Електроконвекційний обігрівач

Реферат: Електроконвекційний обігрівач містить тепловипромінювальну панель, електронагрівальний елемент, розміщений усередині теплоакумулюючого елемента із зворотної сторони згаданої панелі, і корпус, що закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі і теплоакумулюючого елемента і задню частину останнього. Теплоакумулюючий елемент виконаний у вигляді оболонки з електроізолюючого термостійкого полімерного матеріалу з додаванням в нього наповнювача, жорстко з'єднаної з прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі і корпусу. Електронагрівальний елемент виконаний з можливістю підключення до джерела живлення. Обігрівач оснащений елементами для його кріплення до опорної поверхні. При цьому обігрівач містить додатковий теплоакумулюючий елемент у вигляді металевої пластини, закріпленої на елементах для кріплення на заданій відстані від задньої стінки корпусу. Як згаданий наповнювач використовують тіксотропну добавку з сировини рослинного походження. UA 100264 U (54) ЕЛЕКТРОКОНВЕКЦІЙНИЙ ОБІГРІВАЧ UA 100264 U UA 100264 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області теплоенергетики, зокрема до обігрівачів електроконвекційного типу, і може використовуватися як додаткове або основне джерело тепла в житлових і промислових приміщеннях, теплицях, дачних будиночках, автопричепах і на інших об'єктах. Відомий електричний обігрівач (патент ФРН № 3711035, МПК F24H3/02, F24H3/00, дата публікації 27.10.1988), що містить тепловипромінювальну панель із закріпленими на її зворотній стороні електронагрівальним елементом і відбиваючу панель із дзеркальною внутрішньою поверхнею, з'єднаних між собою. При цьому тепловипромінювальна панель виконана з природного каменя, відбивальна панель виконана з алюмінієвої фольги, а на поверхні обох панелей виконані суміщені крізні отвори для їх з'єднання за допомогою болтів. У відомому обігрівачі тепловипромінювальна панель достатньо добре утримує тепло і рівномірно випромінює його в повітряний простір приміщення, а наявність відбивальної панелі, що направляє теплову енергію від електронагрівального елемента у бік тепловипромінювальної панелі, дещо підвищує ефективність теплового випромінювання останньої. Недоліками відомого обігрівача є: використання для обігріву приміщення тільки інфрачервоного випромінювання від тепловипромінювальної панелі, що збільшує тривалість нагрівання повітря і зумовлює збільшення витрат електроенергії; порівняно невисокі надійність і ресурс експлуатації через відсутність захисного корпусу, що може призвести до пошкодження відбивальної панелі з алюмінієвої фольги; наявність локальної теплової дії на опорну поверхню за відбивальною панеллю, наприклад стінки приміщення, що призводить до поглинання частини теплової енергії цією ділянкою стінки і може викликати термічне пошкодження шару штукатурки і/або шпалер. В цілому вказані недоліки знижують ефективність роботи обігрівача і обмежують область його застосування. Відомий електроконвекційний обігрівач (патент України № 57399, МПК F24H3/04, F24H9/06, дата публікації 25.02.2011), що містить тепловипромінювальну панель із закріпленим на її зворотній стороні електронагрівальним елементом, відбивальну панель з дзеркальною внутрішньою поверхнею і корпус, що закриває задню і торцеві стінки обігрівача. Тепловипромінювальна панель виконана з кераміки. Електронагрівальний елемент жорстко закріплений на зворотному боці тепловипромінювальної панелі за допомогою термопластичної полімерної смоли. На внутрішню сторону задньої стінки корпусу нанесено полімерне акумулююче покриття, а на його зовнішній стороні закріплені рейлінги для кріплення обігрівача до опорної поверхні. Реалізація в обігрівачі конвекційно-інфрачервоного принципу обігріву повітря дозволяє дещо підвищити його ефективність і знизити енерговитрати. Виконання елементів для кріплення у вигляді рейлінгів знижує інтенсивність локального нагрівання стінки приміщення за рахунок наявності проміжку між нею і задньою стінкою обігрівача. Окрім цього, виконання обігрівача із захисним металевим корпусом підвищує надійність і ресурс його експлуатації, покращує санітарно-гігієнічні показники і забезпечує достатньо високий захист тепловипромінювальної панелі. Недоліком відомого електроконвекційного обігрівача є розміщення теплоакумулюючого елемента на внутрішній стінці корпусу за дзеркальною поверхнею відбиваючої панелі, що істотно знижує інтенсивність надходження до нього теплової енергії від електронагрівального елемента і, відповідно, ефективність її віддачі через конвекційний теплообмін повітря. Це знижує ефективність роботи обігрівача і приводить до додаткової витрати електроенергії. Відомий електроконвекційний обігрівач (патент України № 97470, МПК F24H3/04, дата публікації 10.03.2015), що містить тепловипромінювальну панель, електронагрівальний елемент, розміщений усередині теплоакумулюючого елемента із зворотної сторони згаданої панелі, і корпус, що закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі і теплоакумулюючого елемента і задню частину останнього. Теплоакумулюючий елемент виконаний у вигляді оболонки з електроізолюючого термостійкого полімерного матеріалу з додаванням в нього наповнювача, жорстко з'єднаної з прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі і корпусу. Як матеріал для теплоакумулюючого елемента використовують затвердіваючу клейову термостійку полімерну композицію з додаванням в неї мінерального наповнювача, зокрема поліуретанову клейову композицію з додаванням шамотного порошку. Електронагрівальний елемент виконаний з можливістю підключення до джерела живлення. Обігрівач оснащений елементами для його кріплення до опорної поверхні, зокрема до стіни приміщення. 1 UA 100264 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Розміщення теплоакумулюючого елемента між прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі і корпусу і їх жорстке з'єднання між собою дозволяє передавати теплову енергію безпосередньо як на тепловипромінювальну плиту, так і на задню стінку корпусу, а розміщення електронагрівального елемента усередині теплоакумулюючої оболонки сприяє більш інтенсивній передачі теплової енергії в цих напрямах. В поєднанні з можливістю кріплення обігрівача на деякій відстані від стінки приміщення це дещо підвищує ефективність конвекційного теплообміну повітря і знижує енерговитрати в порівнянні з іншими відомими технічними рішеннями. При цьому наявність корпусу підвищує надійність і ресурс обігрівача при його експлуатації, покращує санітарно-гігієнічні показники і забезпечує достатньо високий захист тепловипромінювальної панелі. Недоліками відомого обігрівача є: виконання теплоакумулюючого елемента з затвердіваючої клейової термостійкої полімерної композиції з додаванням в неї мінерального наповнювача, що, через природну неоднорідність цього матеріалу, не забезпечує рівномірний нагрів теплоакумулюючого елемента і, відповідно, знижує інтенсивність передачі тепла тепловипромінювальною панеллю; порівняно висока інтенсивність тепловиділення в простір між задньою стінкою корпусу і опорною поверхнею, що приводить до поглинання частини теплової енергії цією ділянкою опорної поверхні і відповідному зниженню інтенсивності конвекційного теплообміну, а також може призвести до термічного пошкодження опорної поверхні. Вказані недоліки знижують ефективність роботи обігрівача і приводять до додаткової витрати електроенергії. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення електроконвекційного обігрівача, яке дозволило б підвищити ефективність його роботи при забезпеченні високого ресурсу, надійності в експлуатації і пожежній безпеці. Технічний результат від реалізації цієї задачі полягає у введенні в конструкцію обігрівача додаткового теплоакумулюючого елемента, що дозволяє підвищити інтенсивність конвекційного теплообміну за рахунок істотного зниження кількості теплової енергії, що витрачається на обігрів опорної поверхні, і створення другого конвекційного потоку повітря між цим додатковим теплоакумулюючим елементом і опорною поверхнею, а також у використанні як матеріалу для теплоакумулюючого елемента іншого наповнювача, що дозволяє підвищити його однорідність, і за рахунок цього забезпечити більш рівномірну теплопередачу на тепловипромінювальну панель, що підвищує інтенсивність інфрачервоного випромінювання. Вказаний технічний результат забезпечується без збільшення витрати електроенергії. Поставлена задача вирішується тим, що електроконвекційний обігрівач, що містить тепловипромінювальну панель, електронагрівальний елемент, розміщений усередині теплоакумулюючого елемента із зворотної сторони згаданої панелі, і корпус, що закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі і теплоакумулюючого елемента і задню частину останнього, при цьому теплоакумулюючий елемент виконаний у вигляді оболонки з електроізолюючого термостійкого полімерного матеріалу з додаванням в нього наповнювача, жорстко з'єднаної з прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі і корпусу, електронагрівальний елемент виконаний з можливістю підключення до джерела живлення, а обігрівач оснащений елементами для його кріплення до опорної поверхні, згідно з корисною моделлю, містить додатковий теплоакумулюючий елемент у вигляді металевої пластини, закріпленої на елементах для кріплення на заданій відстані від задньої стінки корпусу, а як згаданий наповнювач використовують тіксотропну добавку з сировини рослинного походження. Тепловипромінювальна панель може бути виконана з кераміки або керамограніту, або скла. Доцільно, щоб відстань між металевою пластиною і задньою стінкою корпусу була вибрана за умови забезпечення ефективної конвекції повітря в просторах між ними і металевою пластиною і опорною поверхнею. Доцільно, щоб елементи для кріплення обігрівача до опорної поверхні були виконані із забезпеченням розташування металевої пластини на заданій відстані від задньої стінки корпусу і опорної поверхні. Доцільно, щоб тепловипромінювальна панель, корпус і металева пластина були виконані з розмірами, відповідними один одному, і розташовані паралельно один щодо одного. Сукупність істотних конструктивних ознак електроконвекційного обігрівача, що заявляється, дозволяє вирішити поставлену задачу. Додатковий зовнішній теплоакумулюючий елемент дозволяє максимально використовувати частину тепла від нагрітого корпусу без збільшення витрати електроенергії і створити додатковий природний конвекційний потік повітря, а використовування в матеріалі внутрішнього теплоакумулюючого елемента (оболонки) іншого наповнювача, який має властивість при його введенні в термостійкий полімерний клейовий 2 UA 100264 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 матеріал рівномірно розподілятися по всьому його об'єму і зберігати цю властивість при склеюванні і утворенні зазначеного теплоакумулюючого елемента, максимально ефективно використовувати тепло від електронагрівального елемента і максимально ефективно передавати його в оточуюче середовище приміщення, що нагрівається. При цьому добавки з сировини рослинного походження є більш екологічним компонентом і дозволяють знизити вартість обігрівача в цілому. За рахунок розміщення електронагрівального елемента усередині теплоакумулюючого елемента із зворотної сторони згаданої панелі, а також наявність корпусу, що закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі і теплоакумулюючого елемента і задню частину останнього, забезпечується висока надійність і ресурс експлуатації обігрівача. Виконання елементів для кріплення обігрівача пропонованої конструкції практично повністю виключає локальне нагрівання стінки в місці кріплення обігрівача за рахунок наявності проміжку між нею і задньою стінкою обігрівача і дозволяє спільно з додатковим теплоакумулюючим елементом створити два природні конвекційні потоки теплого повітря для більш ефективного нагрівання середовища приміщення. Суть електроконвекційного обігрівача, що заявляється, пояснюється представленими кресленнями, де на фіг. 1 показаний вигляд спереду; на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - вигляд ззаду; на фіг. 4 - зовнішній теплоакумулюючий елемент у вигляді металевої пластини; на фіг. 5 - вигляд збоку обігрівача, закріпленого на опорній поверхні; на фіг. 6 - елемент для кріплення; на фіг. 7 - вигляд ззаду обігрівача з додатковою гофрованою пластиною на задній стінці корпусу; на фіг. 8 - вигляд збоку обігрівача на фіг. 7; на фіг. 9 - вигляд ззаду обігрівача з елементами 13 для декоративного підсвічування опорної поверхні. Електроконвекційний обігрівач містить тепловипромінювальну панель 1, електронагрівальний елемент 2, розміщений усередині теплоакумулюючого елемента 3 із зворотної сторони тепловипромінювальної панелі 1, корпус 4 з елементами 5 для кріплення обігрівача на опорній поверхні в приміщенні і зовнішній теплоакумулюючий елемент 6, закріплений на елементах 5 на заданій відстані від задньої стінки корпусу 4. Тепловипромінювальна панель 1 може бути виконана з кераміки або керамограніту, або скла. Електронагрівальний елемент 2 може бути виконаний, наприклад, з ізольованого кабелю з виводами для підключення до джерела живлення (електричної мережі), змонтованими в клемній коробці 7, закріпленої, наприклад, на корпусі 4. Теплоакумулюючий елемент 3 виконаний у вигляді оболонки з затвердіваючого клейового термостійкого полімерного матеріалу з додаванням в нього наповнювача, жорстко з'єднаної із прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі 1 і корпусу 4. Як згаданий матеріал оболонки може бути використаний, наприклад, клей поліуретановий марки ПУБР-М прозорий виробництва "Пенталак" або, наприклад, екологічно чистий клей для нагрівальних конструкцій ТПК-2 виробництва ФГУП "ВІАМ" або інші, подібні їм, клеї. Як наповнювач використовується тіксотропна добавка з сировини рослинного походження марки SKB-27. Кількість наповнювача в матеріалі оболонки складає 30-35 % від загальної маси отриманої композиції. Корпус 4 виконаний коробчастої форми і закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі 1 і теплоакумулюючого елемента 3 і задню частину останньої. Зовнішній теплоакумулюючий елемент 6 виконаний у вигляді металевої пластини, наприклад, з сталі Ст 3 ГОСТ 380-71, і закріплений на елементах 5 на заданій відстані від задньої стінки корпусу 4. Вказану відстань вибирають за умови забезпечення ефективної конвекції повітря в просторі між задньою стінкою корпусу 4 і теплоакумулюючим елементом 6, а також в просторі між останнім і опорною поверхнею 8. При цьому елементи 5 для кріплення виконані із забезпеченням розташування теплоакумулюючого елемента 6 на заданій відстані від задньої стінки корпусу 4 і від опорної поверхні 8. Елементи 5 для кріплення виконані у вигляді кронштейнів П-подібного профілю з Гподібними елементами 9 для кріплення до задньої стінки корпусу 4. На поперечній полиці 10 виконані пази 11 Т-подібної форми, що дозволяють навішувати обігрівач на різні опорні поверхні 8, наприклад на стінки приміщення або на спеціальні щити, встановлені в різних точках приміщення, і т. п. Довжину елементів 5 для кріплення вибирають з урахуванням забезпечення заданої відстані між задньою стінкою корпусу 4 і зовнішнім теплоакумулюючим елементом 6, а також між останнім і опорною поверхнею 8. Наведене виконання елементів 5 для кріплення є 3 UA 100264 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 найефективнішим з погляду технічного результату, що досягається. Разом з тим воно не виключає будь-яких інших варіантів, які забезпечують вищезгадані умови. Для збільшення теплопередачі на задній стінці корпусу 4 може бути закріплений додатковий теплоакумулюючий елемент 12 у вигляді алюмінієвого радіатора (фіг. 7). Тепловипромінювальна панель 1, корпус 4, зовнішній теплоакумулючий елемент 6 і теплоакумулюючий 12 виконані з розмірами, відповідними один одному, і розташовані паралельно один щодо одного. Обігрівач, що заявляється, може бути оснащений термовимикачем для контролю температури повітря в приміщенні, а корпус 4 може містити вивід для підключення до заземлення (не показані). Обігрівач (фіг. 9) також може бути виконаний з елементами 13 для декоративного підсвічування опорної поверхні 8, наприклад у вигляді світлодіодів, закріплених, наприклад, на задній стінці корпусу 4. Декоративне підсвічування опорної поверхні практично є додатковим джерелом м'якого освітлення, яке можна вибирати з урахуванням інтер'єру і т.п. і створювати світловий комфорт від роботи обігрівача. Електроконвекційний обігрівач, що заявляється, виготовляють таким чином. На зовнішній стороні задньої стінки корпусу 4 жорстко закріплюють елементи 5 для кріплення. Після цього на внутрішню сторону цієї стінки корпусу 4 рівномірно по всій поверхні укладають кабель електронагрівального елемента 2 і заливають його згаданою полімерною композицією з наповнювачем у вигляді тіксотропної добавки з сировини рослинного походження таким чином, щоб вона повністю покрила електронагрівальний елемент 2. Потім у корпус на зазначену композицію встановлюють тепловипромінювальну панель 1, наприклад, виконану з керамограніту. Згадана композиція після застигання утворює теплоакумулюючий елемент (оболонку), жорстко з'єднаний із прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі 1 і корпусу 4. На елементах 5 для кріплення на заданій відстані від задньої стінки корпусу 4 паралельно їй встановлюють зовнішній теплоакумулюючий елемент 6 у вигляді металевої пластини. Задану відстань визначають за умови забезпечення ефективного конвекційного теплообміну в просторах між поверхнями корпусу 4 і згаданою металевою пластиною, а також між останньою і опорною поверхнею 8. При цьому враховуються як потужність обігрівача, так і площу поверхні теплоакумулюючих елементів 3 і 6. В місці установки обігрівача, наприклад, на стіні приміщення, закріплюють монтажні болти (гачки) і за допомогою Т-подібних установчих пазів 11 на елементах 5 для кріплення навішують його на цю поверхню. Т-подібні установчі пази 11 дозволяють виконувати центрування обігрівача щодо опорної поверхні 8 як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямах. Далі обігрівач заземляють і підключають до мережі живлення. Використання електроконвекційного обігрівача здійснюють таким чином. Під дією електричного струму електронагрівальний елемент 2 виділяє теплову енергію, нагріваючи тепловипромінювальну панель 1 через теплоакумулюючий елемент 3. Тепловипромінювальна панель 1 випромінює променисту енергію і спочатку прогріває предмети, що знаходяться поряд з обігрівачем. Ці предмети у міру нагрівання, у свою чергу, віддають тепло в повітря. При цьому за рахунок вмісту в матеріалі теплоакумулюючого елемента 3 наповнювача у вигляді тіксотропної добавки з сировини рослинного походження забезпечується рівномірне нагрівання тепловипромінювальної панелі 1 за її площею, що створює більш інтенсивне виділення теплової енергії. Одночасно електронагрівальний елемент 2 через теплоакумулюючий елемент 3 і корпус 4 нагріває зовнішній теплоакумулюючий елемент 6, який акумулює частину тепла з тильної сторони корпусу і створює додаткові конвекційні потоки теплого повітря: більш сильний - в просторі між ним і корпусом 4, а менш сильний – в просторі між ним і опорною поверхнею 8 приміщення. Поєднання направленого інфрачервоного випромінювання від тепловипромінювальної панелі 1 з конвекційними тепловими потоками, створюваними зовнішнім теплоакумулюючим елементом 6, дозволяє істотно підвищити ефективність нагріву повітря в приміщенні без збільшення споживаної електроенергії. По досягненні заданої температури повітря в приміщенні термовимикач відключає електронагрівальний елемент 2 від джерела живлення, але при цьому тепловипромінювальна панель 1 по мірі її поступового охолоджування продовжує випромінювати тепло, яке передається також на зовнішній теплоакумулюючий елемент 6, підтримуючи якийсь час згаданий конвекційний теплообмін повітря. Таким чином в приміщенні підтримується тепло, яке забезпечує задану температуру і дозволяє істотно скоротити проміжок часу включеного стану обігрівача. Цей ефект посилюється при закріпленні на задній стінці корпусу 1 алюмінієвого 4 UA 100264 U 5 радіатора 12, який має достатньо велику площу випромінюваної поверхні, що дозволяє ефективно використовувати такий обігрівач при обігріві приміщень великого об'єму. Таким чином, конструкція електроконвекційного обігрівача, що заявляється, дозволяє суттєво підвищити ефективність його роботи і знизити витрати електроенергії на обігрів приміщення при забезпеченні достатньо високих характеристик надійності і пожежної безпеки при його експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Електроконвекційний обігрівач, що містить тепловипромінювальну панель, електронагрівальний елемент, розміщений усередині теплоакумулюючого елемента із зворотної сторони згаданої панелі, і корпус, що закриває торцеві частини тепловипромінювальної панелі і теплоакумулюючого елемента і задню частину останнього, при цьому теплоакумулюючий елемент виконаний у вигляді оболонки з електроізолюючого термостійкого полімерного матеріалу з додаванням в нього наповнювача, жорстко з'єднаної з прилеглими поверхнями тепловипромінювальної панелі і корпусу, електронагрівальний елемент виконаний з можливістю підключення до джерела живлення, а обігрівач оснащений елементами для його кріплення до опорної поверхні, який відрізняється тим, що він містить додатковий теплоакумулюючий елемент у вигляді металевої пластини, закріпленої на елементах для кріплення на заданій відстані від задньої стінки корпусу, а як згаданий наповнювач використовують тіксотропну добавку з сировини рослинного походження. 2. Електроконвекційний обігрівач за п. 1, який відрізняється тим, що тепловипромінювальна панель виконана з кераміки або керамограніту, або скла. 3. Електроконвекційний обігрівач за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що відстань між металевою пластиною і задньою стінкою корпусу вибирають за умови забезпечення ефективної конвекції повітря в просторах між ними і металевою пластиною і опорною поверхнею. 4. Електроконвекційний обігрівач за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що елементи для кріплення обігрівача до опорної поверхні виконані із забезпеченням розташування металевої пластини на заданій відстані від задньої стінки корпусу і опорної поверхні. 5. Електроконвекційний обігрівач за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що тепловипромінювальна панель, корпус і металева пластина виконані з розмірами, відповідними один одному, і розташовані паралельно один щодо одного. 5 UA 100264 U 6 UA 100264 U 7 UA 100264 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8