Електронагрівальна панель

Реферат: Електронагрівальна панель містить теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі. Теплоємна панель виконана із керамограніту, нагрівальний провід виконаний у термотривкій ізоляції з органічного кремнію та розміщений у теплоємному компаунді. Як теплоємний компаунд використовують суміш епоксидної смоли, кварцового піску та пластифікатора, а металевий корпус виконаний з нержавіючої сталі із дзеркальною поверхнею. UA 99078 U (12) UA 99078 U UA 99078 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. Відома електронагрівальна панель, що містить встановлений на опорах каркас із рейок, між якими розміщений дротяний електронагрівальний елемент з повітропроникним екраном (патент України на корисну модель №77). Недоліком відомої електронагрівальної панелі є низький коефіцієнт корисної дії, оскільки велика частина теплової енергії за рахунок конвекційного теплообміну піднімається вверх, таким чином залишаючи внизу холодне повітря. При цьому, використання такого електронагрівального елемента із повітропроникним екраном спричиняє контакт із повітрям, підсушуючи його та спалюючи вміст кисню у ньому. Відома також 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. Відома електронагрівальна панель "м'якіше", порівняно з попереднім аналогом, 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 відома електронагрівальна панель є неекономною: 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 рішення, що заявляється, взято рішення керамічної електронагрівальної панелі (патент України № 57399 U), що складається 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 керамічного покриття нагрівальної панелі звичайно ж дозволяє швидко нагрівати її та віддавати тепло, проте разом із тим така панель відповідно швидше охолоджується, відтак її необхідно постійно прогрівати, тому збільшують енерговитрати та споживання електроенергії. Використання алюмінієвої фольги (застосування розкрито в описі), як відзеркалюючої поверхні на задній частині панелі найближчого аналогу дозволяє ефективно відзеркалювати інфрачервоне випромінювання, проте алюмінієва фольга також характеризується високою теплопровідністю, відтак нагріватиметься та віддаватиме тепло через задню панель електронагрівального пристрою, тобто фактично грітиме задню частину. В основу корисної моделі поставлена задача створити таку електронагрівальну панель, котра шляхом компонування конструктивних елементів та матеріалів дозволила б збільшити коефіцієнт корисної дії при одночасному зменшенні тепловтрат при експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що створення такої електронагрівальної панелі, що включає теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі, причому, згідно з корисною моделлю, що заявляється, теплоємна панель виконана із керамограніту, нагрівальний провід виконаний у термотривкій ізоляції з органічного кремнію та розміщений у теплоємному компаунді, при цьому як теплоємний компаунд використовують суміш епоксидної смоли, кварцового піску, окислювача та пластифікатора, а металевий корпус виконаний з нержавіючої сталі із дзеркальною поверхнею. 1 UA 99078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Суміш епоксидної смоли, кварцового піску, окислювача та пластифікатора взято за такого співвідношення компонентів, мас. %: епоксидна смола 25-29 кварцовий пісок 63-67 окислювач 2,9-3,5 пластифікатор 3,0-3,5. Як термотривку ізоляцію з органічного кременю використовують матеріал на основі силікону. Електронагрівальна панель додатково містить кронштейни, що прикріплені до задньої і/або нижньої частини електронагрівальної панелі Як кронштейни використовують як будь-які засоби кріплення, або зовсім без кріплення, коли панель розміщується на підлозі. Поверхня теплоємної панелі виконана за заданим кольором та/або заданою фактурою. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 у розрізі показано електронагрівальну панель, що заявляється, де: 1. Теплоємна панель (керамограніт). 2. Нагрівальний провід у термотривкій ізоляції. 3. Захисний металевий корпус. 4. Теплоємний компаунд. Як матеріал для теплоємної панелі 1 використовують керамограніт, оскільки останній відносно кераміки характеризується підвищеною термічною та зносостійкістю, стійкістю на згин, низьким ступенем водопоглинання (пopiвняння:http://aquagroup.ru/articles/keramogranit-ili-plitkachto-luchshe.html), що покращує його експлуатаційні можливості при тривалому використанні. При цьому керамограніт надзвичайно стійкий до хімічного впливу та абразивних навантажень (твердість матової поверхні керамограніту по шкалі МООСа - 7). Як захисний металевий корпус використовують корпус з нержавіючої сталі із дзеркальною поверхнею для досягнення дзеркального ефекту. При цьому, нержавіюча сталь характеризується нижчою теплопровідністю відносно алюмінієвої фольги (яка використовується у найближчому аналогу згідно з наведеним описом), відтак не акумулюватиме тепло та не розсіюватиме його через торцеві та задні стінки корпусу теплоємної панелі 1. Використання спеціального теплоємного компаунду 4 (суміш епоксидної смоли, кварцового піску і пластифікатора), 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 керамогранітну плиту та акумулює тепло, виступаючи у вигляді теплоємного акумулятора. Вказані межі для компонентів теплоємного компаунду дозволяють максимально збалансувати суміш для досягнення рівномірної теплопередачі, достатньої пластичності та клейових характеристик. При збільшенні вмісту піску у суміші понад заявлене не досягатиметься достатня пластичність суміші та не досягатиметься високий ступінь її діелектричності, при зменшенні вмісту піску у суміші менше заявленого - не досягатиметься достатній ефект теплопровідності. Пластифікатор використовується для досягнення смолою пластичності при зміні температур. При збільшенні вмісту пластифікатора понад заявлене, збільшується витратність матеріалу, забезпечуватиметься надмірна пластичність, при зменшенні - не забезпечуватиметься достатня пластичність матеріалу - тому епоксидна смола тріскатиметься від різниці температур. При збільшенні вмісту епоксидної смоли більше заявленого, зменшуватиметься тепловіддача, при зменшенні - недостатні ключі властивості суміші. Окислювач у суміші використовується для згущування епоксидної смоли. При зменшенні вмісту - епоксидна смола не згущуватиметься, при збільшеній кількості - буде занадто густої консистенції. Принцип роботи: при нагріванні нагрівального проводу, частина тепла через теплоємний компаунд 4 нагріває теплоємну панель 1, інша частина тепла відбивається від дзеркальної поверхні задньої стінки захисного металевого корпусу 3 та через теплопровідні властивості теплоємного компаунду 4, повертається на теплоємну панель 1, з якої тепло безпосередньо розповсюджується по приміщенню. При нагріванні нагрівального проводу 2 виділяється інфрачервоне випромінювання з доволі короткою хвилею, яка агресивно впливає на організм людини, а при нагріванні керамогранітної плити хвиля інфрачервоного випромінювання стає широкою та є вже нешкідливою для здоров'я. Також інфрачервоне проміння, потрапляючи на дзеркальну поверхню задньої стінки захисного металевого корпусу 3, не проходить через задню панель далі, оскільки дзеркальна поверхня нержавіючої сталі відбиває його до теплоємної панелі 1, при цьому нержавіюча сталь лише нагрівається, забезпечуючи конвекційний спосіб нагріву повітря, в т.ч. за рахунок того, що панель розміщена на певній відстані від елементів 2 UA 99078 U приміщення. Таким чином повітря між, наприклад, стіною і панеллю, нагріваючись, підіймається вгору, забезпечуючи при цьому круговий рух повітря навколо панелі. Приклад застосування. Для прикладу створена робоча модель пристрою (Фіг. 2) із такими показниками: 5 Назва показника Напруга Номінальний струм Частота Τ нагріву Площа нагріву Опір 10 15 20 25 30 35 40 Кількісні характеристики 220В 1,6 А 50 гц 70-80 °C 2 3 7-8 м (18-21 м ) 138 Ом (10,6 Ом/м) Робочий прототип складається із корпусу із нержавіючої сталі з дзеркальною поверхнею, нагрівального проводу - електронагрівача трубчастого (ГОСТ 13268-88) в термотривкій ізоляції (фіг. 3) та розміщеному у теплоємному компаунді, електронного блоку управління панеллю (задає потужність від 30 до 100 %). Використовують також компонент захисту від перегріву панелі, котрий спрацьовує при нагріванні до 80 ºС, та включає панель після охолодження до 6570 °C. Нагрівальний провід виконаний паралельними 11 витками (фіг. 3), діаметр заокруглення - 23 мм. В прикладі як компоненти суміші теплоємного компаунду використовують епоксидну смолу, кварцовий пісок дрібної фракції (0,5 мм), окислювач (марка R11), пластифікатор (марка s7106), за такого співвідношення, мас. %: епоксидна смола - 28,4; кварцовий пісок - 66; пластифікатор 3,3; окислювач - 3,3. Прилад можна використовувати для основного або додаткового опалення. Для додаткового опалення необхідно тільки закріпити прилад на стіні, включити вилку в розетку і регулювати комфортну температуру (не вимагає послуг спеціаліста). Для основного опалення бажано використовувати із загальним терморегулятором, підключення якого необхідно проводити кваліфікованими фахівцями. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Електронагрівальна панель, що містить теплоємну панель із закріпленим на її внутрішній стороні нагрівальним проводом, містить захисний металевий корпус, що закриває задню і торцеві частини електронагрівальної панелі, яка відрізняється тим, що теплоємна панель виконана із керамограніту, нагрівальний провід виконаний у термотривкій ізоляції з органічного кремнію та розміщений у теплоємному компаунді, при цьому як теплоємний компаунд використовують суміш епоксидної смоли, кварцового піску та пластифікатора, а металевий корпус виконаний з нержавіючої сталі із дзеркальною поверхнею. 2. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що суміш епоксидної смоли, кварцового піску, окислювача та пластифікатора взято за такого співвідношення компонентів, мас. %: епоксидна смола 25-29 кварцовий пісок 63-67 окислювач 2,9-3,5 пластифікатор 3,0-3,5. 3. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що як термотривку ізоляцію з органічного кремнію використовують матеріал на основі силікону. 4. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить кронштейни, що прикріплені до задньої і/або нижньої частини електронагрівальної панелі. 5. Електронагрівальна панель за п. 1, п. 4, яка відрізняється тим, що як кронштейни використовують будь-які засоби кріплення. 6. Електронагрівальна панель за п. 1, яка відрізняється тим, що поверхня теплоємної панелі виконана за заданим кольором та/або заданою фактурою. 3 UA 99078 U 4 UA 99078 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 5