Системи економного електричного опалення на основі керамічних довгохвильових випромінювачів для обігріву будь-яких типів приміщень та відкритих вуличних площадок

Реферат: UA 70575 U UA 70575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Система економного електричного опалення на основі керамічних довгохвильових випромінювачів - це є променевий інфрачервоний обігрівач, тому корисна модель належить до світлотехніки та санітарної техніки, але переважною вважається санітарна техніка. Корисна модель належить до світлотехніки по тій причині, що інфрачервоний обігрівач - це лампа розжарювання, поміщена у рефлектор, а тепловий ефект, отриманий таким чином, використовується для обігріву приміщень. Джерелом випромінювання в електричній лампі вважається нагрітий до високої температури провідник, в даному випадку як провідник використовується керамічний довгохвильовий випромінювач. Переважною галуззю вважається санітарна техніка по тій причині, що обігрівач відноситься до променевих опалювальних приладів, які штучно обігрівають приміщення та підтримують температуру, що відповідає умовам теплового комфорту (напр., 18-20 °C в житлових приміщеннях), а іноді і вимогам технологічного процесу. Обігрівач служить для обігріву приміщень, при якому велика частина тепла передається променевим випромінюванням і частково конвекцією. Променеві опалювальні прилади зазвичай монтують під стелею або на стінах. Відомості про відомий аналог корисної моделі. До відомого аналога корисної моделі належить кварцовий обігрівач, зображення якого як приклад наводиться в додатку фіг. 1, який містить лампу розжарювання, поміщену у рефлектор. як лампа розжарювання використовується кварцова лампа, роботу якої супроводжує яскраве червоне світло. Кварцовий обігрівач також використовується у різних галузях промисловості для сушіння фарби, відтавання заморожених матеріалів та інші програми, де необхідний нагрів предметів. Такий обігрівач також використовується для підтримки комфортної температури в холодних областях відкритих вуличних площадок та обігріву різних типів приміщень. Недоліком цього пристрою є те, що робота такого обігрівача супроводжується яскравим червоним світлом на відміну того, що у керамічному довгохвильовому випромінювачі нагрівальний елемент захований під шаром кераміки, і таке світло відсутнє. Ця перевага надає можливість використовувати обігрівач з керамічним випромінювачем у темну пору доби в побутових приміщеннях, обігріваючи житлові приміщення. Крім того нагрівач на основі керамічного випромінювача виробляє інфрачервону довжину хвиль в діапазоні 2-10 мікрон, уся вироблена енергія як тепловий потік направлено транслюється на предмети. На відміну кварцовий нагрівач частину енергії витрачає на освітлення, тому у меншому діапазоні випромінює інфрачервону довжину хвиль, яка сягає від 1,5-8 мікрон. Технічні характеристики довжини хвиль інфрачервоного випромінювання для керамічних випромінювачів наводяться на сайті компанії Elstein-Werk, http://www.elstein.com, яка винайшла та запатентувала базову модель керамічного випромінювача. Патент на плоскі керамічні ІЧвипромінювачі був виданий компанії Elstein-Werk 8 березня 1950. Технічні характеристики довжини хвиль інфрачервоного випромінювання для трубчатого кварцового обігрівача наводяться сайті Вікіпедії, вільної енциклопедії, за адресою: http://en.wikipedia.org/wiki/Quartz_heater. Також, якщо порівняти технічні характеристики споживчої потужності, на ринку представлені трубчаті кварцові обігрівачі з мінімальною потужністю від 1200 Вт. На відміну у обігрівача на основі керамічного випромінювача мінімальна потужність 500 Вт. Ця перевага дає можливість, у приміщенні з великою площею, рівномірно розділити випромінювальні теплові хвилі, таким чином у часовому вимірі скоріше досягати необхідного теплового комфорту. При обігріві приміщень з великими площами, для обігріву якого необхідно затратити певну кількість енергії, доцільно розмістити декілька обігрівачів з малою потужністю, таким чином, як показано на прикладі фіг. 2, забезпечити рівномірне покриття всієї підлоги секторами випромінювання. Крім того усі кварцові обігрівачі працюють у режимі ручного управління, напряму включаються у розетку, при такому включенні споживання електроенергії відповідає вказаним у технічному паспорті параметрам потужності, помноженої на час роботи. Контроль за температурним режимом у приміщенні здійснюється особисто ручним ввімкненням/вимкненням у мережу 220 В. На відміну обігрівач на основі керамічного випромінювача підключається до мережі 220 В через прилади, які за допомогою програмування здатні управляти, контролювати та автоматизувати роботу систем обігріву. Також у мережі Інтернет на ринку України та країнах СНГ представлені інші різновиди стельових променевих обігрівачів, які використовуються для обігріву приміщень, але у зв'язку з відсутністю інформації, щодо лампа розжарювання таких обігрівачів, неможливо зробити детальний порівняльний аналіз з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється. 1 UA 70575 U 5 10 15 20 25 Задачею корисної моделі є забезпечення штучним теплом різноманітні споруди, та створення сприятливих умови в окремо виділених зонах приміщень з великими площами, підтримуючи температуру, що відповідає умовам теплового комфорту (напр., 18-22 °C в житлових приміщеннях). Вироби призначені для швидкого і комфортного обігріву приміщень заввишки від 2,5 до 20 м, а також для локального обігріву відкритих вуличних площадок або робочих місць в неопалювальних виробничих приміщеннях чи приміщеннях з низькою температурою повітря. Регулювання температури у приміщенні та підтримка її на відповідному рівні відбувається завдяки програмованим приладам, які контролюють та автоматизують роботу обігрівача, змушуючи системи обігріву витрачати електроенергію більш економно. Завдяки використанню автоматизованої системи обігріву можна досягти значної економії електроенергії. При вірно розрахованій потужності та правильному розміщенні обігрівачів, така задача досягається за рахунок того що система управління надає можливість легко управляти та контролювати роботу обігрівача в автономному режимі, задаючи різні температурні режими в окремо виділених зонах загального приміщення, таким чином з урахуванням часового поясу створювати комфортні умови у тих частинах приміщення, де це необхідно. Виготовлення електричних обігрівачів на основі керамічних довгохвильових випромінювачів планується у дев'яти наступних варіантах. Конструкція електричного обігрівача має від одного до дев'яти, керамічних довгохвильових випромінювачів, вмонтованих в один рефлектор або проектор, які скріплені між собою і складають загальний виріб. Побутовий обігрівач. Конструкція побутового нагрівача, як приклад наводиться фіг. 3, має від одного до трьох керамічних довгохвильових випромінювачів, вмонтованих в один рефлектор відкритого типу. В таблиці 1 наводяться загальні розміри побутового нагрівача, які зображені на фігурі 3, також римськими цифрами вказано кількість випромінювачів та споживча потужність корисної моделі, що заявляється. Таблиця 1 Обігрівач побутовий А В С D Споживча потужність: Вт 30 35 40 І 286 мм 130 мм 244 мм 127 мм 500 650 ІІ 572 мм 130 мм 500 мм 127 мм 1000 1300 III 858 мм 130 мм 760 мм 127 мм 1500 1950 І - як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, побутовий нагрівач з одним керамічним довгохвильовим випромінювачем, фіг. 4. II - як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, побутовий нагрівач з двома керамічними довгохвильовими випромінювачами, фіг. 5. III - як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, побутовий нагрівач з трьома керамічними довгохвильовими випромінювачами, фіг. 6. Корпус-проектор побутового нагрівача виготовляється з декоративної, жаростійкої, нержавіючої сталі з дзеркально полірованим покриттям марки AISI-430. Промисловий обігрівач. Конструкція промислового нагрівача, як приклад наводиться фіг. 7, має від одного до п'яти, керамічних довгохвильових випромінювачів, вмонтованих в один проектор закритого типу. В таблиці 2 наводяться загальні розміри промислового нагрівача, які зображені на фіг. 7, також римськими цифрами вказано кількість випромінювачів та споживча потужність корисної моделі, що заявляється. Таблиця 2 Обігрівач промисловий А В С D II 572 мм 120 мм 500 мм 127 мм III 858 мм 120 мм 760 мм 127 мм 45 2 IV 1144 мм 120 мм 1046 мм 127 мм V 1430 мм 120 мм 1332 мм 127 мм UA 70575 U Продовження таблиці 2 Обігрівач промисловий II 1000 Споживча потужність: Вт. 1300 Можливо виробництво нагрівачів споживча потужність яких відповідає заданій величині: Вт 5 10 III 1500 1950 2250 3000 IV V 2600 3600 4000 3250 3750 5000 II - як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, промисловий нагрівач з двома керамічними довгохвильовими випромінювачами фіг. 8. Корпус-проектор промислових, термоізольованих нагрівачів, виготовляється із сталевого аркуша або алюмінієвої сталі та покривається жароміцним порошковим фарбником шовковистої текстури білого, червоного, чорного кольору. Обігрівач для локального обігріву відкритих вуличних площадок. Конструкція вуличного нагрівача, як приклад наводиться фіг. 9, має від шести до дев'яти, керамічних довгохвильових випромінювачів вмонтованих у три проектора закритого типу, які скріплені між собою монтажним кріпленням та складають один загальний виріб. В таблиці 3 наводяться загальні розміри вуличного нагрівача, які зображені на фіг. 9, також римськими цифрами вказано кількість випромінювачів та споживча потужність корисної моделі, що заявляється. 15 Таблиця 3 Обігрівач вуличний А В С D Е Споживча потужність: Вт 20 25 30 35 40 VI 572 мм 130 мм 500 мм 127 мм 462 мм 3000 3900 IX 858 мм 130 мм 760 мм 127 мм 462 мм 4500 5850 VI - як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, фіг. 10. В корпус-проектор кожної моделі монтується рефлекторний відбиваючий пристрій, який виготовляється з нержавіючої сталі марки AISI-430, дуже важлива частина кожної системи інфрачервоного нагріву. Завдяки використанню рефлекторного відбиваючого пристрою забезпечується: - добре віддзеркалення теплового випромінювання, - краща та точна направленість випромінювання, - малі втрати випромінювання на зворотну сторону, - добрий механічний захист випромінювачів та приєднувальних елементів. Кожна модель електричного обігрівача (як вказано цифрами на фіг. 3, фіг. 7 та фігурі 9) складається: 1. Керамічний нагрівальний елемент. як приклад наводиться фіг. 11. 2. Рефлекторно відбиваючий пристрій. 3. Корпус проектор. 4. Монтажне кріплення. 5. Фіксатор кабелю. 6. Термостійкий кабель живлення. Монтаж, підключення до мережі та управління системою електричного опалення на основі керамічних довгохвильових випромінювачів. Система електричного опалення монтується під стелею або на стінах на висоту не нижче 2,3-2,5 м від землі/підлоги, з нахилом вниз під кутом 45°. При монтажі обігрівачів в безпосередній близькості до меблів, дерев'яних споруд, штор, тюлі і т.п. дотримуються відповідні дистанційні рекомендації, як показано на фігурі 12. Обігрівач підключається до мережі змінного струму 220/230 В, 50 Гц із заземленням. Управління системою електричного опалення здійснюється за допомогою відповідних електроприладів, які як приклад наводяться на фіг. 13, здатних контролювати та автоматизувати роботу обігрівачів. Програмовані прилади управління та контролю обігрівачами 3 UA 70575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 здатні регулювати температуру у приміщенні, підтримуючи її на відповідному рівні, змушуючи опалювальні системи витрачати електроенергію більш економно. Фіг. 1 На фіг. 1 зображено інфрачервоний обігрівач, в якому як лампи розжарювання використовується трубчата кварцова лампа, поміщена у рефлектор, робота якої супроводжується яскравим червоним світлом. Фіг. 2 На фіг. 2 зображено розміщення декількох обігрівачів у приміщенні з великою площею, теплові хвилі яких рівномірно покривають всю підлогу секторами випромінювання. При обігріві приміщення з великою площею, для обігріву якого необхідно затратити певну кількість енергії, доцільно розмістити декілька обігрівачів з малою потужністю, таким чином забезпечити рівномірне покриття всієї підлоги секторами випромінювання. 2 Наприклад для підтримки комфортної температури в приміщенні загальною площею у 50 м необхідно витратити 3000 Вт електроенергії. Доцільно розмістити шість обігрівачів по 500 Вт кожний або три обігрівача по 1000 Вт кожний, ніж один обігрівач загальної потужності 3000 Вт. Розміщуючи більшу кількість обігрівачів з меншою потужністю ми рівномірно по всьому приміщенні розділяємо випромінювальні теплові хвилі, таким чином у часовому вимірі скоріше досягнемо необхідного теплового комфорту. Фіг. 3 На фіг. 3 наводиться креслення зображення побутового взірця обігрівача у різних видах проекції. Цифрами вказано основні елементи, з яких складається обігрівач. Також буквами вказані основні розміри обігрівача, які наводяться у таблиці № 1. Фіг. 4 На фіг. 4 як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, це променевий інфрачервоний обігрівач, у якому як лампа розжарювання використовується один керамічний довгохвильовий випромінювач, поміщений у рефлектор відкритого типу. Такий обігрівач малої потужності і застосовується для обігріву житлових, торгових приміщень. Фіг. 5 На фіг. 5 як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, це променевий інфрачервоний обігрівач, у якому як лампа розжарювання використовується два керамічних довгохвильових випромінювачі, поміщених у рефлектор відкритого типу. Такий обігрівач середньої потужності, застосовується для створення комфортних умов в різноманітних приміщеннях та надійної системи обігріву як теплової завіси в області виходу з приміщення. Фіг. 6 На фіг. 6 як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, це променевий інфрачервоний обігрівач, у якому як лампа розжарювання використовується три керамічних довгохвильових випромінювачі, поміщених у рефлектор відкритого типу. Такий обігрівач великої потужності застосовується для створення комфортних умов в різноманітних приміщеннях, а також здатен локально обігріти окремо виділені зони в приміщеннях з великими площами. Фіг. 7 На фіг. 7 наводиться креслення зображення промислового взірця обігрівача у різних видах проекції. Цифрами вказано основні елементи, з яких складається обігрівач. Також буквами вказані основні розміри обігрівача, які наводяться у таблиці 2. Фіг. 8 На фіг. 8 як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, це променевий інфрачервоний обігрівач, у якому як лампа розжарювання використовується два керамічних довгохвильових випромінювачів, поміщених у рефлектор-проектор закритого типу. Такий обігрівач середньої потужності, застосовується для створення комфортних умов, обігріваючи різноманітні промислові приміщення, де підвищений рівень запиленості. Фіг. 9 На фіг. 9 наводиться креслення зображення взірця обігрівача для локального обігріву відкритих вуличних площадок у різних видах проекції. Цифрами вказано основні елементи, з яких складається обігрівач. Також буквами вказані основні розміри обігрівача, які наводяться у таблиці 3. Фіг. 10 На фіг. 10 як приклад наводиться корисна модель, що заявляється, це променевий інфрачервоний обігрівач, у якому як лампа розжарювання використовується шість керамічних довгохвильових випромінювачів, поміщених у три рефлектори-проектори закритого типу та з'єднані між собою монтажним кріпленням. Такий обігрівач великої потужності, застосовується для створення комфортних умов, обігріваючи відкриті вуличні площадки або окремо виділені 4 UA 70575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зони в неопалювальних приміщеннях великих площ чи приміщеннях з низькою температурою повітря. Фіг. 11 На фіг. 11 для прикладу наводиться вигляд лампи розжарювання, як керамічний довгохвильовий випромінювач, яка служить джерелом променевого випромінювання. Керамічний інфрачервоний випромінювач складається з опору проводу опалення, який повністю захищений керамікою, таким чином вироблена енергія переноситься на керамічний матеріал. Керамічний матеріал захищає провід від перегріву та збільшує термін його служби. Така лампа розжарювання дозволяє вбудовувати термопару у керамічних матеріалів в безпосередній близькості від нагрівальних проводів. Фіг. 12 На фіг. 12 показано розміщення обігрівачів у приміщенні з дотриманням дистанційних рекомендацій, яких необхідно дотримуватися при монтажі систем обігріву. Фіг. 13 На фіг. 13 як приклад під пунктом "А" наводиться механічний термостат, під пунктом "Б" програмований термостат, під пунктом "С" блок управління теплом. Такі прилади здатні контролювати температуру у приміщенні, підтримуючи її на відповідному рівні, змушуючи опалювальну систему витрачати електроенергію більш економно. В залежності від цілей експлуатації та технічних характеристик термостати бувають програмовані та механічні. Головна їхня відмінність у тому, що механічні термостати підтримують постійну температуру на одному рівні а програмований дозволяє протягом доби у потрібний час задавити різні температурні режими, дозволяючи занижувати або підвищувати інтенсивність роботи обігрівача. Крім того програмований тижневий термостат дає можливість задавати різні температурні режими окремо для кожної доби. По закінченні тижня задана програма відповідно повторяється. В залежності від моделей термостати можуть монтуватись: - в стандартну монтажну коробку діаметром 60 мм, - безпосередньо на стіну у приміщенні, - на дин рейку. Блок управління опаленням призначений для підтримки температури в чотирьох зонах за допомогою контактів терморегулятора. Завдяки даному приладу, при включенні електрообігрівачів, здійснюється зменшення пікового навантаження на електромережу в чотири рази. Основне завдання приладу, не давати включатися, всім чотирьом тепловим зонам одночасно. Коли працює, перша теплова зона, інші три не працюють. У момент, коли перша теплова зона досягла температури, заданої параметрами терморегулятора, відповідно до черговості, відбувається перемикання на другу теплову зону. Додатково в приладі, закладена функція, програмування по часу від 0 до 330 хвилин, що дозволяє переходити на наступну теплову зону ігноруючи управління терморегулятором. Можливість здійснення заявленої корисної моделі. Для досягнення мінімального комфорту в побуті чи на виробництві найважливішою умовою є якісне опалювання. Сьогодні вже всім зрозуміло, що лише автономне опалювання здатне забезпечити максимальну ефективність, раціональність і незалежність від зовнішніх умов. Область застосування заявлених випромінюючих систем досить широка. При наявності джерела електроенергії стаціонарне чи додаткове опалення можна застосовувати де завгодно. Таке опалення особливо ефективне для приміщень з високими стелями, економія досягається за рахунок того, що немає необхідності прогрівати 80 % об'єму, а конвекція теплого повітря дуже незначна. Можливість здійснення корисної моделі показано наступними прикладами. Приклад 1. Обігрів житлових помешкань. Для обігріву житлових помешкань використовуються обігрівачі малої потужності, які зображені на фіг. 4, управління системою обігріву здійснюється за допомогою контролюючих приладів, зображених на фіг. 13. Також у даному прикладі система опалення використовує багатотарифний лічильник, який значно заощаджує електроенергію. Такий лічильник може працювати у режимі двозонного або тризонного. Двозонний ділить добу на дві частини - від 07.00 до 23.00 обліковує спожиту електроенергію за тарифом з коефіцієнтом 1 (тобто за звичайною ціною), а від 23.00 до 07.00 - з коефіцієнтом 0.7 (тобто на 30 % дешевше) Тризонний ділить добу на три частини - 07.00-08.00, 11.00-20.00, та 22.00-23.00 обліковує спожиту електроенергію за тарифом з коефіцієнтом 1 (тобто за звичайною ціною), від 23.00 до 07.00 з коефіцієнтом 0.4 (тобто на 60 % дешевше), а у години пік - 08.00-11.00 та 20.00-22.00 5 UA 70575 U 5 10 15 20 25 30 рахує з коефіцієнтом 1.5 (у півтора разу дорожче) але система опалення запрограмована таким чином, що не дасть змогу включитися обігрівачам у години пік. Витрати електроенергії залежать від типу приміщення. В залежності від типу приміщення (для прикладу візьмемо приміщення висотою 2.5 м з поганою теплоізоляцію, у якому 4 стіни виходять назовні, і неопалювальним горищем) для обігріву одного квадратного метра площі такого приміщення при зовнішній температурі -10 °C необхідно затратити 100 Вт електроенергії. Дана система для обігріву дає можливість обігрівати помешкання у нічні години з мінімальними тарифами на електроенергію. Таким чином накопичувати основне тепло у нічні години, а в день завдяки системам контролю підтримувати температуру помешкання, що відповідає умовам теплового комфорту (наприклад 19-20 °C), а при необхідності підняти температуру в окремо виділеній зоні (наприклад дитяча кімната) до 24 °C. Роботу променевої електричної системи обігріву можна порівняти з роботою твердопаливного котла. Для роботи твердопаливного котла необхідно використовувати якісне вугілля марки антрацит, також для розпалки такого котла необхідні брикети або якісні сухі дрова, вартість таких енергоносіїв не дешева. "Добре опалення на твердому паливі" віднімає дуже багато часу, вічно спішиш додому - треба котел палити, вранці не поспиш - вставай топи, а то замерзнеш. Мінусів при установці твердопаливного котла в будинку більш ніж достатньо - пил, бруд, запах. Що саме неприйнятне при очищенні такого котла, то це дрібний пил, якого ми не бачимо, але вдихаємо його. Коштів, які витрачаються на придбання енергоносіїв для роботи котла, вистачить на витрати електроенергії, яка споживається електричними променевими системами обігріву. Крім того отримуєш комфортніші умови проживання, без раннього вставання і поспіху додому, і при тому, температура в будинку без стрибків - зранку 15, вдень 20, а вночі ще інша. Приклад 2. Додаткова система обігріву. Система променевого електричного опалення може бути використана як додаткове опалення. В більшості випадків, де не вистачає основного опалення, як додаткове може використовуватися променева система опалення. Приклад 3. Локальний обігрів окремо виділених зон у приміщенні. Система променевого електричного опалення може бути використана як локальний обігрів приміщень з великими площами. На більшості підприємств робоча зона, що потребує обігріву, становить від 20 до 30 % загальної площі. Променеві системи обігріву надають можливість локально обігрівати окремо виділені зони, таким чином створювати комфортні умови у тих частинах приміщення, де це необхідно. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Система економного електричного опалення на основі керамічних довгохвильових випромінювачів, працююча за принципом інфрачервоного випромінювання, для обігріву будьяких типів приміщень та відкритих вуличних площадок, що складається з одного або декількох керамічних випромінювачів, вмонтованих в один рефлектор абопроектор, яка відрізняється тим, що кожний із наступних керамічних випромінювачів розміщується у горизонтальних площинах на рівномірній відстані між собою, а корпус-проектор з декількома випромінювачами може розміщуватися паралельно і у вертикальних площинах, з'єднаних між собою монтажним кріпленням, відповідно більша кількість випромінювачів збільшує загальну площу теплового випромінювання та потужність нагрівача. 6 UA 70575 U 7 UA 70575 U 8 UA 70575 U 9 UA 70575 U 10 UA 70575 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11