Lato się skończyło, a z nim ciepłe dni, trzeba znowu pomyśleć  o ogrzewaniu chaty podczas jesiennych przymrozków. Aktualnym problemem jest ogrzewanie, które może być realizowane na kilka sposobów: piec węglowy, gazowy, pompa ciepła lub wynalazek, który wykorzystuje zjawisko kawitacji w strumieniu wodnym,  ogrzewanym energią elektryczną. Dodatkową ciekawostka  opatentowanego rozwiązania pieca wodnego jest  sposób jego powstania, w wyniku analizy już istniejących rozwiązań tego typu konstrukcji oraz oryginalnej modyfikacji, która została uwieńczona patentem.

Ale zaczynając od początku,  w przestrzeni urządzeń grzewczych pojawił się patent PL223566   Zespół grzejny kotła grzewczego, LIW Lewant  Sp  z o.o, Wacław Szwaczka, Data patentu: 31.10.201, którego  istotą jest zastosowanie  tarczowych elementów  grzejnych rozdzielonych przez  tarczowe przekładki oddzielone od siebie elementami izolacyjnymi, wewnątrz rurowego pojemnika strumienia grzanej wody. Element grzejny ma postać tarczy z szczelinowymi otworami, kształtowymi wycięciami i występem na obwodzie, przy czym szczelinowe otwory umieszczone są koncentrycznie na okręgach o różnych promieniach i mają różną szerokość, a przekładki są ze sobą połączone tworząc mostek. Zastosowanie w zespole grzejnym elementu grzejnego w postaci tarczy ze szczelinowymi otworami, których powierzchnia uzależniona jest od ich szerokości i położenia na okręgu o określonym promieniu, umożliwia w łatwy i dogodny sposób osiągnięcie potrzebnej mocy zespołu grzejnego, a możliwość umieszczenia w kotle kilku takich zespołów pozwala na osiągnięcie mocy grzejnej kotła zgodnie z indywidualnym zapotrzebowaniem użytkownika.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na których poszczególne figury przedstawiają:
fig. 1 – zespół grzejny w przekroju osiowym;
fig. 2 – element grzejny w widoku z góry;
fig. 3 – przekładkę w widoku góry;
fig. 4 – element izolujący w przekroju z pierścieniami uszczelniającymi;
fig. 5 – element izolujący w widoku z góry.

Element grzejny 1 ma postać tarczy ze szczelinowymi otworami 15, kształtowymi wycięciami 16 i występem 17 na obwodzie oraz dwoma otworami 18 ustalającymi jego położenie. Otwory 15 umieszczone są koncentrycznie na okręgach o różnych promieniach i mają różną szerokość, dzięki czemu można dowolnie dobierać ich powierzchnie, a przez to regulować ilość przepływającej wody. W zależności od zapotrzebowania na określoną moc grzewczą kotła, w zespole grzejnym można zamontować trzy, sześć lub więcej elementów grzejnych 1. Przekładka 2, podobnie jak element grzejny 1, ma postać tarczy, a jej kształtowe wycięcia 19, występ 20 i otwory 21 pokrywają się z odpowiednio kształtowymi otworami 16, występem 17 i otworami 18 elementu grzejnego 1. W osi przekładki 2 znajduje się przepływowy otwór 22. W przykładzie wykonania, przy trzech elementach grzejnych 1, umieszczone są trzy przekładki 2 połączone ze sobą za pomocą występów 20 tworząc mostek 27, który zwiększa bezpieczeństwo pracy kotła i chroni przed porażeniem prądem.

W kotle grzewczym, w zależności od wymaganej od niego mocy grzewczej, można zamontować sześć, dziewięć lub więcej zespołów grzejnych. Woda przeznaczona do ogrzania jest doprowadzana rurą wlotową 4 do pierwszej komory zespołu grzejnego 1 skąd jest przepychana przez otwór 22 przekładki 2 do drugiej komory pod pierwszym elementem grzejnym 1. Tu zostaje wstępnie ogrzana, a następnie jest przepychana przez szczelinowe otwory 15 elementu grzejnego 1 dalej poprzez kolejne przekładki 2 i elementy grzejne 1 do wylotowej rury 6, skąd jest wprowadzana do instalacji centralnego ogrzewania. Kocioł grzewczy z zespołem grzejnym według wynalazku pokrywa zapotrzebowanie na moc grzewczą niezbędną do ogrzewania powierzchni od 80 do 150 m2 lub większych na życzenie użytkownika.

    I tu na scenie pojawia się konstruktor, który modyfikuje w/w rozwiązanie wodnego pieca przelotowego i zgłasza nowe rozwiązanie pieca  w dniu 30.04.2018. Nowy patent PL236616  Zespół grzejny urządzenia grzewczego, Jerzy Krawczyk, Data patentu: 08.02.2021, jest wersją rozwojowa w/w patentu, którego przedmiotem  jest nowy oryginalny  zespół grzejny urządzenia grzewczego do centralnego ogrzewania CO i cieplej wody CW.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunkach, na których poszczególne figury przedstawiają:
fig. 1 ‒ zespół grzejny w przekroju osiowym;
fig. 2 ‒ element grzejny w widoku z góry i przekroju;
fig. 3 ‒ uszczelka z widoku z góry;
fig. 4 ‒ izolator z widoku z góry;

Według opisu zespół grzewczy działa na zasadzie wiru wodnego grzanego przez elementy grzejne do zadanej temperatury. Elementami grzewczymi są stałe kierownice w kształcie okragłych turbin z ukształtowanymi współosiowo łopatami o odpowiednim kącie pochylenia oraz wypustkami stabilizującymi w obudowie i wypustkiem do zasilania prądowego. Łopaty kierownic nadają intensywny ruch wirowy czynnika grzewczego, przez co osiąga się bardzo krótki czas nagrzewania a przez to ekonomikę z pracy całego układu grzewczego.

Zespół grzejny urządzenia grzewczego stanowi umieszczone współosiowo elementy grzejne 3, korpus dolny i górny 1, z wlotem wody zimnej 10 i wylotem wody ogrzanej 11, które to są przedzielone izolatorami 4 i uszczelkami 2, połączonymi, śrubami 5, z ich izolacją 6, podkładkami 8, nakrętkami 7. Do wypustek 13 kierownicy 3, Fig.2 podłączony jest przewód trójfazowy, przewód zerowy i przewód uziemienie podłączone do korpusu 1. Fig.1 przedstawia wszystkie ze sobą połączone elementy jako całość wynalazku zespołu grzejnego urządzenia grzewczego. Kierownica ‒ element grzejny 3, ma postać tarczy z, współosiowymi łopatami 14, usytuowanymi pod kątem do jej powierzchni z występami stabilizującymi 12 i występem 13 podłączenia prądowego i łopaty 14, kierownicy 3, które  mają kształt  stałej turbiny w celu  nadania ruchu obrotowego  czynnika grzanego w postaci wiru wodny. Zasadniczą cecha wyróżniającą w/w urządzenia jest wytwarzanie wiru cieplnego który, to dzięki kierownicom 3, daje możliwość szybkiego ekonomicznego grzania czynnika grzewczego a tym samym całego układu centralnego ogrzewania CO  i  cieplej wody CW.

Ponieważ temat podgrzewania wody energia elektryczna jest znany od dawna wiec celowy wydaje się zamieszczenie klasycznego rozwiązania technicznego z tej dziedziny na przykładzie patentu PL184734  Elektryczny przepływowy podgrzewacz wody, Zbigniew Goliński, Data patentu: 31.12.2002. Przedmiotem wynalazku jest elektryczny przepływowy podgrzewacz wody, zawierający zespół grzejny sterowany układem elektronicznym oraz układ dopływu wody zimnej i odbioru wody ciepłej wraz z systemem odpowiednich zabezpieczeń.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia podgrzewacz wody w widoku z czoła, po zdjęciu pokrywy, w stanie nie podłączonym do instalacji wodnej; fig.2 ukazuje podgrzewacz w widoku z boku, po zdjęciu pokrywy; fig.3 pokazuje przekrój poprzeczny bloku wodnego; fig.4 przedstawia częściowy przekrój ukazujący zakończenie jednego z przewodów zespołu grzejnego, natomiast na fig.5 pokazano fragment wkładu grzejnego w przekroju wzdłużnym z nawiniętym spiralnie przewodem miedzianym, umieszczonym w przewodzie rurowym.

Zgodnie z wynalazkiem przepływowy podgrzewacz wody posiada zespół grzejny umieszczony nad blokiem wodnym i połączony z nim poprzez przewód zasilania wody zimnej i przewód odbioru wody ciepłej. Zespół grzejny składa się z szeregu współosiowo umieszczonych przewodów rurowych, usytuowanych jeden nad drugim i stykających się wzajemnie. Na całej długości przewodów zespołu grzejnego, w ich wewnętrznym płaszczu umieszczony jest wkład grzewczy, którego zewnętrzny płaszcz posiada spiralnie nawinięty przewód. Zewnętrzna średnica przewodu po nawinięciu na wkład grzewczy jest maksymalnie zbliżona do średnicy wewnętrznej przewodu. Wielkość skoku przewodu zawiera się w przedziale od 5mm do 25mm, korzystnie 15mm. Wkład grzewczy zakończony jest występem do podłączenia z instalacją elektryczną. Ponadto końcówki przewodów zespołu grzejnego są rozkalibrowane w jednej płaszczyźnie w celu osadzenia w nich wkładu grzewczego oraz przewodu zasilania zimną wodą lub przewodu odbioru wody ciepłej. Blok wodny, w kształcie płytki prostopadłościennej, posiada wgłębienie do osadzania w nim na osi turbinki z parzystą ilością łopatek, na których umieszczone są jednobiegunowe magnesy. Element spiralnie nawiniętego przewodu na wkład grzewczy zapewnia wirowy przepływ ogrzewanej wody, zapewniając dokładne jej wymieszanie i korzystny, minimalizujący straty odbiór ciepła od elementu grzewczego. Uzyskana w ten sposób droga przepływu wody jest przeciętnie trzykrotnie dłuższa niż w układach dotychczas stosowanych z pełnym przekrojem przepływającej wody.

Podsumowanie:

Celem przedstawionej analizy patentowej jest zwrócenie uwagi na patent PL236616, Zespół grzejny urządzenia grzewczego, który jest obecnie oferowany pod nazwą WircoEko i znalazał już zastosowanie do ogrzewania domów jednorodzinnych. Według informacji ze strony https://wirco.pl  opatentowany zespół grzewczy charakteryzuje się tym, że proces grzania wody następuje na skutek indukcji magnetycznej i przechodzenia wody z dolnych warstw urządzenia do górnych, poprzez układ rotorów turbin wodno-prądowych, wskutek czego otrzymujemy ruch wirowy wody o dużej temperaturze zadanej przez sterownik umiejscowiony w szafie sterowniczej. Powstały wir cieplny powoduje szybkie nagrzewanie instalacji grzewczej oraz  ma również własności czyszczące rur z pozostałości różnych zanieczyszczeń, osadów, kamienia kotłowego, itp. Urządzenie WIRCOEko jest zasilane prądem trójfazowym, w układzie gwiazdy, który wymaga zerowania oraz uziemienia.  Z dotychczasowych wyliczeń wynika, że urządzenie WIRCOEko ma sprawność na poziomie 200-230%. Oznacza to, że z 1KWh otrzymujemy 2-2,3KWh energii cieplnej, przy czym  w  całym sezonie grzewczym nie ma spadku sprawności urządzenia grzewczego,  który występuje przykładowo w przypadku zastosowania pomp ciepła.  Przykładowo dla pompa ciepła o mocy grzewczej 10KW COP=4,0–4,5 {SPRAWNOŚĆ CIEPLNA POMPY CIEPŁA – Mierzona jest współczynnikiem wydajności – COP (ang. Coefficient of Performance) który określa stosunek ilości dostarczonego ciepła do ilości energii elektrycznej zużytej przez pompę}, co oznacza, że z 1KWh dostarczonej energii elektrycznej otrzymamy 4-4,5 KWh energii cieplnej, czyli  – sprawność pompy wynosi 400-450% COP. Niestety  w sezonie zimowym raz ze spadkiem temperatury na zewnątrz, spada również sprawność pompy. Pompa ciepła typu powietrze-woda nie będzie osiągała sprawności  COP=4-4,5 lecz np. 2,8-3 i mniej. Oznacza to, że sprawność pompy ciepła średnioroczna wynosi: 300-320%.

Z powodu braku  materiału filmowego ilustrującego zalety sytemu grzewczego WIRCOECO, proponuje jedna ze stron reklamującą w/w urządzenie grzewcze. https://www.evarmo.pl/nasza-oferta/system-grzewczy-wirco-eko-5kw-do-80-m2