Електронагрівальна панель

Реферат: Електронагрівальна панель включає теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі. Задня частина панелі містить кріплення. Як теплоємну панель використовують керамограніт. Як кріплення використовують принаймні два П-подібні металеві ламелі із тримачами. Між двома сусідніми П-подібними ламелями розміщений металевий екран. Нагрівальний провід виконаний у термотривкій кремнієорганічній ізоляції та розміщений у теплоємному компаунді. Як теплоємний компаунд використовують суміш поліуретанової смоли, кварцового піску та затверджувача. UA 100584 U (12) UA 100584 U UA 100584 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі теплоенергетики, а саме до пристроїв для електричного обігріву повітря, та може бути використана для опалення приміщень будь-якого типу, в технологічному обладнанні, а також для промислових та інших цілей. Відомим аналогом є електронагрівальна панель, що містить металевий корпус, всередині якого знаходиться електронагрівальний елемент (патент Російської Федерації № 19986) завдяки виключенню контакту електронагрівального елемента безпосередньо з повітрям, що нагрівається. Аналог "м'яко", впливає на мікроклімат приміщень (принаймні, не спалює кисень). Однак залишаються проблеми сухого повітря і нерівномірного розподілення нагрітої повітряної маси (внаслідок природної конвекції), а також низького коефіцієнта корисної дії. Крім того, використання цієї електронагрівальної панелі пов'язано із підвищеними вимогами протипожежної безпеки: металевий корпус у даній конструкції безпосередньо виконує роль тепловидільної панелі (електронагрівальний елемент розташований на внутрішній поверхні корпусу), внаслідок чого при інтенсивному режимі опалення поверхня металевого корпусу розігрівається до високої температури, а отже є ризик отримання опіків і навіть виникнення пожежі. Зважаючи на це, з міркувань безпеки, не рекомендується встановлювати електронагрівачі подібної конструкції у жилих приміщеннях. Слід також зауважити, що аналог є не економним: металева поверхня її корпуса швидко віддає тепло, тому для ефективного обігріву приміщень з тепловтратами панель повинна працювати не вимикаючись, постійно підтримуючи процес конвекції, що збільшує кількість енергоспоживання. Найближчим аналогом до корисної моделі є керамічні електронагрівальної панелі (патент України № 57399 U), що складаються із теплоємної панелі із закріпленим на її внутрішній стороні електронагрівальним елементом та відбиваючої панелі із дзеркальною внутрішньою поверхнею, з'єднаних між собою, при цьому теплоємна панель виготовлена із кераміки і додатково містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі, при цьому на зовнішній поверхні корпусу нанесено полімерне теплоакумулююче покриття, а на зовнішній поверхні встановлені рейлінги, за допомогою яких електронагрівальна панель кріпиться у настінних закріплювальних елементах. Перевагами такого рішення є ефективність роботи електронагрівальної панелі і відносно зниження електроспоживання за рахунок забезпечення подвійного конвекційно-інфрачервоного принципу обігріву. Подвійний конвекційно-інфрачервоний принцип обігріву забезпечується завдяки одночасній наявності у конструкції запропонованого рішення керамічної панелі і полімерного теплоакумулюючого покриття. Проте, слід виділити ряд недоліків найближчого аналога: використання дзеркальної поверхні в аналогу призначене для відбиття теплової енергії на теплоємну керамічну панель, відтак знижується конвекційний нагрів повітря (температура задньої стінки буде нижчою ніж температура керамічної панелі). Окрім цього, в рішенні найближчого аналога міститься повітряний прошарок між дзеркальною поверхнею та керамічною панеллю і у цьому прошарку розміщений нагрівальний елемент, що в свою чергу зменшує тепловіддачу нагрівального елемента. Окрім зазначеного, теплоакумулююче покриття корпусу також значно знижує теплопередачу від нагрівального елемента на задню поверхню корпусу. Також інерційність нагрівання (час на нагрівання) такої панелі є відносно високою. Розміщення і форми рейлінгів кріплення не створюють впорядкованого потоку повітря для нагріву. Усі вказані недоліки свідчать про низький рівень конвекційного теплообміну. В основу корисної моделі поставлена задача створити таку електронагрівальну панель, котра шляхом компонування конструктивних елементів та матеріалів дозволила б збільшити рівень конвекційного теплообміну. Поставлена задача вирішується тим, що електронагрівальна панель включає теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі, при цьому задня частина панелі містить кріплення, згідно з корисною моделлю, як теплоємну панель використовують керамограніт, як кріплення використовують принаймні два П-подібні металеві ламелі із тримачами, при цьому між двома сусідніми П-подібними ламелями розміщений металевий екран, нагрівальний провід виконаний у термотривкій кремнієорганічній ізоляції та розміщений у теплоємному компаунді, при цьому як теплоємний компаунд використовують суміш поліуретанової смоли, кварцового піску та затверджувача за такого співвідношення компонентів, мас. %: поліуретанова смола 13-18 кварцовий пісок 76-83 окислювач 4-8. 1 UA 100584 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Електронагрівальна панель виконана у будь-якій формі та може містити додаткові системи управління. Як тримачі використовують будь-які засоби кріплення двох листових матеріалів. Як термотривку кремнієорганічну ізоляцію використовують матеріал на основі каучуку. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 у розрізі показано електронагрівальну панель, що заявляється, де: 1) теплоємна панель 2) нагрівальний провід у термотривкій кремнієорганічній ізоляції 3) захисний металевий корпус 4) теплоємний компаунд. На фіг. 2 показано вигляд П-подібних металевих ламелів збоку (А1) та зверху (А2) із металевим екраном, де: 5) П-подібні металеві ламелі із тримачами (тримачі на фіг. не приведені) 6) металевий екран. На фіг. 3 фото робочої моделі корисної моделі. Як матеріал для теплоємної панелі 1 використовують керамограніт, оскільки останній відносно до кераміки характеризується підвищеною термічною та зносостійкістю, стійкістю на згин, низьким ступенем вoдoпoглинaння, пopiвняння: http.//aquagroup.ru/articles/keramogranit-iliplitka-chto-luchshe.html), що покращує його експлуатаційні можливості при тривалому використанні. При цьому керамограніт надзвичайно стійкий до хімічного впливу та абразивним навантаженням (твердість матової поверхні керамограніту по шкалі МООСа - 7). Крім зазначеного, керамограніт має кращі теплопровідні властивості. Як металевий корпус використовують корпус зі сталі (СТ-3, товщина 0,8 мм). Використання сталі у металевому корпусі дозволяє збільшити тепловіддачу від нагрівального елементу через високі характеристики теплопровідності. Використання теплоємного компаунда 4 (суміш поліуретанової смоли, кварцового піску і затверджувача), при доволі пластичному стані, витримує довготривалі високі температури та має високі теплопровідні та теплоємні властивості через вміст кварцового піску. Фактично, теплоємний компаунд використовується для склеювання і рівномірної передачі тепла від нагрівального проводу на усі поверхні електронагрівальної панелі та акумулює тепло. Вказані межі для компонентів теплоємного компаунда дозволяють максимально збалансувати суміш для досягнення рівномірної теплопередачі, достатньої пластичності та клейових характеристик. При збільшенні вмісту кварцового наповнювача у суміші понад заявлене - не досягатиметься достатній рівень склеювання елементів, при зменшенні вмісту кварцового наповнювача у суміші менше заявленого - не досягатиметься достатній ефект теплопровідності. Поліуретанова смола у вказаній суміші використовується як в'яжучий компонент. При збільшенні вмісту поліуретанової смоли понад заявлене, зменшуватиметься тепловіддача, при зменшенні - недостатні клеючі властивості суміші. Затверджувач у суміші використовується для отвердіння поліуретанової смоли. П-подібні металеві ламелі із тримачами 5 (тримачі використовують для закріплення металевого екрана) використовуються для створення упорядкованого потоку повітря, що забезпечує більшу різницю температур між вхідним та вихідним повітрям. За рахунок цієї різниці підвищується інтенсивність конвекційного нагріву повітря. Металевий екран 6 розміщується між двома сусідніми ламелями (на тримачах), наприклад, на відстані 40-45 мм від задньої металевої поверхні електронагрівальної панелі. Даний елемент дозволяє додатково використати для нагріву повітря інфрачервоне випромінювання від нагрітого металевого корпусу, що призводить до підвищення конвекційного нагріву повітря. Корисна модель працює наступним чином: при нагріванні нагрівального проводу 2, тепло через теплоємний компаунд 4 нагріває теплоємну панель 1 та торцеві і задню поверхні захисного металевого корпусу 3. З цих поверхонь тепло передається в повітряний потік. Розміщені П-подібні ламелі 5 створюють прямокутний коридор, по якому рухається потік повітря від нижньої до верхньої частини електронагрівальної панелі. Металевий екран 6 забезпечує вловлювання інфрачервоного випромінювання від нагрітого металевого корпусу і дозволяє використати його для додаткового нагріву повітря Оскільки цей процес відбувається за керамогранітною поверхнею, ніякого дискомфорту для людини він не створює (відсутній вплив інфрачервоного випромінювання від металевих поверхонь на організм людини). Одночасно, відбувається нагрів керамогранітної теплоємної панелі, яка створює комфортне інфрачервоне випромінювання (збільшує довжину хвилі порівняно із металом). Приклад застосування. Для прикладу створена робоча модель пристрою Standard 03, розміром 600×600 мм (фіг. 3) із такими показниками: 60 2 UA 100584 U Назва показника Напруга Номінальний струм Частота Т нагріву Площа нагріву 5 10 15 Кількісні характеристики 220 В 1.7 А 50гц 70-80° 3 7-11 м Робочий найближчий аналог складається із корпусу, нагрівального проводу - в термотривкій ізоляції (ГОСТ 26445-80, ДСТУ ІЕС 60335-1) та розміщеному у теплоємному компаунді, 2 Пподібні ламелі та металевий екран. Дослідним шляхом дійшли до висновку, що використання ламелів П-подібного типу, збільшує конвекційний нагрів повітря, тим самим, підвищує ефективність обігрівача. При використанні даних конструктивних елементів досягнута ефективність конвекційного нагріву повітря для типорозміру Standard 03 в таких показниках t вхідного повітря внизу обігрівача 17 °C, t - повітря, що виходить з обігрівача зверху 38-42 °C. Це свідчить про високий ступінь конвекційного нагріву. В прикладі як компоненти суміші теплоємного компаунда використовують поліуретанову смолу - 15 % (біополімер поліуретановий виробництва ТОВ "Пенталак"), кварцовий наповнювач фракції (0.4-0.8 мм) - 79 %, затверджувач, - 6 %. Прилад можна використовувати для основного або додаткового опалення житлових, соціальних та промислових об'єктів. Для додаткового опалення необхідно тільки закріпити прилад на стіні, включити вилку в розетку. Для основного опалення бажано використовувати із загальним терморегулятором, підключення якого необхідно проводити кваліфікованими фахівцями. Також такий вид обігрівачів можна використовувати в системі "Розумний будинок". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Електронагрівальна панель, що включає теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі, при цьому задня частина панелі містить кріплення, яка відрізняється тим, що як теплоємну панель використовують керамограніт, як кріплення використовують принаймні два П-подібні металеві ламелі із тримачами, при цьому між двома сусідніми П-подібними ламелями розміщений металевий екран, нагрівальний провід виконаний у термотривкій кремнієорганічній ізоляції та розміщений у теплоємному компаунді, при цьому як теплоємний компаунд використовують суміш поліуретанової смоли, кварцового піску та затверджувача за такого співвідношення компонентів, мас. %: поліуретанова смола 13-18 кварцовий пісок 76-83 окислювач 4-8. 2. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що електронагрівальна панель виконана у будь-якій геометричній формі. 3. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що може містити додаткові системи управління, зокрема і дистанційну. 4. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що як тримачі використовують будь-які засоби кріплення двох листових матеріалів. 2. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що як термотривку кремнієорганічну ізоляцію використовують матеріал на основі каучуку. 3 UA 100584 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 4