Електричний нагрівник

Реферат: UA 95162 U UA 95162 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехнічної промисловості, а саме до електричних опалювальних пристроїв, зокрема радіаторів, і може мати поширене застосування, зокрема у опалюванні жилих, промислових та офісних приміщень. Під час обігрівання технічних, промислових та житлових споруд досить часто використовують радіаторні опалювальні пристрої. При цьому, вказані радіаторні опалювальні пристрої умовно можна поділити на декілька категорій, відповідно до їх конструкцій. Зокрема, перша категорія охоплює електричні нагрівники, які нагрівають відповідний носій, за допомогою якого передається теплота до оточуючого середовища. До таких носіїв зокрема належать: повітря або інша газова суміш, вода, олія або інша рідина, причому вказаний теплоносій розміщено всередині відповідних порожнин радіаторів. Зокрема, до електричних нагрівників такого типу належить опалювальний пристрій, відомий з CN 2013222359 від 07.10.2009 р., в якому нагрівний елемент нагріває рідину, що протікає по каналах радіатора, в тому числі з циркуляцією по колу. Основним недоліком даного типу радіаторів є те, що нагрівання секцій профілю радіатора іде опосередковано, тобто спочатку нагрівається носій, а вже потім стінки радіатора, які, в свою чергу, передають тепло у середовище, при цьому при використанні електронагрівників такого типу є необхідність доливання теплоносія та можливе протікання радіатора зі швидким виходом його з ладу. Крім того, в залежності від матеріалу профілю використання рідинних радіаторів має наступні недоліки: наприклад, при використанні алюмінієвого сплаву потрібно враховувати виділення водню в процесі експлуатації, високі вимоги до лужності теплоносія та небезпеку електрохімічної корозії. При цьому, такий прилад не може працювати посекційно, тобто під час обігріву/нагріву використовувати лише відповідну кількість секцій (профілів) радіатора для необхідного обігріву приміщення, та при цьому, якщо нагрівальний елемент виходить з ладу, припиняє свою роботу весь нагрівник. До ще одної категорії належать нагрівники, які виконані без використання нагрівання вищевказаних носіїв, тобто так звані "безрідинні" нагрівники, які нагрівають радіаторні секції безпосередньо, а не опосередковано як у нагрівачах, що описані вище. До таких нагрівників, зокрема можна віднести відомий з рівня техніки низькотемпературний радіаторний електричний нагрівник (див. "Удосконалення, які стосуються електричних нагрівників" патент Великобританії GB 779520 від 24.07.1957 p.). Вказаний електричний нагрівник виконаний з легкого сплаву та є безрідинним. При цьому, як нагрівник у ньому використано нагрівальний елемент у вигляді дроту, який може бути виконаний як цільним, так і багатодротовим, причому вказаний багатодротовий нагрівальний елемент виконаний з ізоляцією всередині, яка виконана з ниток, що змотані з дрібного скловолокна. Крім того, зазначена ізоляція всередині дроту просочена силіконовим лаком. Недоліком відомого аналогу є те, що використання вказаного дротяного нагрівача має невисоку експлуатаційну надійність, що підвищує небезпеку при частому користуванні. Крім того, так як дріт проходить по всьому радіатору при виходу його з ладу потрібно виключати весь електричний нагрівник та виймати дріт з радіатора, що також ускладнює його експлуатацію та не дозволяє виключати або включати радіатор посекційно, тобто, в свою чергу, робить використання вказаного приладу неекономічним для користувача. Крім того, він є не досить ефективним при різкій зміні температури оточуючого середовища. Як найближчий аналог з рівня техніки взятий "Електрорадіатор моделі АЕРГ" (корисна модель України UA 15383, від 15.06.2006 p.). Даний безрідинний електрорадіатор містить корпус, нагрівні елементи, виготовлені із електропровідної текстильної тканини, покритої з обох боків електроізоляційним покриттям, і контактну групу, причому корпус містить плоскі пресовані профілі, виготовлені з алюмінієвих сплавів, причому плоскі профілі з'єднані між собою Пподібним пресованим профілем з алюмінієвих сплавів, електропровідна текстильна тканина містить резистивні металічні нитки, а електроізоляційне покриття виготовлено із слюдопласту. При цьому кожний алюмінієвий профіль містить отвір, в який вставлені вказані нагрівальні елементи. Відоме технічне рішення забезпечує зниження витрати електроенергії, зменшення розмірів пристрою при збереженні високої надійності та безпечності експлуатації. Однак, незважаючи на більш досконале технічне рішення, ніж у вищевказаних рідинних радіаторах та безрідинних з дротяним нагрівальним елементом відомий аналог також містить недоліки. Зокрема, головний недолік стосується надійності нагрівального елемента, так як саме надійність є одною з основних експлуатаційних характеристик при локальному нагріванні металевих деталей електричного нагрівача. Крім того, він також не належить до нагрівників з високою економічністю за рахунок особливості своєї конструкції та при різкому похолоданні не є достатньо ефективним для швидкого обігрівання/нагрівання оточуючого середовища. При сучасному процесі обігрівання промислових споруд, житлових будинків, офісів та інших приміщень виникає необхідність локального нагрівання. Вирішується дана задача, в тому числі, 1 UA 95162 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шляхом використання трубчатих електронагрівників (ТЕНів), наприклад, патронного типу, які часто виконуються з нержавіючої сталі та зарекомендували себе як надійні нагрівні елементи (див., наприклад, UA 58970, від 15.08.2003 p., що описує подібний трубчатий електричний нагрівник). Задача, на вирішення якої направлена заявлена корисна модель, полягає у підвищенні експлуатаційних характеристик електричного радіаторного нагрівача за рахунок зміни конструкції електричного нагрівника шляхом використання трубчатих електричних нагрівників з відповідним розташуванням ТЕНів у профілях, що дозволяє підвищити ККД електронагрівника, збільшити швидкість нагрівання зі зниженням економічних витрат при його використанні. Задача вирішується представленим технічним рішенням, що охоплює електричний нагрівник, який містить безрідинний секційний радіатор та нагрівальний елемент, встановлений у кожну секцію радіатора, причому він додатково містить пристрій для продування повітрям радіатора, а як нагрівальний елемент у ньому використовують трубчатий електричний нагрівник. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками та технічним результатом, що досягається, полягає в наступному: - використання трубчатого електричного нагрівника як нагрівального елемента у заявленому пристрої дозволяє підвищити надійність експлуатації вказаного електричного нагрівника; - розташування ТЕНів у кожній секції радіатора дозволяє експлуатувати його з використання необхідної кількості секцій в залежності від розмірів приміщення та необхідної температури його нагрівання. - встановлення у заявлений електричний нагрівник пристрою для продування повітрям радіатора дозволяє вдувати тепле повітря у нього, при цьому температура поверхні радіатора знижується, що дозволяє використовувати ТЕНи з меншою потужністю відповідно підвищуючи швидкість підігрівання приміщення або споруди, тобто підвищити ефективність локального нагрівання, що актуально при різкій зміні температури навколишнього середовища, зокрема різкого похолодання; - при виходу з ладу одного або декількох з ТЕНів можна легко і без зайвих зусиль їх замінити, при цьому ККД нагрівника не знижується (на відміну від рідинного радіатора, де при виході з ладу нагрівного елемента фактично виходить з ладу весь нагрівник), так як можна збільшити потужність на трубчатих електричних нагрівниках, встановлених у інших секціях, або включити ті секції, які можливо були виключені при попередній експлуатації нагрівника. Далі описані найкращі аспекти виконання корисної моделі, однак необмежені ними. В одному аспекті виконання як пристрій для продування повітрям секцій радіатора використовують вентилятор, зокрема тангенціальний вентилятор, який, в свою чергу, можна розмістити в нижній частині секції радіатора. Вказаний тангенціальний вентилятор найкраще підходить для пристрою, що примусово вдуває повітря у профілі радіатора з відповідним підвищенням швидкості обігрівання приміщення або споруди. В ще одному аспекті виконання корисної моделі передбачено, що секції радіатора виконано з алюмінієвого сплаву, що дозволяє досягти легкої конструкції, що буде актуально при транспортуванні даного опалювального пристрою, та знизити час теплопередачі між радіатором та навколишнім середовищем, так як алюміній досить швидко нагрівається. В іншому аспекті виконання заявлена корисна модель додатково містить датчик температури приміщення, наприклад радіодатчик, який дозволяє визначати температуру приміщення та подавати відповідну інформацію про температуру на блок управління електричним нагрівником, тобто підвищити якість та економічність роботи заявленого електронагрівника. Крім того, заявлений електричний нагрівник передбачає присутність датчика контролю температури поверхні радіатора, що дозволяє контролювати температуру профілю/ів відповідного пристрою опалювання. В іншому аспекті виконання корисної моделі, передбачено пульт управління для керування нагрівником на відстані, що дозволяє підвищити ефективність керування та експлуатації приладу. При цьому, вказаний пульт управління може являти собою GCM-приймач для додаткового керування з мобільного телефону, що також покращує процес нагрівання та дозволяє керувати електричним нагрівником на відстані, тобто полегшує його експлуатацію, навіть не знаходячись у приміщенні, яке потрібно обігріти, що дозволяє легко його обігріти за короткий час перед приходом в нього користувача/чів. Далі будуть представлені приклади конкретної реалізації заявленого технічного рішення за посиланням на фігури, на яких зображені приклади реалізації заявленої корисної моделі, що викладені схематично, однак не обмежені ними. При цьому, для кращого розуміння заявленого 2 UA 95162 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 технічного рішення одні і ті самі елементи на декількох фігурах позначені одними й тими ж цифровими позначеннями. На Фіг. 1 зображений загальний вигляд заявленого електричного нагрівника. На Фіг. 2 зображений вид електричного нагрівника з одним профілем радіатора у аксонометрій. На Фіг. 3 схематично зображений вид зверху електричного нагрівника з нагрівальним елементом, вставленим всередину профілю радіатора. На Фіг. 4 зображений боковий вид нижньої частини електричного нагрівника з вставленим тангенціальним вентилятором. На Фіг. 5 зображений приклад тангенціального вентилятора, що використовують у заявленому технічному рішенні. Електричний нагрівник 1 загальним чином зображено на Фіг. 1. Він виконаний з декількох секцій (профілів) 2 (наприклад, на Фіг. 1 зображено 6 секції), які загалом виконують з алюмінієвих сплавів. Крім того, у кожний профіль вставлено трубчатий електричний нагрівник 4 (Фіг. 3). Крім того, в нижній частині встановлено пристрій для продування секцій радіатора 6, який регулює подання повітря у відповідні секції електричного нагрівника, таким чином як, наприклад, зображено на Фіг. 4. Як вказаний пристрій для продування секції радіатора можна використовувати відповідний вентилятор, зокрема тангенціальний вентилятор 6, приклад якого відображений на Фіг. 5. Для покращення користування нагрівником він містить блок керування 3, який може виконувати функції датчика температури приміщення, тобто визначати, температуру у приміщенні та автоматично керувати нагріванням. Крім того, він може бути запрограмований на включення при відсутності людей у приміщенні, наприклад за 15 хвилин до їх входу. Також передбачено, що вказаний блок керування може містити радіодатчик температури приміщення, який подає відповідний сигнал про температуру у приміщенні на пульт управління у вигляді GCM-приймача для додаткового керування, наприклад, з мобільного телефону. Крім того, для того, щоб контролювати температуру профілю (секції) радіатор може містити датчик контролю температури поверхні секції (не зображено), який розташовують всередині електричного нагрівника. Принцип дії заявленого пристрою буде розкритий з посилання на конкретні приклади реалізації корисної моделі, зображені на вищевказаних Фігурах, однак відповідно до суті корисної моделі не обмежені ними. Електричний нагрівник радіаторного типу 1 виконано з шести профілів 2, при цьому у кожний профіль вставлено по одному ТЕНу. При цьому, кожна секція включається на обігрів або виключається в залежності від необхідності процесу обігрівання. Після підключення електричного нагрівника до мережі на кожний з цих ТЕНів можна подавати відповідну потужність. Також, передбачено, що у нижню частину заявленого електронагрівника 1 вставлено тангенціальний вентилятор 6 (Фіг. 4), тобто вентилятор діаметрального перерізу, що містить ротор типу "біляче колесо" (ротор порожній у центрі та лопатки осьового вентилятора вдовж периферії), робота якого є досить ефективною при різкому похолоданні, так як він дозволяє подавати повітря у відповідні секції радіатора, дозволяючи останньому при нагріванні видавати більшу кількість теплого повітря у оточуюче середовище, тобто підвищити швидкість нагрівання. При цьому, використання тангенціального вентилятора 6 дозволяє примусово вдувати тепле повітря у електричний нагрівник, що призводить до зниження температури поверхні радіатора, що дозволяє встановлювати нагрівальні елементи більшої потужності, які, в свою чергу, підвищують швидкість нагрівання оточуючого середовища. Тобто за рахунок сукупності використання ТЕНів у кожній секції (профілю) радіатора та тангенціального вентилятора для продування вказаних секцій можна вибирати оптимальний для користувача режим обігріву приміщення, в залежності від погодних умов та зі зменшення перевантажень мережі. При цьому, якщо рідинний нагрівник містить один нагрівальний елемент, наприклад з потужністю 600 Вт, з таким самим завантаженням на мережу, то у заявленому радіаторі можна подавати на кожну секцію з шести по 100 Вт, що вмикаються з необхідним кроком, тобто в цілому пристрій виконує менше навантаження на мережу, ніж аналоги, відомі з рівня техніки, підвищуючи експлуатаційні властивості при використанні заявленого опалювального пристрою та підвищуючи економічність процесу нагрівання приміщення. При цьому, якщо один або декілька з цих ТЕНів вийде з ладу, можна легко їх замінити знявши відповідну кришку радіатора, а для того щоб не знижувати потужності, що передбачена на нагрівання, достатньо включити ТЕНи з необхідною потужністю у інших секціях або відповідним чином змінити потужність, що подається на інші трубчаті електричні нагрівачі, що передбачені у радіаторі. Таким чином, використання заявленого опалювального приладу дозволить підвищити ефективність нагрівання, зменшити енергетичні витрати, при цьому підібрати відповідний режим 3 UA 95162 U 5 10 15 20 25 нагрівання, застосовуючи лише ту кількість трубчатих електричних нагрівників та, відповідну кількість секцій радіатора, яка є необхідною та достатньою для нагрівання відповідного приміщення, збільшити швидкість нагрівання, підвищити термін експлуатації приладу та покращити процес заміни трубчатих електричних нагрівників при виходу останніх з ладу без зменшення відповідного ККД приладу. Спеціалістам у даній галузі техніки, до якої належить дана корисна модель, буде зрозуміло, що різноманітні зміни, варіації та модифікації можуть бути виконані без відходження від обсягу заявленої корисної моделі, що відповідає формулі корисної моделі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Електричний нагрівник, який містить безрідинний секційний радіатор та нагрівальний елемент, встановлений у кожній секції радіатора, який відрізняється тим, що він додатково містить пристрій для продування повітрям радіатора, а як нагрівальний елемент у ньому використовують трубчатий електричний нагрівник. 2. Електричний елемент за п. 1, який відрізняється тим, що як пристрій для продування повітрям радіатора використано тангенціальний вентилятор. 3. Електричний нагрівник за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що секції радіатора виконано з алюмінієвого сплаву. 4. Електричний нагрівник за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що додатково містить датчик температури приміщення. 5. Електричний нагрівник за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що додатково містить датчик контролю температури поверхні радіатора. 6. Електричний нагрівник за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що він додатково містить пульт управління для керування нагрівником на відстані. 7. Електричний нагрівник за п. 6, який відрізняється тим, що пульт управління являє собою GCM-приймач для додаткового керування з мобільного телефону. 4 UA 95162 U 5 UA 95162 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 6