Дешевое тепло и горячая вода нужны практическим всем нам. Причем ежедневно. Актуальность и важность теплоэнергетики –для получения дешевого тепла и горячей воды для бытового и промышленного применения остается неизменной. Острота этой проблемы только нарастает в мире, и особенно в странах с холодным климатом, по мере неуклонного роста цен на топливо и электроэнергию, и по мере роста энергопотребления.

Актуальность создания и серийного производства экономичной электрооптической системы обогрева жилищ, теплиц и производственных помещений и получения горячей воды возрастает особенно в России и в странах СНГ в связи с 70-80% износом центральных теплотрасс и городских систем теплоснабжения, которые построены в основном, еще в СССР, 30-40 лет назад .Актуальность такой разработки возрастает также и по мере повышения тарифов на топливо и электроэнергию, и для производств, а также в связи с расширением объемов строительства новых микрорайонов и коттеджных поселков, удаленных от теплоэлектростанций. Пока на этом рынке электрообогревательных устройств – несмотря на наличие в продаже многочисленных обогревателей – так и нет достойных кокурентов, по-настоящему экономичных и относительно дешевых устройств и автономных систем теплоснабжения помещений.

Для достижения значительного скачкообразного прогресса в мировой теплоэнергетике нужны новые открытия и новые физические принципы нагрева жидкостей. Именно на их основе создаются прорывные энерготехнологии. И такие открытия и новые энерготехнологии недавно появились Экспериментально нами недавно обнаружено удивительное явление аномально высокого и экономичного нагрева любой жидкости электрооптическим способом /тепловой электрооптический эффект/. посредством погружения непосредственно в жидкость галогенных ламп инфракрасного спектра .

Фото Галогенная инфракрасная лампа- 1 квт - источник дешевого тепла и света

Фото Работа электрооптического нагревателя от стандартной электросети 220 в.50 гц.

В данной статье приводятся некоторые результаты конструктивной и схемной разработки конкретных ЭОН-обогревателей, как воздушных, так и водяных нагревателей на основе данных уникальных электроосветительных приборов инфракрасного спектра излучения .

Эффективность нагрева жидкостей, например воды, электрооптическими светильниками, как показывают опыты, в 2-3 раза выше, чем классическими омическими электронагревателями в виде электроТЭНов. Это выражается в многократном снижении требуемых затрат электрической энергии на нагрев определенного одинакового количества жидкости/воды/ до определенной температуры прямым электрооптическим способом, по сравнению с классическим ее нагревом посредством омических электроТЭНов. Некоторые результаты исследования и гипотезы по физическому объяснению данного теплового электрооптического эффекта аномально высокого нагрева жидкостей, например воды, и воздуха, от электрооптических галогенных светильников инфракрасного спектра, приведены в наших статьях /1,2/.

На данном этапе разработки поставлена и решена задача эскизного проектирования таких экономичных нагревателей и осуществлена проработка основных технических решений и конструкций ЭОН- обогревателей относительно малой мощности для воздушного и водяного отопления автономных жилищ и помещений .

Возможны различные варианты полезного использования данного аномального теплового эффекта в новых экономичных воздушных электронагревателях, в малогабаритных экономичных электрооптических котлах, проточных электронагревателях, электрооптических чайниках, экономичных парогенераторах, экономичных автономных системах теплоснабжения помещений, в теплоэлектростанциях- в комбинированных системах получения тепла и электроэнергии посредством паровой турбины с электрогенератором и прочие полезные применения данного теплового эффекта .

ЭКОНОМИЧНЫЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ ВОЗДУХА

Существо конструкции таких воздушных ЭОГ- обогревателей пояснено на фиг.1-7

- на фиг. 1 показана простейшая электрическая схема включения электрооптического обогревателя воздуха в виде одной галогенной (высокотемпературной) криптоновой лампы через токовый автомат в стандартную электрическую сеть переменного тока

- на фиг.2 показан электрооптический обогреватель воздуха с отражателем света и накопителем тепловой энергии и его упрощенная электросхема включения электрооптического обогревателя воздуха в виде двух последовательно соединенных криптоновых ламп в стандартную электрическую сеть переменного тока ( 220 вольт 50 гц)

- на фиг.3 показан электрооптический обогреватель воздуха с термореле и упрощенная электросхема включения электрооптического обогревателя воздуха в виде смешанного соединения трех криптоновых электрических ламп в

- на фиг .4 показан прямоугольный корпус электрооптического обогревателя воздуха с перфорированными верхней и нижней крышками для тепловой циркуляции атмосферного воздуха снаружи и внутри его корпуса.

- ниже приведены также фото опытного образца электрооптического обогревателя воздух

ОПИСАНИЕ ВОЗДУШНОГО ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ОБОГРЕВАТЕЛЯ

Воздушный ЭОН-обогреватель показан упрощенно на фиг.1-4 и содержит корпус 18, электрооптического обогревателя с опорными “ножками”21, с верхней крышкой 19, (и нижней крышкой-не показана), содержащих перфорацию 20 для циркуляции атмосферного воздуха помещения внутри корпуса 18 обогревателя. Корпус 18 соединен электрическим проводом 3 с заземлением 11. Внутри корпуса 18 обогревателя размещен, как минимум, один электрооптический нагревательный элемент 1 (фиг.1), (высокотемпературная галогенная лампа дневного спектра свечения , например криптоновая лампа), присоединенный электрическим проводом 3 через токовый автомат или предохранитель 2 к первичному источнику электроэнергии 4. Воможно также различное электрическое соединение электрооптических приборов 1 между собою и к электрической сети 4. Например, последовательное их соединение (фиг.2), или параллельное криптоновых ламп 1с независимыми выключателями 12,13 (фиг.3) ,или смешанное соединение ( не показано ) в зависимости от назначения и требуемой тепловой мощности такого электрооптического обогревателя. Конструкции крепежных элементов ламп 1 могут быть стандартные , например как и в креплении люминесцентных ламп дневного света (на фиг.1-4) не показаны.) Внутри корпуса 18, ниже ламп 1 размещен также отражающий экран 6, например в виде никелированного выгнутого параболой металлического листа с заземлением 11с блестящей отражающей свет поверхностью, и с размещением ламп(ы) 1 в его фокусе

В конструкцию обогревателя добавлен также и тепловой аккумулятор 7 с перфорацией 8. В простом случае, тепловой аккумулятор 7 может быть выполнен в виде перфорированного плоского металлического листа 7 и с заземлением 11 (фиг.2). , или в виде металлической нержавеющей сетки, свернутой в рулон вокруг корпуса ламп(ы) 1.(не показана. Тепловой аккумулятор может быть выполнен в виде, как минимум, в виде одного силикатного кирпича с отверстиями, в которые вставлены криптоновые лампы. (не показан). Тепловой аккумулятор 7 может быть выполнен в виде перфорированных металлических трубок, с диаметрами, превышающими диаметры корпусов криптоновых ламп , в которые эти лампы вставлены(этот простой вариант теплового аккумулятора на фиг. для упрощения графической части заявки тоже не показан)._ Внутри корпуса 18 размещен также электровентилятор 9, который по цепи электропитания соединен через выключатель 10 с первичным источником 4 электроэнергии. Электрооптический обогреватель снабжен термореле 15, содержащим выносной датчик температуры 16 воздуха и электрический контакт 17 термореле 15, размещенный в электрической цепи источника 4. Регулятор 5 температуры , а также выключатели 10,12,13 вынесены на панель управления 14, размещенную на боковой поверхности корпуса 18 обогревателя . Обогреватель имеет электрический шнур 22 электропитания , выходящий из корпуса с электрической вилкой 23 для включения ее в сетевую стандартную электрическую розетку 24 с гнездами 25.

РАБОТА ВОЗДУШНОГО ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ОБОГРЕВАТЕЛЯ

Вначале устанавливают корпус 18 обогревателя на ровную поверхность пола и затем включают его вилкой 23 в розетку 24 электросети 4. После подключения криптоновых ламп 1 к сетевому напряжению 4 ,возникает их мощный нагрев и затем и нагрев воздуха внутри корпуса 18 . Внутри корпуса 18 формируется поток теплого воздуха с его подсосом снизу корпуса 18 и его выходом в атмосферу через верхнюю крышку 19 с перфорацией 20 на верхней и нижней крышках 19 корпуса 18. Для принудительной циркуляции теплого воздуха служит электровентилятор 9. Отраженные лучи света от зеркальной поверхности отражателя 6 концентрируются на поверхности теплового аккумулятора 7 и нагревают его . Поток воздуха внутри корпуса 18 нагревается и непосредственно от лучистой энергии высокотемпературных ламп 1 и от соприкосновения с горячими поверхностями отражателя 6 и теплового аккумулятора 7 затем через перфорации 8,20 выходит в атмосферу в помещение Отражатель светового потока 6 и тепловой аккумулятор 7 дополнительно повышают экономичность работы криптоновых ламп 1, поскольку позволяют более эффективно использовать для нагрева воздуха весь спектр излучаемых ими электромагнитных волн. Тепловое реле 15, например, в виде стандартного термореле, периодически отключает лампы 1 от электросети 4 контактами 17 при достижении уровня определенной заданной температуры воздуха, измеряемой датчиком16, и устанавливаемого регулятором температуры 5. Конструкция корпуса 18, отражатель 6 и тепловой аккумулятор -накопитель 7 надежно электрически заземлены на массу 11.

Благодаря применению в обогревателе воздуха в качестве электрооптического нагревательного элемента одной или нескольких высокотемпературных криптоновых ламп дневного света, а также посредством введения в конструкцию накопителей тепла- тепловых аккумуляторов, параболических отражателей, термореле и регулятора температуры, удается повысить экономичность известного инфракрасного электрооптического обогревателя, и значительно снизить электрическое потребление (на 20-30%) из электросети, для получения одинакового количества тепла, по сравнению с нагревом воздуха с инфракрасными электронагревательными элементами. Поскольку для нагрева воздуха в полезной модели, использованы криптоновые высокотемпературные лампы1, обладающие более широким спектром электромагнитного излучения. Экономичность работы такого обогревателя повышают также и перечисленные технические новшества в виде тепловых аккумуляторов 7, термореле15, регуляторов 5 температуры.

Фото Опытный образец воздушного ЭОН –обогревателя Мощность электропотребления 500 ватт Тепловая мощность примерно1,5 квт .

Фото Измерение параметров воздушного ЭОН-нагревателя на инфракрасных лампах (температура корпуса 133 град. Напряжение сеть 220 в.50 гц , эл. ток потребления 1,2 а)

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛИ ЖИДКОСТИ И ЭОН- КОТЛЫ

Основные технические решения и упрощенные конструкции электрооптических нагревателей воды и прочих жидкостей показаны ниже на чертежах(фиг.1-4)( в данном разделе статьи применена новая нумерация фигур-рисунков -прим. Автора) :

- на фиг.1 показана простая конструкция электрооптического нагревателя жидкости (например, электрический бойлер для нагрева воды )

- на фиг.2 показана конструкция проточного электрооптического нагревателя жидкости

- на фиг.3 показана конструкция автономной системы теплоснабжения с двухконтурным котлом , причем применен внутренний с заполнением специальной термостойкой жидкостью, например насыщенным солевым раствором

-на фиг.4 показана конструкция корпуса электрооптического нагревателя с вмонтированным внутрь него электрооптическим нагревательным котлом, заполненным внутри трансформаторным маслом

- ниже на фото опытного образца обогревательной масляной батареи с электрооптическим котломс электропотрелением всего 400 ватт и с выходной тепловой мощностью примерно 1,5 квт.

Электрооптический нагреватель жидкости(воды) (рис.1) может быть выполнен в виде электрического нагревательного бойлера 1, и в этом простом варианте она состоит из металлической емкости 1, в которой размещена хотя бы одна электрическая галогенная лампа 2, например, высокотемпературная криптоновая лампа 2 дневного света Лампа 2 присоединена специальным электрическим проводом 5 в гидротермостойкой изоляции (изоляция и крепеж лампы 2 внутри емкости 1 не показаны) электрически через автоматический токовый автомат 4 к первичному источнику электроэнергии 6, например, к стандартной электрической сети 220 вольт 50 гц. Внутри емкости 1залита жидкость 3, например вода, для ее электротермического нагрева. Криптоновая электрическая лампа 2 и источник 6 имеют надежное электрическое заземление 7. Электрооптический нагреватель жидкости может быть выполнен и в виде проточного электротермического нагревателя водопроводной воды (рис.2). В этом варианте емкость 1 имеет впускной и впускной патрубки 9,10, причем выпускной патрубок 10 герметично соединен через вентиль 11 со сливным краном 12. Полезная модель электрооптического нагревателя жидкости может быть выполнена и в виде электрооптического котла, (рис.3), содержащего внешнюю емкость 13 с водой, или трансформаторным маслом 24 и внутреннюю емкость 3 с размещенными в ней электрическими криптоновыми лампами 2, заполненную насыщенным водным солевым раствором, имеющим рабочую температуру примерно 400-500 градусов Цельсия Причем эти высокотемпературные криптоновые лампы 2 своими соединительными цоколями(не показаны)вынесены за пределы внутреннего котла 3 и внешнего котла 13, и снабжены отдельными выносными электрическими выключателями 22, включенные общей точкой соединения через контакт 21 термореле 19 к первичному источнику электропитания 6. Датчик 20 температуры термореле 19 , размещен, например, на поверхности котла 13 для косвенного контроля температуры в процессе термического нагревания жидкости 14 , например, водопроводной воды. В этом варианте конструкции, внешний котел 13 соединен с обогревательной водяной батареей 15, через входные и выходные патрубки 16,17 и соединительные патрубки 18. Возможен вариант полезной модели с конструктивным размещением электрооптического котла 13 с обогревательной батареей 15 внутри общего корпуса 24(фиг.4). Верхняя и нижняя панель 25 корпуса 24 выполнены с перфорацией 26 для создания циркуляции потока воздуха внутри корпуса 24 Для этого корпус 24 приподнят над поверхностью пола на расстояние , равное высоте установочных “ножек” 27. Лицевая панель управления 21 монтируется на боковой стенке корпуса 24. Такой обогреватель оснащен двух- или трехжильным( с заземлением) электропроводным шнуром 5 с электрической вилкой 28, для ее подключения в гнезда 30 стандартной электрической розетки 29 .

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОО НАГРЕВАТЕЛЯ ВОДЫ

Вначале в емкости 1наливают жидкость 3, (например, воду)которую надо нагреть, и включают электропитание криптоновых электрических ламп 2 токовым автоматом 4 к первичному источнику 6 электроэнергии. (например, эта простейшая схема –применима для экономичного электрочайника рис.1) .После ее закипания, токовый автомат 4 отключают, Отключение ламп 2 может происходить и посредством срабатывания термореле 19, отключения его контакта 21 по команде с датчика 20 температуры закипания воды . Проточной электрооптический нагреватель ( фиг2) имеет дополнительный электрический регулятор напряжения 8, а в полой емкости 1 с двумя патрубками 9,10 установлено несколько криптоновых ламп 2. Входной патрубок 9 присоединяет емкость 1 к водопроводной трубе, (не показана),а выходной патрубок 10 соединяется с водопроводным краном 12 Вентилем 11 крана 12 осуществляют регулирование количества вытекаемой нагретой воды, а регулятором 8- ее температуру. Электрооптический котел показан на фиг.3 в двухконтурной конструкции с внутренним котлом 1с криптоновыми лампами 2 и наполненный насыщенным солевым раствором 3 внутри него. Поскольку снаружи котла 1 имеется еще один внешний котел 13, соединенный патрубками 16,17,18 с проточным тепловым обогревателем 15, наполненные, например, трансформаторным маслом 14 , то возникает замкнутая тепловая циркуляция разогретого трансформаторного масла 14 по контуру “котел 13-обогреватель15”,соединенных через патрубки 16-18. 1 Благодаря солевому наполнителю в внутреннем котле 1 и техническим возможностям криптоновых ламп разогреваться до 1000 градусов Цельсия, внутренний металлический котел 1 работает на рабочих температурах разогрева насыщенного солевого раствора ,в диапазоне, примерно 200-400 градусов.(рис.3) Трансформаторное масло 1обтекает нагретые стенки котла 1 и выходит разогретым примерно до 130 градусов через патрубки 16,18 во внешний удаленный радиаторный обогреватель 15.В итоге , в таком двухконтурном электрооптическом котле удается достичь более высокой производительности по теплу котла 13 по сравнению с более простым вариантом размещения криптоновых ламп 2 непосредственно в котле 13 в трансформаторном масле 14(этот вариант одноконтурного котла 13 на рис.3 не показан).Вариант конструктивного совмещения электрооптического котла 13, обогревателя 15 в общем корпусе 24, показанный на фиг.4, более экономичен по сравнению с известными масляными электрическими обогревателями благодаря использованию для нагрева масла криптоновых электроламп 2 и совмещению воздушного и масляного нагревателей 1 в одном устройстве (рис..4). Он пригоден для местного автономного обогрева помещений и позволяет снизить размеры электрического обогревателя и повысить производительность по теплу благодаря наличию дополнительного теплового естественного потока теплого воздуха внутри корпуса 24 через отверстия перфорации 26 .

О достижении поставленных задач в полезной модели

Таким образом, предлагаемая полезная модель электрооптического нагревателя жидкости позволяет достичь поставленные задачи, а именно :

- снизить затраты электроэнергии на нагрев жидкости благодаря использованию в качестве нагревателей высокотемпературных электрических криптоновых ламп с полезным использованием всего широкого спектра их электромагнитного излучения дневного света (на 20-30%) по сравнению с известными электрическими нагревателями жидкости.

В настоящее время нами уже созданы опытные образцы электрооптического чайника и электрооптического масляного котла, которые доказали в опытах свою работоспособность и более экономичную работу по сравнению с иными известными электронагревателями жидкостей.

Фото Электрооптический котел на галогенных инфракрасных лампах Справа –ЭОН-нагреватель Он присоединен в стандартной отопительной батарее

- в автономных система теплоснабжения помещений и на транспорте для получения тепла и горячей воды , в бытовых электронагревателях /экономичные электрочайники, проточные электрооптические нагреватели для нагрева воды , чудо –кастрюли -электрооптические котлы для получения водяного пара -электрооптические газогенераторы для получения водяного топливного ННО-газа Брауна в малой и средней теплоэнергетике , на использования его в моторах на транспорте - в качестве бортового источника альтернативного ННО –топлива и выработки электроэнергии -на всех видах транспорта-т.е. для создания транспорта нового поколения

Данный тепловой эффект весьма перспективен для применения малой и обычной теплоэнергетике - в бестопливных теплоэлектростанциях нового поколения для одновременного получения дешевого тепла и электроэнергии – автономная теплоэлектростанция на основе ЭОН-котла и паротурбоэлектрогенератора. Ниже поясним кратко устройство и принцип работы такой уникальной теплоэлектростанции будущего, работающей на основе теплового электрооптического эффекта . Аномальный тепловой электрооптический эффект в жидкостях обладает энергетической эффективностью /эксергией/ намного выше 1, поэтому он перспективен для применения в теплоэнергетике, для одновременного получения дешевой тепловой и электрической энергии (когенерации )в необычных бестопливных теплоэлектростанциях нового поколения. Идея создания такой необычной теплоэлектростанции основана на полезном использовании избыточной тепловой энергии, и водяного пара получаемой из воды посредством экономичных электрических ЭОН- котлов, с частичным превращением ее в водяной пар высокого давления. Далее этот водяной пар подается в паровую турбину, приводящую во вращение и электрогенератор на ее валу .Получаемую электроэнергию от этого паротурбогенератора частично передаем потребителям и полезно используем, а часть этой выработанной электроэнергии снова подаем на ЭОН для нагрева воды и получении тепловой энергии и водяного пара. Отработанный водяной пар с паровой турбины подаем частично потребителям или конденсируем его с отбором от него тепловой энергии посредством тепловых насосов и Таким образом, благодаря высокой эксергии этого теплового электрооптического процесса возникает замкнутая теплоэнергетическая система для одновременного получения практически дармового тепла и электроэнергии из воды. Техническая проблема реализации этого оригинального бестопливного энергоузла состоит только в начальном запуске и выводе на режим электрических ЭОН - котлов для получения тепла и водяного пара высокого давления Для запуска и начала работы всей этой уникальной теплоэлектростанции можно использовать автономные источники электроэнергии, например, автономные дизель- электростанции, электроэнергия с которых потребуется дл запуска в работу экономичных ЭОН- котлов .

1. Предложен экономичный электронагреватель -электрооптический котел, выполненный в виде бойлера или проточного типа, содержащий емкость с водою или иной жидкостью например, в виде трансформаторного масла, и нагревательную панель, вставленную герметично внутрь этой емкости с размешенными на ней электрическими криптоновыми лампами, обращенными рабочими поверхностями внутрь емкости, электрически соединенные параллельно параллельно, и присоединенные через контакты термореле и регулятор напряжения к источнику электроэнергии, например к электрической сети 220 вольт 50 герц
2. Предложены различные конструкции экономичных электрооптических котлов
3. Иными полезными применениями электрооптических нагревателей является экономичная переносная электрообогревательная батарея и экономичный электрооптический чайник-светильник, с размещением малогабаритных криптоновых ламп непосредственно на днище корпуса чайника вместо обычного малоэффективного энергозатратного электрического резисторного электронагревателя. Такой электрочайник в несколько раз экономичнее серийных электрочайников. И вполне может стать полезным товаром широкого применения.
4. Такие экономичные электрооптические нагревательные устройства перспективны и в установках для получения водяного пара, и выработки электроэнергии посредством паровых турбин, соединенных валами отбора мощности с электрогенераторами. В таком комплексном варианте использования избыточной тепловой энергии возможно в перспективе и замыкание этой теплоэлектроэнергетической системы, т.е. полезное использование части получаемой электроэнергии для работы электрооптических нагревателей.
5. Такие экономичные электрооптические нагревательные устройства перспективны для применения также и в установках для получения водяного Н2 -топливного газа Брауна с последующим его полезным использованием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Открытый и экспериментально изученный тепловой электрооптический эффект экономичного электротермического нагрева жидкостей благодаря многократной экономии электроэнергии по сравнению с аналогами позволяет создать новый класс экономичных электрооптических нагревателей, перспективных для массового применения в бытовых и промышленных системах теплоснабжения помещений и в многих иных устройствах для получения тепла, нагрева жидкостей и для получения теплой и горячей воды, водяного пара и прочее . Однако это еще далеко не все полезные применения этого эффекта в энергетике. Благодаря аномально высокому выделению теплоты в жидкости в электрооптических котлах возникает также перспектива получения одновременно с тепловой энергии и электроэнергии путем преобразования давления перегретого водяного пара посредством паровой турбины, соединенной валом с электрогенератором.