать тепло нагревателя максимальному объему теплоносителя в единицу времени. Это достигается за счет конфигурации нагревателя.. Вследствие ограниченности контакта нагревателя с теплоносителем не удается достичь высокой эффективности электрических котлов. КПД таких котлов, как правило, не превышает 50%.

Прототип по признакам. В качестве прототипа предлагаемого отопительного устройства принимаются электрические котлы ЗАО «фирма «ГАЛАН». Источником энергии для электрических котлов прототипа служит одно или трех фазная электрическая сеть 220/380 вольт, 50 Гц. Электрический ток протекает по толстопленочным нагревателям, изготовленных по технологии трафаретной печати, применяемых в электронной промышленности. При этом толстопленочный нагреватель не контактирует с теплоносителем, нагрев которого осуществляется через основание из нержавеющей стали, непосредственно соприкасающимся с теплоносителем. То есть толстопленочный нагреватель располагается на корпусе из нержавеющей стали, внутри которого течет теплоноситель (вода или другая жидкость). Далее теплоноситель поступает в отопительные батареи для обогрева отапливаемого помещения. За счет применения толстопленочного нагревателя достигается увеличение площади теплопередачи в несколько раз (до 5 раз), и снижение затрат электроэнергии до 25% и, как следствие, соответственно снижение номинальной мощности питающего напряжения

3. Недостатки прототипа. К недостаткам прототипа следует отнести ограниченную поверхность теплопередачи и, как следствие, малый диапазон снижения мощности питающего напряжения необходимого для достижения требуемой температуры теплоносителя для отопления даже незначительных полезных площадей. Повышение КПД таких систем так же ограничено и не превышает 50%. Кроме того промышленное напряжение, применяемое для питания нагревателя не является безопасным и требует повышенных изоляционных мер.

4. Цель изобретения - значительное снижение затрат электроэнергии на отопление помещений за счет увеличения площади теплопередачи нагревательного элемента (в десятки раз), исключение контакта промышленного напряжения с нагревателем.

5. Цель достигается за счет применения бесконтактного нагрева тепло электронагревателя (ТЭН) с сильно развитой поверхностью воздействия на теплоноситель приблизительно в десятки раз по сравнению с прототипом.

6.Работа электрического котла бесконтактного типа с топливным элементом из пенометалла.

Теплоноситель (вода, масло, другая жидкость) через впускной патрубок (7) поступает в рабочую область электрического котла, где вступает в контакт с нагревателем (топливным элементом) из пенометалла (2). Вследствие сильно развитой поверхности нагревателя глобулярной структуры, площадь которого в десятки раз больше площади прототипа (20-50 раз) при том же объеме, практически до 90% теплоносителя контактирует с нагревателем. В этом случае разогрев теплоносителя происходит на порядок быстрее, чем у прототипа. При этом мощность питающего напряжения значительно ниже при отоплении равноценного с прототипом объема. Нагрев топливного элемента происходит с помощью вихревого поля, создаваемого катушкой индуктивности (1). При работе полностью исключен контакт питающего напряжения (3) с рабочей камерой котла (6), что позволяет достичь высокой степени безопасности процесса нагревания теплоносителя. Теплоноситель через выпускной патрубок (5), фланцевое соединение, шаровые краны, циркуляционный насос, поступает на регистры отопления. Далее остывший теплоноситель поступает в линию наполнения и слива, по которой через впускной патрубок вновь поступает в рабочую зону электрического котла на нагрев. Управление работой системы отопления осуществляется автоматически в режиме стабилизации заданной температуры отапливаемого помещения (шкаф управления).

Устройство электрического котла для отопления помещений с помощью нагревательного элемента, который получает энергию от вихревого поля, создаваемого индукционной катушкой, отличающееся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат и повышения быстродействия системы отопления, повышения ее безопасности, нагревательный элемент производится из высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ), который позволяет значительно увеличить его теплоемкость, и за счет высокой пористости глобулярной структуры ВПЯМ увеличивается площадь передачи тепла и сокращается потребление электрической энергии.