Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения воды. Изобретение может быть как самостоятельным устройством, так и часть системы приготовления напитков и/или системы очистки жидкостей. Изобретение может применяться, например, в бытовых условиях, офисах, общественных учреждениях, кафе, предприятиях общественного питания, дачных участках.

Из уровня техники известна система нагрева и охлаждения воды, по заявке на патент US 2009/0113898 [опубл. 07.05.2009, приор. 02.11.2007, МПК F25B 21/02, заявитель Rocky Research Corp]. Указанная система включает в себя емкость для нагрева, емкость для охлаждения, расположенный между двумя емкостями блок нагрева и охлаждения и дополнительный конденсатор, снабженный вентилятором для охлаждения. Емкости состоят из двух замкнутых резервуаров с изоляцией, в которые вставляются бутылки с исходной жидкостью. Блок нагрева и охлаждения состоит из конденсатора, нагревателя и расположенного между ними термоэлектрического преобразователя, где нагреватель соединен с поверхностью нагрева термоэлектрического преобразователя, а конденсатор - с поверхностью охлаждения. Внутри конденсатора и нагревателя находится хладагент. Емкость для охлаждения через трубку присоединена к конденсатору. Емкость для нагрева через трубку присоединена последовательно к конденсатору и нагревателю.

Система нагрева и охлаждения воды по патенту US 2009/0113898 работает следующим образом. В емкости для нагрева и для охлаждения устанавливают бутылки с исходной водой, после чего включают системы. При работе термоэлектрического преобразователя от поверхности нагрева тепло передается к нагревателю, где находится хладагент, который при этом разогревается и превращается в пар. Пар через трубку поступает в емкость для нагрева, где происходит передача тепла от хладагента через стенки бутылки к воде, которая нагревается, при этом хладагент конденсируется и по той же трубке, по которой проходит пар, через дополнительный конденсатор, который охлаждается вентилятором, возвращается обратно в нагреватель. Параллельно процессу нагрева происходит процесс охлаждения воды. При работе термоэлектрического преобразователя происходит охлаждение хладагента в конденсаторе. Хладагент поступает в емкость для охлаждения, где через стенки бутылки происходит передача тепла от воды к хладагенту, при этом вода охлаждается. При достижении заданной температуры одна из бутылок или обе бутылки извлекаются потребителем из емкости для нагрева или для охлаждения. Основным недостатком системы по патенту US 2009/0113898 является то, что, нагрев и охлаждение происходит через хладагент, что приводит к потере энергии и снижению эффективности, кроме того использования хладагента неэкологично.

Из уровня техники известна система нагрева и охлаждения воды по патенту ЕР 1571121 [опубл. 07.09.2005, приор. 21.05.2005, MIIKB67D 1/08, заявитель Aqua Pyrenees Sas Ste], выбранная заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Система состоит из емкости для нагрева, емкости для охлаждения, соединенных трубкой, теплообменника, двух термоэлектрических преобразователей, датчиков температуры и вентилятора. Емкость для нагрева соприкасается с поверхностью нагрева одного из термоэлектрических преобразователей, а его поверхность охлаждения контактирует с теплообменником, который находится в контакте с поверхностью нагрева второго термоэлектрического преобразователя, поверхность охлаждения которого связана с емкостью для охлаждения. Вентилятор охлаждает теплообменник. Комбинация из двух термоэлектрических преобразователей и теплообменника является по своей функции блоком подготовки воды.

Система нагрева и охлаждения воды по патенту ЕР 1571121 работает следующим образом. В емкость для охлаждения наливают воду, которая по трубке поступает в емкость для нагрева. Таким образом, емкость для охлаждения функционально можно считать линией подачи воды на охлаждение, а емкость для нагрева с трубкой, соединяющей емкости, функционально считать линией подачи воды на нагрев. После заполнения обеих емкостей систему включают. Происходит одновременный процесс нагрева и охлаждения, при этом, за счет теплообменника с вентилятором происходит компенсация разницы температур у поверхностей нагрева и охлаждения у двух термоэлектрических преобразователей.

Основным недостатком системы нагрева и охлаждения жидкости ЕР 1571121 является наличие емкостей для нагрева и охлаждения. Термоэлектрические преобразователи расположены так, что нагрев или охлаждение воды происходит только в слое у стенки емкости, контактирующей с термоэлектрическим преобразователем, при этом в системе отсутствует какое-либо средство перемешивание воды в емкостях. Таким образом, нагрев и охлаждения происходят неравномерно, поэтому заданная температура воды достигается дольше, по сравнению с равномерным нагревом или охлаждением. Более длительный процесс требует больше энергии, таким образом, система энергетически неэффективна. Длительный процесс нагрева увеличивает время ожидание пользователем воды, что неудобно для пользователя. Кроме того, возможны локальные перегревы или переохлаждение воды, что также неудобно для пользователя и является недостатком системы.

Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при его использовании, является разработка новой системы нагрева и охлаждения воды при снижении неравномерности нагрева или охлаждения и сокращении времени ожидания получения пользователем нагретой и/или охлажденной воды.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что система нагрева и охлаждения воды, включающая линию подачи воды на охлаждение, линию подачи воды на нагрев, которые подключены к блоку подготовки воды, с расположенным в нем термоэлектрическим преобразователем, выполнена с возможностью нагрева и/или охлаждения воды при подаче ее на потребление, при этом блок подготовки воды включает теплообменник для охлаждения воды и теплообменник для нагрева воды, при этом может дополнительно содержать теплообменник для снижения температуры нагретой воды, снабженный средством обдува, и насос.

На фигуре 1 представлен пример схемы системы нагрева и охлаждения воды.

Заявляемая система нагрева и охлаждения воды в базовом исполнении включает блок подготовки воды (3), линию подачи воды на охлаждение (на фигурах не обозначена) и линию подачи воды на нагрев (на фигурах не обозначена). По своей функции обе указанные линии представляют собой путь воды от источника исходной воды (вход исходной воды) до отбора на потребление нагретой или охлажденной воды соответственно через блок подготовки воды (4).

Блок подготовки воды (4) включает в себя теплообменник для охлаждения воды (2), теплообменник для нагрева воды (3) и, по меньшей мере, один термоэлектрический преобразователь (1) или комбинацию, по меньшей мере, двух термоэлектрических преобразователей. Теплообменник для охлаждения воды (2) и теплообменник для нагрева воды (3) представляют собой радиаторы из теплопроводного материала, например, но не ограничиваясь перечисленными вариантами, нержавеющей стали, латуни, пластика. Теплообменник для нагрева воды (3) расположен вдоль поверхности нагрева термоэлектрического преобразователя (1). Теплообменник для охлаждения воды (2) расположен вдоль поверхности охлаждения термоэлектрического преобразователя (1). Дополнительно блок подготовки воды (4) может быть снабжен теплоизоляций (на фигуре не представлена). В рамках отличительных признаков система нагрева и охлаждения воды работает следующим образом. Пользователь включает систему на отбор нагретой и/или охлажденной воды. При этом вода от источника по линии подачи воды на нагрев (на фигурах не обозначена) и/или линии подачи воды на охлаждения (на фигурах не обозначена) поступает в блок подготовки воды (4), где проходит через теплообменник для нагрева воды (3) и/или теплообменник для охлаждения воды (2) вдоль поверхности нагрева и/или охлаждения термоэлектрического преобразователя (1), при этом происходит нагрев и/или охлаждение воды. Нагретая и/или охлажденная вода поступают пользователю на потребления. После получения необходимого количества нагретой и/или очищенной воды пользователь выключает систему. При этом, в отличие от наиболее близкого аналога, процесс нагрева и/или охлаждения воды идет предпочтительно параллельно с подачей воды на потребление, пользователю не требуется ждать, пока нагреется и/или охладиться вся вода в емкости для нагрева и/или охлаждения воды. При этом перемещение воды внутри теплообменников происходит в турбулентном потоке, что обеспечивает перемешивание, это приводит к более быстрому распределению температуры в объеме воды. Кроме того, толщина слоя воды в теплообменники для нагрева воды (3) и/или теплообменники для охлаждения воды (2) меньше, чем в соответствующих емкостях наиболее близкого аналога. Таким образом, снижается риск локального перегрева и/или переохлаждения воды. Таким образом, нагрев или охлаждение воды происходит быстрее и равномернее. Таким образом, изобретение решает поставленную задачу и достигается требуемый технический результат.

Дополнительно к базовой схеме система нагрева и охлаждения воды может включать теплообменник для снижения температуры нагретой воды (5), снабженный средством обдува (6), и насос (8). Теплообменник для снижения температуры нагретой воды (5) выполнен в виде радиатора из теплопроводного материала, например, но не ограничиваясь перечисленными вариантами, нержавеющей стали, латуни, пластика. Средство обдува (6) выполнено в виде, например, вентилятора или компрессора. В случае, когда пользователь отбирает на потребление охлажденной воды больше, чем нагретой, указанные элементы являются дополнительной защитой пользователя. Нагретая вода из блока подготовки воды (4) поступает в теплообменник для снижения температуры нагретой воды (5), где за счет обдува воздухом при помощи средства обдува (6) снижается температура воды, после чего за счет насоса (8) вода возвращается в блок подготовки воды (1), где смешивается с исходной водой.

Дополнительно система может быть снабжена, по меньшей мере, одним датчиком температуры (7), позволяющим пользователю получать информацию о температуре воды. Дополнительно система может содержать контроллер (на фигурах не представлен), который регулирует подачу воды от источника воды и/или работу насоса (8), ориентируясь на показания датчика температуры.

Дополнительно система может содержать клапан нагретой воды (10) и/или клапан охлажденной воды (12). Указанные клапаны позволяют регулировать поток воды на потребление.

Дополнительно система может содержать, по меньшей мере, один обратный клапан (9), исключающие течение нагретой воды в противотоке к источнику воду. Данные клапаны (9) необходимы в случае, когда требуется защита источника воды от попадания нагретой воды. Например, в случае, когда система нагрева и охлаждения воды является частью системы водоподготовки или системы приготовления напитков, при этом источником воды для системы нагрева и охлаждения воды является система очистки воды.

Дополнительно система может содержать проточный нагреватель (11), предназначенный для дополнительного нагрева нагретой воды. Например, в случае, когда система нагрева и охлаждения воды является частью системы приготовления напитков, например кофеварки. В этом случае, поскольку комфортная для потребления температура нагретой воды ниже температуры, требуемой для приготовления кофе, проточный нагреватель (11) дополнительно нагревает воды до температуры, необходимой для приготовления напитка.

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