ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛУЧИСТЫЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F24H3/04 

Изобретение относится к системам электрического отопления для обогрева помещений. Известен панельный нагревательный элемент для вертикального размещения, содержащий переднюю теплоизлучающую панель из естественного камня с закрепленными на ее обратной стороне электрическими нагревателеми, выполненными в виде керамических плат или синтетических пленок с размещенным на них электронагревательным элементом, и отражающую панель, внутренняя поверхность которой выполнена зеркальной и расположена на заданном удалении от электрического нагревателя [Патент РФ №2038545, МПК 6 F24H3/04, опубл. 27.06.95, бюл. №18].

Недостатком данного элемента является наличие массивной теплоизлучающей панели из камня с высокой инерционностью разогрева рабочей поверхности панели, что ведет к снижению КПД такого обогревателя.

Известен также электрический лучистый обогреватель, состоящий из корпуса, в котором расположена теплоизлучающая панель [Патент РФ №2168115, МПК 7 F24D13/00, опубл. 27.05.01, бюл. №15], с закрепленными на них трубчатыми электронагревателями, которые в процессе работы передают тепло через держатель на теплоизлучающую алюминиевую панель. Обращенная к полу нижняя поверхность панели, нагреваясь до 200°С, излучает лучистую энергию в виде инфракрасного излучения. Этот обогреватель снабжен также теплоизолирующим и отражательным элементами, расположенными над теплоизлучающей панелью. Эта конструкция электрического лучистого обогревателя наиболее близка к заявляемому изобретению и выбрана в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что источником излучения является алюминиевая панель, разогреваемая трубчатым нагревательным элементом, который не обеспечивает равномерный нагрев панели и не передает полностью тепловую энергию на теплоизлучающую поверхность, так как сказываются, например, потери в соединении “трубчатый электронагреватель-С-образный канал пластины”. Поэтому КПД обогревателя не превышает 90%. Инерционность разогрева панели также добавляет потери и снижает КПД.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, -повышение КПД лучистого обогревателя за счет уменьшения энергетических потерь. Это достигается за счет того, что теплоизлучающая панель и трубчатый нагревательный элемент заменены одним плоским электронагревательным элементом, имеющим стальное теплоизлучающее основание, на внутренней стороне которого последовательно расположены: электроизоляционное покрытие, нагревательный резистивный элемент в виде дорожек топологического рисунка с контактными площадками на концах и защитное покрытие, выполненные из высокотеплопроводных изоляционных и многокомпонентных резистивных материалов по микроэлектронной толстопленочной технологии.

Такое выполнение излучающего нагревательного элемента позволяет полностью исключить потери тепла при передаче от нагревательного резистивного элемента к излучающей поверхности и минимизировать до 3 мин инерционность разогрева, то есть выхода на рабочий температурный режим. Кроме этого, электроизоляционное и защитное покрытия выполнены в виде дорожек, длинные стороны которых эквидистантны длинным сторонам дорожек топологического рисунка нагревательного резистивного элемента, а площадь дорожки электроизоляционного или защитного покрытий превышает площадь дорожки нагревательного элемента. То есть электроизоляционное и защитное покрытия не покрывают всю внутреннюю поверхность теплоизлучающего основания и инфракрасное излучение с открытых участков внутренней поверхности отражаясь от отражателя также направляется на объект нагрева, повышая тем самым КПД обогревателя. Предлагаемый лучистый обогреватель работает в длинноволновом диапазоне инфракрасного излучения и теплоизлучающая поверхность стального основания нагревается до температуры 350-400°С. При повышении напряжения в питающей сети повышается температура теплоизлучающей поверхности (красное свечение поверхности стального основания), режим работы обогревателя переходит в коротковолновый диапазон инфракрасного излучения, снижая эксплуатационную надежность и тем самым КПД. Для устранения этого явления нагревательный элемент выполнен из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС=1500ррm/°С), что позволяет обеспечить автоматическое саморегулирование входного напряжения и исключить “красное свечение” при повышении напряжения в питающей сети.

Введение в конструкцию лучистого обогревателя предлагаемого плоского электронагревательного элемента позволило поднять его КПД до 95%, что дает в эксплуатации экономию электроэнергии на 15-30%.

На фиг.1 представлен поперечный разрез электрического лучистого обогревателя, на фиг.2 - вид внутренней поверхности плоского нагревательного элемента, на фиг.3 - продольный разрез плоского нагревательного элемента.

Электрический лучистый обогреватель состоит из корпуса 1, теплоизолирующего элемента 2, отражателя 3, например, из полированного алюминия, плоского нагревательного элемента 4, закрепленного на корпусе известным способом. Плоский нагревательный элемент 4 состоит из стального основания 5, наружная поверхность которого 5₁ является излучающей, а на внутренней поверхности 5₂ нанесены последовательно электроизоляционное покрытие 6 в виде дорожки, на ней нанесен нагревательный резистивный элемент 7 в виде топологического рисунка и защитное покрытие 8 также в виде дорожки, закрывающей нагревательный элемент 7. Участки внутренней поверхности 5₂ между дорожками свободны от покрытий 6, 7, 8.

Для обогрева помещений предлагаемый обогреватель устанавливается под потолком на высоте не менее 2,5 м в зависимости от мощности обогревателя и требующейся температуры обогрева. При подключении обогревателя к источнику питания через 3 мин он выходит на заданный рабочий режим (350-400°С), наружная поверхность 5₁ нагревательного элемента 5 излучает тепловые волны длинноволнового диапазона инфракрасного излучения, которые нагревают предметы, встречающиеся на их пути. На внутренней стороне 5₂ нагревательного элемента 5 тепловые волны длинноволнового диапазона инфракрасного излучения излучаются открытыми (свободными) от дорожек участками. Это инфракрасное излучение отражается от отражателя 3 и также поступает вниз, на объект нагрева. При повышении напряжения в питающей сети температура излучающих поверхностей 5₁ и 5₂ нагревательного элемента 5 не повышается выше заданной, ввиду эффекта автоматического саморегулирования входного напряжения при применении резистивной пасты с положительным температурным коэффициентом сопротивления для формования (изготовления) нагревательного резистивного элемента 7.

Современные материалы - пасты диэлектрические, резистивные, технологии их нанесения на стальную поверхность позволяют изготавливать подобные электрические лучистые обогреватели различных мощностей и типоразмеров, а также возможна установка нескольких излучающих нагревательных элементов в одном корпусе. Разработка и подготовка производства обогревателей ведется на заявителе -фирме “Оникс”.

Изобретение может быть использовано в системах электрического отопления для обогрева помещений. Электрический лучистый обогреватель содержит корпус, расположенные в нем теплоизолирующий элемент, отражатель и теплоизлучающую панель, причем теплоизлучающая панель выполнена в виде плоского электронагревательного элемента, имеющего стальное теплоизлучающее основание, на внутренней стороне которого последовательно расположены электроизоляционное покрытие, нагревательный резистивный элемент и защитное покрытие, выполненные в виде дорожек по толстопленочной технологии, при этом электроизоляционное и защитное покрытия выполнены из диэлектрических материалов, а нагревательный резистивный элемент выполнен из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Кроме того, электроизоляционное и защитное покрытия выполнены в виде дорожек, длинные стороны которых эквидистантны длинным сторонам дорожек нагревательного резистивного элемента, а площадь дорожки электроизоляционного или защитного покрытий превышает площадь дорожки нагревательного элемента не более чем на 45%. Изобретение позволяет повысить КПД лучистого обогревателя за счет уменьшения энергетических потерь. 2 з.п.ф., 3 ил.

1. Электрический лучистый обогреватель, содержащий корпус, расположенные в нем теплоизолирующий элемент, отражатель и теплоизлучающую панель, отличающийся тем, что теплоизлучающая панель выполнена в виде плоского электронагревательного элемента, имеющего стальное теплоизлучающее основание, на внутренней стороне которого последовательно расположены электроизоляционное покрытие, нагревательный резистивный элемент и защитное покрытие, выполненные в виде дорожек по толстопленочной технологии, при этом электроизоляционное и защитное покрытия выполнены из диэлектрических материалов, а нагревательный резистивный элемент выполнен из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления.2. Электрический лучистый обогреватель по п.1, отличающийся тем, что электроизоляционное и защитное покрытия выполнены в виде дорожек, длинные стороны которых эквидистантны длинным сторонам дорожек нагревательного резистивного элемента.3. Электрический лучистый обогреватель по п.1, отличающийся тем, что площадь дорожки электроизоляционного или защитного покрытия превышает площадь дорожки нагревательного элемента не более чем на 45%.