[go: up one dir, main page]

SK10214Y1 - PTC electric heater - Google Patents

PTC electric heater Download PDF

Info

Publication number
SK10214Y1
SK10214Y1 SK45-2024U SK452024U SK10214Y1 SK 10214 Y1 SK10214 Y1 SK 10214Y1 SK 452024 U SK452024 U SK 452024U SK 10214 Y1 SK10214 Y1 SK 10214Y1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
ptc
electric heater
liquid
distribution channel
hollow profile
Prior art date
Application number
SK45-2024U
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK452024U1 (en
Inventor
Ing. Nečas Dušan
Michal Jamriška
Original Assignee
Protherm Production S.R.O.
Vaillant Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Protherm Production S.R.O., Vaillant Gmbh filed Critical Protherm Production S.R.O.
Priority to SK45-2024U priority Critical patent/SK10214Y1/en
Publication of SK452024U1 publication Critical patent/SK452024U1/en
Publication of SK10214Y1 publication Critical patent/SK10214Y1/en
Priority to EP25161249.5A priority patent/EP4617584A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D13/00Electric heating systems
    • F24D13/04Electric heating systems using electric heating of heat-transfer fluid in separate units of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1827Positive temperature coefficient [PTC] resistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

The PTC electric heater (100) includes at least two identical rectangular hollow profiles (3) for conducting liquid, each of which is equipped with two connection holes, upper and lower, the upper hole on the hollow profile (3) being connectable to the cold liquid inlet distribution channel with a liquid inlet (1) and the bottom opening on the hollow profile (3) is connectable to the heated liquid outlet distribution channel with a liquid outlet (2), with a PTC heating assembly arranged between each two hollow profiles (3).

Description

Oblasť technikyField of technology

Predložené technické riešenie sa týka PTC elektrického ohrievača teplonosnej kvapaliny, najmä vody alebo zmesi vody s nemrznúcou kvapalinou, ktorá je vedená v uzavretom okruhu vykurovacieho systému budovy. Technické riešenie sa týka najmä pomocného (záložného) elektrického ohrievača teplonosnej kvapaliny vo vykurovacích systémoch s tepelným čerpadlom.The presented technical solution relates to a PTC electric heater of a heat transfer fluid, in particular water or a mixture of water and antifreeze, which is conducted in a closed circuit of a building's heating system. The technical solution relates in particular to an auxiliary (backup) electric heater of a heat transfer fluid in heating systems with a heat pump.

Doterajší stav technikyState of the art

Súčasné ekologické koncepty vykurovania budov využívajú systémy tepelného čerpadla, v ktorých sa teplo odoberá z vonkajšieho prostredia. Systémy tepelného čerpadla bývajú doplnené ďalším zdrojom ohrevu napríklad solárnym ohrevom, pomocným plynovým ohrievačom alebo pomocným (záložným) elektrickým ohrievačom, prípadne kombináciou niekoľkých zdrojov ohrevu.Current ecological concepts for heating buildings use heat pump systems, in which heat is extracted from the outside environment. Heat pump systems are often supplemented by another heating source, for example solar heating, an auxiliary gas heater or an auxiliary (backup) electric heater, or a combination of several heating sources.

Pomocný (záložný) elektrický ohrievač je v systémoch tepelného čerpadla využitý najmä vtedy, keď teplo odobraté z vonkajšieho prostredia nie je dostatočné na komfortné vykurovanie a/alebo ohrev teplej úžitkovej vody, najmä v zimných mesiacoch. Zároveň elektrický ohrievač zabraňuje aj zamrznutiu teplonosného média v extrémne nevýhodných teplotných podmienkach. V známych pomocných elektrických ohrievačoch sú vyhrievacie prvky vytvorené ako odporové vyhrievacie prvky (tyče, špirály) alebo výhodnejšie PTC odporové prvky. Vyhrievacia špirála sa ohrieva až na teplotu 850 °C, čo môže spôsobiť prehriatie priľahlých častí, ak teplota zdroja ohrevu nie je vhodne riadená alebo monitorovaná. Aby sa predišlo tepelným škodám spôsobeným teplotami týchto zdrojov ohrevu, ktoré sú výrazne vyššie ako teplota kvapaliny, ktorá sa má ohrievať, je potrebný nákladný bezpečnostný koncept.An auxiliary (backup) electric heater is used in heat pump systems mainly when the heat taken from the outside environment is not sufficient for comfortable heating and/or heating of hot service water, especially in the winter months. At the same time, the electric heater also prevents the heat transfer medium from freezing in extremely unfavorable temperature conditions. In known auxiliary electric heaters, the heating elements are designed as resistance heating elements (rods, spirals) or, more preferably, PTC resistance elements. The heating spiral heats up to a temperature of 850 °C, which can cause overheating of adjacent parts if the temperature of the heating source is not appropriately controlled or monitored. In order to prevent thermal damage caused by the temperatures of these heating sources, which are significantly higher than the temperature of the liquid to be heated, a complex safety concept is required.

Elektrické ohrievače s odporovými špirálami sú opísané napríklad v dokumentoch EP3910260 A1, EP3869118 A1 a EP3037741 A1.Electric heaters with resistance coils are described, for example, in documents EP3910260 A1, EP3869118 A1 and EP3037741 A1.

Alternatívou elektrických ohrievačov s odporovými špirálami sú v stave techniky známe elektrické ohrievače s PTC (Positive Temperature Coeficient) vyhrievacími prvkami, ktorých použitie je výhodné najmä vďaka tomu, že teplota vyhrievacieho elementu nepresahuje 300 °C alebo aj menej, podľa konkrétneho vyhotovenia PTC vyhrievacieho prvku.An alternative to electric heaters with resistance coils are known in the state of the art electric heaters with PTC (Positive Temperature Coefficient) heating elements, the use of which is advantageous mainly due to the fact that the temperature of the heating element does not exceed 300 °C or even less, depending on the specific design of the PTC heating element.

PTC prvky sú prvky, ktoré sú elektricky vodivé pri nízkych teplotách, ale po dosiahnutí určitej teplotnej bariéry elektrická vodivosť prudko klesá. Pri náraste teploty PTC prvku teda vzrastie jeho odpor. Využíva sa negatívna spätná väzba, pôsobiaca pri vlastnom ohreve PTC prvku v dôsledku prechádzajúceho prúdu. Pri napájaní zo zdroja konštantného napätia to spôsobí pokles výkonu na PTC prvku, čo pôsobí proti ďalšiemu rastu teploty. Výsledkom je jednoduché vyhrievanie s účinnou stabilizáciou teploty vyhrievaného média.PTC elements are elements that are electrically conductive at low temperatures, but after reaching a certain temperature barrier, the electrical conductivity drops sharply. As the temperature of the PTC element increases, its resistance increases. Negative feedback is used, which acts on the self-heating of the PTC element due to the passing current. When powered from a constant voltage source, this causes a decrease in the power on the PTC element, which counteracts further temperature growth. The result is simple heating with effective stabilization of the temperature of the heated medium.

Existujúce PTC zariadenia na ohrev kvapaliny (najmä na použitie v automobiloch) vo všeobecnosti obsahujú PTC vykurovací článok so štruktúrou prenosu tepla, ktorá je typicky veľmi zložitá, a preto má nevýhody, ako je nízka rýchlosť prenosu tepla a nerovnomerný prenos tepla. Vnútri zariadenia na ohrev je poskytnutých množstvo kanálov, pričom niektoré z kanálov sa používajú na umiestnenie vykurovacích prvkov PTC, zatiaľ čo ďalšie z kanálov sa používajú na prechod kvapaliny.Existing PTC liquid heating devices (especially for automotive use) generally include a PTC heating element with a heat transfer structure that is typically very complex, and therefore has disadvantages such as low heat transfer rate and uneven heat transfer. A plurality of channels are provided inside the heating device, some of the channels being used to accommodate the PTC heating elements, while others of the channels are used to pass the liquid.

Príkladom takéhoto zariadenia je riešenie opísané v dokumente EP3001118 A1.An example of such a device is the solution described in document EP3001118 A1.

Opísané riešenia neumožňujú variabilitu zariadenia, najmä jednoduché pridávanie ďalších výhrevných PTC vykurovacích článkov na účely zvyšovania výkonu zariadenia. Ďalšia nevýhoda spočíva v tom, že celý PTC vykurovací článok okrem drôtov je umiestnený v kanáli tepelného výmenníka a je potrebné veľké úsilie na zabezpečenie elektrickej izolácie.The described solutions do not allow for variability of the device, in particular the simple addition of additional PTC heating elements for the purpose of increasing the device's performance. Another disadvantage is that the entire PTC heating element, except for the wires, is located in the heat exchanger channel and great effort is required to ensure electrical insulation.

Elektrický záložný ohrievač pre systémy tepelného čerpadla má poskytovať výkony spravidla od 5 kW do 12 kW. Je zrejmé, že na dosiahnutie požadovaného vyššieho výkonu bude vždy potrebné použitie viacerých PTC vykurovacích prvkov vhodne usporiadaných tak, aby energia ohrevu bola odovzdávaná čo najefektívnejšie.An electric backup heater for heat pump systems should provide outputs typically from 5 kW to 12 kW. It is obvious that to achieve the required higher output, it will always be necessary to use multiple PTC heating elements suitably arranged so that the heating energy is transferred as efficiently as possible.

Preto ďalšou požiadavkou na elektrický záložný ohrievač je, aby konštrukcia bola ľahko rozšíriteľná (modulárna), pričom bude zabezpečená požadovaná vodotesnosť zostavy a elektrická bezpečnosť.Therefore, another requirement for an electric backup heater is that the design be easily expandable (modular), while ensuring the required waterproofness of the assembly and electrical safety.

V stave techniky je známy modulárny PTC elektrický ohrievač jednoduchej konštrukcie opísaný v dokumente SK1082022U1. Tento PTC ohrievač využíva kazetové PTC vykurovacie prvky vložené do prietokového kanála tepelného výmenníka, a preto nemá ideálne prietokové parametre.In the prior art, a modular PTC electric heater of simple construction is known, described in document SK1082022U1. This PTC heater uses cassette PTC heating elements inserted into the flow channel of the heat exchanger, and therefore does not have ideal flow parameters.

Ďalej je v stave techniky známy PTC elektrický ohrievač s vrstvenou štruktúrou opísaný v dokumente EP4290155A1. Jeho nevýhodou je okrúhly dizajn tepelného výmenníka, ktorý nedovoľuje zvýšiť počet PTC vykurovacích zostáv, nakoľko pri zväčšovaní priemeru výmenníka sa zväčšuje aj nevyhrievaná oblasť výmenníka.Furthermore, in the prior art, a PTC electric heater with a layered structure is known, as described in document EP4290155A1. Its disadvantage is the round design of the heat exchanger, which does not allow increasing the number of PTC heating assemblies, since when the diameter of the exchanger increases, the unheated area of the exchanger also increases.

Uvedené nedostatky stavu techniky odstraňuje predkladané technické riešenie PTC elektrického ohrievača s PTC vrstvenou štruktúrou a s integrovaným distribútorom kvapaliny, ktorý je rozšíriteľný jednoduchým spôsobom.The above-mentioned shortcomings of the state of the art are eliminated by the presented technical solution of a PTC electric heater with a PTC layered structure and an integrated liquid distributor, which can be expanded in a simple way.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

PTC elektrický ohrievač je vytvorený z konštrukčne rovnakých hranatých dutých profilov na vedenie kvapaliny, vybavených dvoma pripojovacími otvormi, vrchným a spodným. Vrchný otvor na profile je pripojiteľný k vstupnému distribučnému kanálu kvapaliny (na vrchnej strane ohrievača) so vstupom studenej kvapaliny a spodný otvor je pripojiteľný k výstupnému distribučnému kanálu (na spodnej strane ohrievača) s výstupom ohriatej kvapaliny, pripojenie je realizované pomocou plastových spojovacích prvkov.The PTC electric heater is made of structurally identical square hollow profiles for conducting liquid, equipped with two connection holes, top and bottom. The top hole on the profile is connectable to the liquid inlet distribution channel (on the top of the heater) with the cold liquid inlet, and the bottom hole is connectable to the outlet distribution channel (on the bottom of the heater) with the heated liquid outlet, the connection is made using plastic connectors.

Profily sú vyrobené z kovu dobre vedúceho teplo, ako vhodný materiál je použitý extrudovaný hliník. Výhodne je dutina profilu vybavená rebrami na zväčšenie plochy ohrevu.The profiles are made of metal that conducts heat well, extruded aluminum is a suitable material. Preferably, the cavity of the profile is equipped with ribs to increase the heating surface.

Plastové spojovacie prvky majú tvar T a sú vybavené jednou prípojkou pre klip a tesnením na hydraulicky tesné pripojenie k dutému profilu a zároveň sú plastové spojovacie prvky vybavené ďalšou prípojkou pre klip a tesnením na vytvorenie hydraulicky tesného vstupného distribučného kanálu alebo hydraulicky tesného výstupného distribučného kanálu.The plastic connectors are T-shaped and are equipped with one clip connection and a seal for a hydraulically tight connection to the hollow profile, and at the same time the plastic connectors are equipped with another clip connection and a seal for creating a hydraulically tight inlet distribution channel or a hydraulically tight outlet distribution channel.

Kvapalina prechádza dutinou dutého profilu v smere od vstupného kanálu do výstupného kanálu a je ohrievaná PTC vykurovacou zostavou usporiadanou medzi dvoma priľahlými (susediacimi) dutými profilmi.The liquid passes through the cavity of the hollow profile in the direction from the inlet channel to the outlet channel and is heated by a PTC heating assembly arranged between two adjacent (neighboring) hollow profiles.

PTC vykurovacia zostava má vrstvenú štruktúru, známu v stave techniky.The PTC heating assembly has a layered structure, known in the prior art.

Každá PTC vykurovacia zostava v predloženom technickom riešení zahŕňa dve elektródy, ktoré sú pripojené k dvom protiľahlým povrchom PTC prvku. PTC prvok je zostavený z PTC keramických doštičiek, ktoré sú usporiadané v pásoch.Each PTC heating assembly in the present technical solution includes two electrodes that are connected to two opposing surfaces of a PTC element. The PTC element is assembled from PTC ceramic plates that are arranged in strips.

Rozmery PTC prvku a ich počet určujú elektrický výkon ohrievača.The dimensions of the PTC element and their number determine the electrical power of the heater.

Medzi každú elektródou a dutý profil na vedenie kvapaliny je vložená izolačná fólia (napríklad kaptonová fólia), ktorá tvorí elektrickú izoláciu PTC a zároveň nebráni prenosu tepla z PTC vykurovacej zostavy na dutý profil.An insulating foil (for example, Kapton foil) is inserted between each electrode and the hollow profile for guiding the liquid, which forms the electrical insulation of the PTC and at the same time does not prevent the transfer of heat from the PTC heating assembly to the hollow profile.

Kaptonová fólia je vhodná aj ako sekundárna izolácia (oddelenie) vodičov, ktorá odolá veľkým teplotám a elektricky izoluje elektródy od kovového dutého profilu. K elektródam sú v hornej časti pripojené napájacie elektrické vodiče.Kapton foil is also suitable as a secondary insulation (separation) of conductors, which can withstand high temperatures and electrically insulates the electrodes from the metal hollow profile. The power supply electrical wires are connected to the electrodes in the upper part.

Na zabezpečenie elektrickej izolácie je vrstvená PTC vykurovacia zostava zvonka obklopená plastovým izolačným rámikom, ktorý má vyvedené otvory na prevlečenie elektrických vodičov.To ensure electrical insulation, the layered PTC heating assembly is surrounded on the outside by a plastic insulating frame, which has holes for passing electrical wires through.

Celá PTC vykurovacia zostava je teda uložená v plastovom izolačnom rámiku a vystupujú z nej iba napájacie elektrické vodiče.The entire PTC heating assembly is therefore housed in a plastic insulating frame and only the power supply wires exit from it.

Ohrev kvapaliny sa uskutočňuje tak, že privedením napätia (vhodnej veľkosti a polarity) na oba vodiče PTC vykurovacej zostavy sa generuje teplo v PTC doštičkách a toto je prenášané prostredníctvom dutého profilu do kvapaliny.The heating of the liquid is carried out by applying voltage (of the appropriate magnitude and polarity) to both wires of the PTC heating assembly, generating heat in the PTC plates and this is transferred through the hollow profile to the liquid.

Kvapalina ohriata v jednotlivých dutých profiloch sa zmiešava vo výstupnom distribučnom kanáli a je vedená k výstupu ohriatej kvapaliny.The liquid heated in the individual hollow profiles is mixed in the outlet distribution channel and is led to the outlet of the heated liquid.

Celkový výkon elektrického ohrievača závisí od počtu a rozmerov dutého profilu a výkonu PTC vykurovacej zostavy/zostáv. Pre rôzne objemové prietoky je možné jednoduchým spôsobom zostaviť ohrievač požadovaného výkonu pridaním ďalšieho dutého profilu a PTC vykurovacej zostavy do ohrievača, pričom na rozdiel od okrúhleho dizajnu nevznikajú žiadne nevyhrievané oblasti.The total power of the electric heater depends on the number and dimensions of the hollow profile and the power of the PTC heating assembly/assemblies. For different volume flows, it is possible to easily assemble a heater of the required power by adding another hollow profile and PTC heating assembly to the heater, while unlike the round design, there are no unheated areas.

Jeden z plastových spojovacích prvkov vo vstupnom distribučnom kanáli je výhodne vybavený prípojkou na odvzdušňovací ventil.One of the plastic connectors in the inlet distribution channel is preferably equipped with a connection for a vent valve.

Všetky duté profily a rámiky obklopujúce PTC vykurovacie zostavy sú fixované spolu mechanicky, napríklad pomocou pružín vložených do vytvorených zárezov na profile alebo iným vhodným spôsobom.All hollow profiles and frames surrounding the PTC heating assemblies are fixed together mechanically, for example by means of springs inserted into the formed notches in the profile or by other suitable means.

Mechanické spevnenie celej zostavy (pomocou pružín) zaisťuje jej štrukturálne vlastnosti, dobrý prenos tepla a požadovaný elektrický výkon.Mechanical reinforcement of the entire assembly (using springs) ensures its structural properties, good heat transfer and the required electrical power.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images in drawings

Technické riešenie bude vysvetlené pomocou obrázkov, ale bez obmedzenia na ne.The technical solution will be explained using images, but not limited to them.

Obrázky ukazujú:The pictures show:

obr. 1 - pohľad na PTC elektrický ohrievač s troma dutými profilmi a s dvoma PTC vykurovacími zostavami, obr. 2 - pozdĺžny rez PTC elektrického ohrievača z obrázka 1, obr. 3 - zostava PTC elektrického ohrievača z obrázka 1 v rozloženom pohľade so znázornenými vrstvami PTC vykurovacej zostavy a obr. 4 - pootočený pozdĺžny rez PTC elektrického ohrievača z obrázka 1 s detailom plastového rámika.Fig. 1 - view of a PTC electric heater with three hollow profiles and two PTC heating assemblies, Fig. 2 - longitudinal section of the PTC electric heater from Fig. 1, Fig. 3 - PTC electric heater assembly from Fig. 1 in an exploded view with the layers of the PTC heating assembly shown and Fig. 4 - rotated longitudinal section of the PTC electric heater from Fig. 1 with a detail of the plastic frame.

Príklady uskutočneniaExamples of implementation

PTC elektrický ohrievač 100 je vytvorený z konštrukčne rovnakých hranatých dutých profilov 3 na vedenie kvapaliny, vybavených dvoma pripojovacími otvormi, vrchným a spodným. Vrchný otvor na profile je pripojiteľný k vstupnému distribučnému kanálu studenej kvapaliny (na vrchnej strane ohrievača) so vstupom 1 kvapaliny a spodný otvor je pripojiteľný k výstupnému distribučnému kanálu ohriatej kvapaliny s výstupom 2 kvapaliny (na spodnej strane ohrievača). Pripojenie je realizované pomocou plastových spojovacích prvkov 4, 6. Distribučné kanály sú vybavené záslepkami 5.The PTC electric heater 100 is made of structurally identical square hollow profiles 3 for conducting liquid, equipped with two connection holes, top and bottom. The top hole on the profile is connectable to the cold liquid inlet distribution channel (on the top of the heater) with liquid inlet 1 and the bottom hole is connectable to the heated liquid outlet distribution channel with liquid outlet 2 (on the bottom of the heater). The connection is made using plastic connecting elements 4, 6. The distribution channels are equipped with blind plugs 5.

Profily sú vyrobené z kovu dobre vedúceho teplo, ako vhodný materiál je použitý extrudovaný hliník. Výhodne je dutina profilu vybavená rebrami 12 na zväčšenie plochy ohrevu.The profiles are made of a metal that conducts heat well, extruded aluminum being a suitable material. Preferably, the cavity of the profile is provided with ribs 12 to increase the heating surface.

Plastové spojovacie prvky 4, 6 majú tvar T a sú vybavené jednou prípojkou pre klip 18 a tesnením 16 na hydraulicky tesné pripojenie k dutému profilu a zároveň sú plastové spojovacie prvky vybavené ďalšou prípojkou pre klip 17 a tesnením 15 na vytvorenie hydraulicky tesného vstupného distribučného kanálu alebo hydraulicky tesného výstupného distribučného kanálu.The plastic connecting elements 4, 6 are T-shaped and are equipped with one connection for a clip 18 and a seal 16 for a hydraulically tight connection to the hollow profile, and at the same time the plastic connecting elements are equipped with another connection for a clip 17 and a seal 15 for creating a hydraulically tight inlet distribution channel or a hydraulically tight outlet distribution channel.

Kvapalina prechádza dutinou dutého profilu 3 v smere od vstupného distribučného kanálu do výstupného distribučného kanálu a je ohrievaná PTC vykurovacou zostavou usporiadanou vždy medzi dvoma priľahlými (susediacimi) dutými profilmi.The liquid passes through the cavity of the hollow profile 3 in the direction from the inlet distribution channel to the outlet distribution channel and is heated by a PTC heating assembly arranged always between two adjacent (neighboring) hollow profiles.

PTC vykurovacia zostava má vrstvenú štruktúru, známu v stave techniky.The PTC heating assembly has a layered structure, known in the prior art.

Každá PTC vykurovacia zostava v predloženom technickom riešení zahŕňa dve elektródy 8, ktoré sú pripojené k dvom protiľahlým povrchom PTC prvku 7.Each PTC heating assembly in the present technical solution includes two electrodes 8, which are connected to two opposing surfaces of the PTC element 7.

PTC prvok 7 je zostavený z PTC keramických doštičiek, ktoré sú usporiadané v pásoch.The PTC element 7 is assembled from PTC ceramic plates which are arranged in strips.

Rozmery PTC prvku 7 a ich celkový počet v elektrickom ohrievači 100 určujú výkon ohrievača 100.The dimensions of the PTC element 7 and their total number in the electric heater 100 determine the power of the heater 100.

Medzi každou elektródou 8 a dutým profilom 3 na vedenie kvapaliny je vložená izolačná fólia 9 (napríklad kaptonová fólia), ktorá tvorí elektrickú izoláciu elektródy 8 a zároveň nebráni prenosu tepla z PTC prvku 7 na dutý profil 3. K elektródam 8 sú v hornej časti pripojené napájacie elektrické vodiče.An insulating foil 9 (for example, Kapton foil) is inserted between each electrode 8 and the hollow profile 3 for conducting the liquid, which forms the electrical insulation of the electrode 8 and at the same time does not prevent the transfer of heat from the PTC element 7 to the hollow profile 3. Power supply electrical conductors are connected to the electrodes 8 in the upper part.

Na zabezpečenie elektrickej izolácie je vrstvená PTC vykurovacia zostava obklopená z vonkajšej strany plastovým izolačným rámikom 10, ktorý má usporiadané otvory 14 na napájacie elektrické vodiče.To ensure electrical insulation, the layered PTC heating assembly is surrounded on the outside by a plastic insulating frame 10, which has openings 14 arranged for the supply electrical conductors.

Ohrev kvapaliny sa uskutočňuje tak, že privedením napätia (vhodnej veľkosti a polarity) na obe elektródy 8 v PTC vykurovacej zostave sa generuje teplo v PTC prvku 7 a toto je prenášané prostredníctvom tepelnej výmeny s dutými profilmi 3 do kvapaliny.The heating of the liquid is carried out by applying a voltage (of appropriate magnitude and polarity) to both electrodes 8 in the PTC heating assembly, generating heat in the PTC element 7 and this is transferred via heat exchange with the hollow profiles 3 to the liquid.

Kvapalina prechádza dutinou dutého profilu 3 v smere od vstupného distribučného kanálu do výstupného distribučného kanálu a je ohrievaná každou PTC vykurovacou zostavou susediacou s dutým profilom 3.The liquid passes through the cavity of the hollow profile 3 in the direction from the inlet distribution channel to the outlet distribution channel and is heated by each PTC heating assembly adjacent to the hollow profile 3.

Kvapalina ohriata v jednotlivých dutých profiloch 3 sa zmiešava vo výstupnom distribučnom kanáli a je vedená k výstupu 2 kvapaliny.The liquid heated in the individual hollow profiles 3 is mixed in the outlet distribution channel and is led to the liquid outlet 2.

Celkový výkon elektrického ohrievača 100 závisí od počtu a rozmerov dutého profilu 3 a elektrického výkonu PTC vykurovacej zostavy/zostáv, v príklade uskutočnenia sú použité tri duté profily 3 a dve PTC vykurovacie zostavy. Na rôzne objemové prietoky kvapaliny je možné jednoduchým spôsobom zostaviť ohrievač požadovaného výkonu pridaním ďalšieho dutého profilu 3 a ďalšej PTC vykurovacej zostavy do ohrievača, pričom na rozdiel od okrúhleho dizajnu nevznikajú žiadne nevyhrievané oblasti.The total power of the electric heater 100 depends on the number and dimensions of the hollow profile 3 and the electric power of the PTC heating assembly/assemblies, in the exemplary embodiment three hollow profiles 3 and two PTC heating assemblies are used. For different liquid volume flows, it is possible to easily assemble a heater of the required power by adding another hollow profile 3 and another PTC heating assembly to the heater, while in contrast to the round design, no unheated areas are created.

Plastový spojovací prvok 6 vo vstupnom distribučnom kanáli je výhodne vybavený prípojkou 13 na odvzdušňovací ventil.The plastic connecting element 6 in the inlet distribution channel is preferably equipped with a connection 13 for a vent valve.

Všetky duté profily a plastové izolačné rámiky obklopujúce PTC vykurovacie zostavy sú fixované spolu mechanicky, napríklad pomocou pružín 11 vložených do vytvorených zárezov 19 na du tom profile 3, alebo iným vhodným spôsobom.All hollow profiles and plastic insulating frames surrounding the PTC heating assemblies are fixed together mechanically, for example by means of springs 11 inserted into the formed notches 19 on the hollow profile 3, or in another suitable manner.

Mechanické spevnenie celej zostavy ohrievača 100 (napríklad pomocou pružín 11) je nevyhnutné na zabezpečenie tesného kontaktu, a tým na účinný prenos tepla, zaisťuje štrukturálne vlastnosti a požadovaný elektrický výkon ohrievača 100.Mechanical reinforcement of the entire heater assembly 100 (for example, by means of springs 11) is necessary to ensure tight contact and thus efficient heat transfer, ensuring the structural properties and required electrical performance of the heater 100.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

PCT elektrický ohrievač je výhodne využitý vo vykurovacích systémoch s tepelným čerpadlom, kde plní funkciu pomocného (záložného) elektrického ohrievača teplonosnej kvapaliny.The PCT electric heater is advantageously used in heating systems with a heat pump, where it functions as an auxiliary (backup) electric heater for the heat transfer fluid.

Zoznam vzťahových značiekList of relational tags

100 PTC elektrický ohrievač vstup kvapaliny výstup kvapaliny dutý profil spojovací prvok záslepka spojovací prvok100 PTC electric heater liquid inlet liquid outlet hollow profile connecting element blanking plug connecting element

PTC prvok elektróda izolačná fólia plastový izolačný rámik spojovacia pružina rebrá prípojka na odvzdušňovací ventil otvor tesnenie tesnenie klip klip zárezPTC element electrode insulating foil plastic insulating frame connecting spring ribs connection to air vent hole seal seal clip clip notch

Claims (7)

1. PTC elektrický ohrievač (100) zahŕňajúci aspoň dva rovnaké hranaté duté profily (3) na vedenie kvapaliny, každý z nich je vybavený dvoma pripojovacími otvormi, vrchným a spodným, pričom vrchný otvor na dutom profile (3) je pripojiteľný k vstupnému distribučnému kanálu studenej kvapaliny so vstupom (1) kvapaliny a spodný otvor na dutom profile (3) je pripojiteľný k výstupnému distribučnému kanálu ohriatej kvapaliny s výstupom (2) kvapaliny, pričom medzi každými dvoma dutými profilmi (3) je usporiadaná PTC vykurovacia zostava, vyznačujúci sa tým, že distribučné kanály zahŕňajú plastové spojovacie prvky (4, 6) tvaru T, každý plastový spojovací prvok je vybavený prvou prípojkou pre klip (18) a prvým tesnením (16) na hydraulicky tesné pripojenie k dutému profilu (3), každý plastový spojovací prvok (4, 6) je vybavený druhou prípojkou pre klip (17) a druhým tesnením (15) na vytvorenie hydraulicky tesného vstupného distribučného kanálu alebo hydraulicky tesného výstupného distribučného kanálu, plastový spojovací prvok (6) vo vstupnom distribučnom kanáli je vybavený prípojkou (13) na odvzdušňovací ventil, každý dutý profil (3) je vyrobený z kovu dobre vedúceho teplo.1. PTC electric heater (100) comprising at least two identical square hollow profiles (3) for conducting liquid, each of which is provided with two connection openings, an upper and a lower one, wherein the upper opening on the hollow profile (3) is connectable to an inlet distribution channel of cold liquid with an inlet (1) of liquid and the lower opening on the hollow profile (3) is connectable to an outlet distribution channel of heated liquid with an outlet (2) of liquid, wherein a PTC heating assembly is arranged between each two hollow profiles (3), characterized in that the distribution channels comprise T-shaped plastic connecting elements (4, 6), each plastic connecting element is provided with a first connection for a clip (18) and a first seal (16) for a hydraulically tight connection to the hollow profile (3), each plastic connecting element (4, 6) is provided with a second connection for a clip (17) and a second seal (15) to create a hydraulically tight inlet distribution channel or a hydraulically tight outlet distribution channel, the plastic connecting element (6) in the inlet distribution channel is equipped with a connection (13) for a vent valve, each hollow profile (3) is made of a metal with good heat conductivity. 2. PTC elektrický ohrievač (100) podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že dutina dutého profilu (3) je vybavená rebrami (12) na zväčšenie plochy ohrevu.2. PTC electric heater (100) according to claim 1, characterized in that the cavity of the hollow profile (3) is provided with ribs (12) to increase the heating surface. 3. PTC elektrický ohrievač (100) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že každá PTC vykurovacia zostava zahŕňa dve elektródy (8) a PTC prvok (7), pričom elektródy (8) sú pripojené k dvom protiľahlým povrchom PTC prvku (7) a PTC prvok (7) je zostavený z PTC keramických doštičiek, ktoré sú usporiadané v pásoch.3. PTC electric heater (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that each PTC heating assembly comprises two electrodes (8) and a PTC element (7), the electrodes (8) being connected to two opposing surfaces of the PTC element (7) and the PTC element (7) being composed of PTC ceramic plates arranged in strips. 4. PTC elektrický ohrievač (100) podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že medzi každou elektródou (8) a dutým modulom (3) na vedenie kvapaliny je usporiadaná elektricky izolačná a teplo prenosná fólia (9) a k elektródam (8) sú v hornej časti pripojené napájacie elektrické vodiče.4. PTC electric heater (100) according to claim 3, characterized in that an electrically insulating and heat transfer foil (9) is arranged between each electrode (8) and the hollow module (3) for conducting the liquid, and power supply electric conductors are connected to the electrodes (8) in the upper part. 5. PTC elektrický ohrievač (100) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že PTC vykurovacia zostava je obklopená z vonkajšej strany plastovým izolačným rámikom (10), ktorý má usporiadané otvory (14) na napájacie elektrické vodiče.5. PTC electric heater (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the PTC heating assembly is surrounded on the outside by a plastic insulating frame (10) which has arranged openings (14) for the supply electrical conductors. 6. PTC elektrický ohrievač (100) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že duté profily (3) a plastové izolačné rámiky (10) sú vzájomne mechanicky spojené pomocou pružín (11) vložených do zárezov (19) usporiadaných na dutých profiloch (3).6. PTC electric heater (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the hollow profiles (3) and the plastic insulating frames (10) are mechanically connected to each other by means of springs (11) inserted into notches (19) arranged on the hollow profiles (3). 7. Vykurovací systém s tepelným čerpadlom a s uzatvoreným okruhom teplonosnej kvapaliny, vyznačujúci sa tým, že pomocný elektrický ohrievač v uzatvorenom okruhu teplonosnej kvapaliny je PTC elektrický ohrievač (100) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6.7. A heating system with a heat pump and a closed circuit of a heat transfer fluid, characterized in that the auxiliary electric heater in the closed circuit of the heat transfer fluid is a PTC electric heater (100) according to any one of claims 1 to 6.
SK45-2024U 2024-03-11 2024-03-11 PTC electric heater SK10214Y1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK45-2024U SK10214Y1 (en) 2024-03-11 2024-03-11 PTC electric heater
EP25161249.5A EP4617584A1 (en) 2024-03-11 2025-03-03 Ptc electric heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK45-2024U SK10214Y1 (en) 2024-03-11 2024-03-11 PTC electric heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK452024U1 SK452024U1 (en) 2024-08-28
SK10214Y1 true SK10214Y1 (en) 2024-12-18

Family

ID=92458401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK45-2024U SK10214Y1 (en) 2024-03-11 2024-03-11 PTC electric heater

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4617584A1 (en)
SK (1) SK10214Y1 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204119542U (en) 2014-09-24 2015-01-21 上海荣威塑胶工业有限公司 A kind of PTC heater
US11002465B2 (en) * 2014-09-24 2021-05-11 Bestway Inflatables & Materials Corp. PTC heater
DE102014226892A1 (en) 2014-12-23 2016-06-23 Vaillant Gmbh Method for avoiding dry firing in electric instantaneous water heaters
CN206037391U (en) * 2016-07-28 2017-03-22 上海荣威塑胶工业有限公司 Ptc liquid heater
EP3869118A1 (en) 2020-02-24 2021-08-25 Vaillant GmbH Electric water heater
SK8995Y1 (en) 2020-05-12 2021-01-27 Protherm Production S R O Electric water heater
SK9684Y1 (en) 2022-06-06 2023-01-25 Protherm Production S.R.O. PTC electric heater
SK9745Y1 (en) 2022-08-15 2023-05-17 Protherm Production S.R.O. Modular PTC electric heater

Also Published As

Publication number Publication date
EP4617584A1 (en) 2025-09-17
SK452024U1 (en) 2024-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4818842A (en) Diesel fuel heater
CN110861466B (en) Heating device
CN102085789B (en) Pre-heater apparatus for vehicle
US20140037277A1 (en) Heat medium heating device and vehicular air-conditioning device including the same
EP4325137A1 (en) Modular ptc electric heater
CN108738177B (en) Electric heating device
US8313871B2 (en) Fuel cell heating
US5028763A (en) High heat dissipation PTC heater structure
CN113571796A (en) Temperature control components and battery packs
CN107076428B (en) solar system
WO2014177336A1 (en) Solid oxide stack system with thermally matched stack integrated heat exchanger
CN219457825U (en) Energy storage equipment
SK10214Y1 (en) PTC electric heater
CN111029681A (en) A tube-plate heat pipe type power battery thermal management module structure
EP3945264B1 (en) Electric fluid heater
CN212324394U (en) Heater assembly and ptc heater
RU2705348C1 (en) Thermoelectric power supply source for heat point
KR20140029075A (en) Aptc heater for high voltage
CN205944346U (en) Heating apparatus of supporting usefulness of severe cold district modular group battery
CN120051885A (en) Device for spacing battery cells of a vehicle battery pack
CN111586907A (en) heater assembly and ptc heater
CN222763033U (en) A battery system and device
US12460838B2 (en) PTC heater
JPH11301249A (en) Heating heat exchanger
CN214101833U (en) Heating core with balanced heating