Устройство и способ управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани Российский патент 2023 года по МПК A61H33/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к устройствам и способам управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани.

Уровень техники

Известно устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении русской бани (патент на изобретение №2691516, опубл. 14.06.2019 г., далее Д1), включающее блок управления, содержащий панель управления и блок силовых реле, при этом блок силовых реле подключен к по меньшей мере одному нагревателю для подогрева воды и к по меньшей мере одному нагревателю для подогрева пара, причем все нагреватели встроены в общий трубопровод, первый конец которого, открытый с встроенным датчиком температуры выходного пара, а второй конец трубопровода выполнен с возможностью подключения к внешнему водопроводу, при этом по меньшей мере один нагреватель для подогрева пара встроен в конец трубопровода со стороны первого конца трубопровода, а по меньшей мере один нагреватель для подогрева воды встроен между вторым концом трубопровода и по меньшей мере одним нагревателем для подогрева пара, кроме того, блок управления подключен к электромагнитному клапану, который выполнен с возможностью установки его во внешний водопровод для регулирования подачи воды в трубопровод, также к блоку управления подключен дополнительно термогигростат, который подключен к датчику температуры и влажности парного помещения.

Известен из Д1 также способ управления параметрами микроклимата в парном помещении русской бани, включающий следующие действия.

Блок управления подает сигнал на электромагнитный клапан и открывает его (в частном варианте открывается электромагнитный клапан, если относительная влажность воздуха в парной меньше заданной на термогигростате). Далее вода из внешнего водопровода попадает непосредственно в трубопровод. В трубопроводе вода сначала нагревается посредством, по меньшей мере одного нагревателя для подогрева воды до образования пара который выходит из первого конца трубопровода. Температура и влажность в помещении анализируется блоком управления посредством датчика температуры и влажности парного помещения, а температура пара анализируется блоком управления посредством датчика температуры выходного пара, который встроен в открытый конец трубопровода. Таким образом, блок управления регулирует параметры микроклимата в парном помещении русской бани посредством (при необходимости) контроля подачи воды в трубопровод, подогрева воды в трубопроводе, подогрева пара на выходе из трубопровода, и включения нагрева потолочных панелей.

Недостатком указанного устройства и способа является отсутствие конструктивной возможности широкого и более полного регулирования параметрами микроклимата в парном помещении бани: из-за отсутствия конструктивной возможности независимого управления двумя и более поверхностями нагревательных панелей, которые не являются отдельными элементами облицовки, покрытия, окружающих конструкций парного помещения, так как используются только как потолочные нагревательные элементы; из-за отсутствия в конструкции средства для автоматизации технологических процессов, которое использует программируемую память для внутреннего хранения ориентированных на потребителя инструкций по реализации таких специальных функций, как логика, установление последовательности, согласование по времени, счет и арифметические действия для контроля посредством цифрового или аналогового ввода/вывода данных различных видов машин или процессов, а именно отсутствует программируемый логический контроллер без которого невозможно в полной мере осуществить автоматизированное регулирование параметров микроклимата в парном помещении бани; из-за отсутствия средств ввода и вывода, которые позволяют управлять в частности независимым нагревом каждой нагревательной панели в зависимости от заложенного программного алгоритма.

Следует отметить, что более расширенное управление параметрами микроклимата раскрывает огромные возможности для реализации разных видов режимов для парных помещений (финская баня, русская баня, пляжный режим, детский режим, СПА-баня, Хамам, ИК-баня, Паровая баня, Римская баня и т.д.) в одном устройстве бани.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в конструктивной возможности управления более расширенными параметрами микроклимата в парном помещении бани и как следствие в возможности использования в одной универсальной заявленной бани разных режимов практически всех известных бань мира (финская баня, русская баня, пляжный режим, детский режим, СПА-баня, Хамам, ИК-баня, Паровая баня, Римская баня и т.д.), за счет независимого управления каждой нагревательной панелью и остальными элементами заявленного устройства, посредством программируемого логического контроллера, средства ввода и средства вывода.

Результат достигается заявленным устройством для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, включающее панель управления, нагревательные панели, датчик температуры поверхности каждой нагревательной панели, причем содержит панель управления, которая выполнена сенсорной и с возможностью хранения в своей памяти по меньшей мере двух наборов уставок температур для двух и более поверхностей нагревательных панелей, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия, окружающих конструкций парного помещения, при этом сенсорная панель управления подключена к программируемому логическому контроллеру, который подключен к средству ввода, который подсоединен к датчику температуры поверхности каждой нагревательной панели, датчику температуры теплоаккумулятора парогенератора, при этом средство ввода, выполнено с возможностью измерения температуры поверхности каждой отдельной нагревательной панели и измерения температуры теплоаккумулятора парогенератора, также программируемый логический контроллер подключен к средству вывода, который подключен к нагревательным панелям, нагревательным элементам теплоаккумулятора в парогенераторе, вентилятору и приводу воздушного клапана, причем средство вывода, выполнено с возможностью управления температурой каждой отдельной нагревательной панели, управления температурой теплоаккумулятора в парогенераторе, управления вентилятором и приводом воздушного клапана.

Согласно заявленному устройству изобретения средство вывода содержит блок силовых реле.

Согласно заявленному устройству изобретения к блоку силовых реле подключен инвертор.

Согласно заявленному устройству изобретения к инвертору подключен блок аккумуляторов.

Результат достигается заявленным способом управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, включающим управление интенсивностью и спектральным составом теплового излучения, посредством независимого управления температурами каждой нагревательной панели, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия ограждающих конструкций парного помещения, и посредством управления температурой воздуха и влажностью воздуха.

Согласно заявленному способу изобретения управление влажностью воздуха выполнено посредством управления работой парогенератора и управления вентилятором и приводом воздушного клапана.

Согласно заявленному способу изобретения управление температурой воздуха выполнено посредством управления работой нагревателей воздуха и управления вентилятором и приводом воздушного клапана.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой приведена схема предпочтительного варианта осуществления заявленного устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани.

Осуществление изобретения

Известно, что микроклимат это комплекс физических факторов окружающей среды в ограниченном пространстве, оказывающий влияние на тепловой обмен организма. Микроклимат помещения это комплекс метеорологических условий в помещении: температура, относительная влажность, количество аэроионов, воздухообмен, скорость движения воздуха, содержание в воздухе твердых частиц (пыли), наличие приятных запахов (ароматерапия) и др.

Известно, что всего существует три простых (элементарных) механизма передачи тепла: - теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Целью настоящего изобретения является управление параметрами микроклимата парного помещения бани для двух и более банных режимов с использованием для передачи тепла организму человека в бане всех механизмов передачи тепла с возможностью независимого управления каждым механизмом в отдельности, а именно - теплопроводности, конвекции и теплового излучения.

Указанная цель и технический результат достигаются тем, что:

- передача тепла к организму человека посредством теплопроводности производится при непосредственном контакте тела человека с поверхностью облицовки нагревательной панели (а именно поверхностью пола, отдельных зон лежанки и спинки лежанки/сиденья) и осуществляется посредством независимого управления температурой каждой нагревательной панели, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия ограждающих конструкций парного помещения, которые могут непосредственно контактировать с телом человека.

- передача тепла организму человека тепловым излучением (интенсивностью, спектральным составом и пространственным распределением) осуществляется посредством независимого управления температурами каждой нагревательной панели, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия ограждающих конструкций парного помещения и которые не могут непосредственно контактировать с телом человека (а именно поверхности середины стен, верха стен и потолка).

- передача тепла к организму человека посредством конвекции осуществляется с помощью управления температурой и/или влажностью воздуха в ручном или в автоматическом режиме.

На фигуре изображена схема устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, включающее панель управления 1 которая выполнена сенсорной и с возможностью хранения в своей памяти по меньшей мере двух наборов уставок температур для двух и более поверхностей нагревательных панелей 2, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия, окружающих конструкций парного помещения, и дополнительно хранения уставок влажности воздуха в частном варианте исполнения (который более подробно описан ниже), при этом сенсорная панель управления 1 подключена к программируемому логическому контроллеру 3, который подключен к средству ввода 4, который подсоединен к датчику влажности помещения бани 5 (в частном варианте осуществления), датчику температуры поверхности каждой нагревательной панели 2, датчику температуры теплоаккумулятора парогенератора, при этом средство ввода 4, выполнено с возможностью измерения температуры поверхности каждой отдельной нагревательной панели 2, измерения температуры теплоаккумулятора парогенератора и измерения влажности воздуха парного помещения (в частном варианте осуществления), также программируемый логический контроллер 3 подключен к средству вывода 8, который подключен к нагревательным панелям 2, нагревательным элементам теплоаккумулятора в парогенераторе 6, вентилятору 7, приводу воздушного клапана 9 и к электромагнитному клапану подачи воды 10 (в частном варианте осуществления) в парогенератор 6, причем средство вывода 8, выполнено с возможностью управления температурой каждой отдельной нагревательной панели 2, управления температурой теплоаккумулятора в парогенераторе 6, управления вентилятором 7 и приводом воздушного клапана 9, а также управления электромагнитным клапаном подачи воды 10 (в частном варианте осуществления) в парогенератор 6.

Программируемый логический контроллер 3, средство ввода 4 и средство вывода 8 могут быть выполнены в виде модулей расширения для программируемого логического контроллера (температурных и аналоговых модулей, модулей дискретных выходов), например, производства фирмы ОВЕН, Сименс или Дельта-электронике.

В частном варианте осуществления заявленного устройства для поддержания длительных влажных паровых режимов типа Хамам в парном помещении дополнительно закреплен датчик влажности помещения бани 5, подключенный к средству ввода, и электромагнитный клапан автоматической подачи воды в парогенератор, подключенный к средству вывода, при этом сенсорная панель управления выполнена с возможностью хранения в своей памяти дополнительные уставки влажности воздуха для двух и более банных режимов, причем средство ввода выполнено с возможностью измерения влажности воздуха, при этом средство вывода выполнено с возможностью управления электромагнитным клапаном подачи воды в парогенератор.

В частном варианте осуществления для визуального контроля текущей температуры и управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, в парном помещении бани дополнительно может быть размещен датчик температуры воздуха, подключенный к средству ввода 4.

В частном варианте осуществления средство вывода может содержать блок силовых реле 11, к которому может быть подключен в частном варианте осуществления инвертор 12, а к инвертору 12 может быть подключен блок аккумуляторов 13. Кроме того, для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, в парном помещении бани дополнительно может быть размещен нагреватель воздуха, подключенный к средству вывода или к его блоку силовых реле. При проветривании (осушении воздуха) желательно подогревать входящий воздух, что дополнительно будет влиять на заявленный технический результат.

Парогенератор может быть выполнен, например с возможностью получения порций перегретого пара в ручном и/или автоматическом режиме парогенерации. (например, для режима Русской бани).

Теплоаккумулятор парогенератора может быть выполнен с возможностью получения порций чистого пара, без пыли от разрушающихся камней и ржавчины от чугуна, например, из окалиностойкой нержавеющей стали.

Принцип работы заявленного устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани следующий.

Управление интенсивностью и спектральным составом теплового излучения, выполняется посредством независимого управления температурами каждой нагревательной панели, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия ограждающих конструкций парного помещения, и посредством управления температурой воздуха и влажностью воздуха (в ручном режиме или в частном варианте осуществления в автоматическом режиме).

Далее описан более подробный порядок осуществлений действий при работе заявленного устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани.

В постоянной памяти сенсорной панели управления программируется два и более набора параметров микроклимата в парном помещении бани, характерных для режимов широко известных бань мира (банных режимов). Управляемыми параметрами микроклимата являются: температура поверхности облицовки нагревательных панелей, которые непосредственно контактируют с телом человека; интенсивность, спектральный состав и пространственное распределение интенсивности инфракрасного излучения, исходящего от облицовки окружающих конструкций; температура и влажность воздуха.

Режим (банный) микроклимата определяется соответствующим набором уставок температуры для двух и более поверхностей нагревательных панелей, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия, окружающих конструкций парного помещения, а также температуры и влажности воздуха. Управление влажностью воздуха может осуществляться как в ручном режиме посредством подачи воды в парогенератор ковшиком (для режимов русская баня), так и в автоматическом режиме поддержания постоянной влажности воздуха для паровых режимов типа Хамам. Проветривание и осушение парного помещения может осуществляться автоматически как по времени включения и скорости вентилятора (залповое проветривание), так и в автоматическом режиме по заданной влажности воздуха. Выбор желаемого режима (банного) микроклимата выполняется на сенсорной панели управления, например в «Меню банных режимов» и осуществляется передачей соответствующего набора уставок в программируемый логический контроллер. В программируемом логическом контроллере происходит сравнение запрограммированных для данного банного режима микроклимата набора уставок с поступающей от средства ввода информации о текущих значениях температуры и влажности воздуха, температуры поверхностей каждой нагревательной панели, и осуществляется управление посредством средства вывода: включением/отключением вытяжного вентилятора и воздушного клапана; включением/отключением соответствующих нагревательных панелей; электромагнитным клапаном подачи воды в парогенератор.

Нагревательная панель может быть выполнена в виде: закрепленного электрического нагревательного кабеля под облицовкой; закрепленного под облицовкой алюминиевого листа, причем к тыльной стороне алюминиевого листа закреплен нагревательный провод.

Современные технологии и оборудование позволяют осуществить настоящее изобретение в крупносерийном производстве. На заводе или предприятии имеется все необходимое оборудование для производства заявленного устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани.

Заявленное устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани выполнено в виде единой конструкции, а именно отдельные компоненты (или составные части) заявленного устройства для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани соединены между собой на одном предприятии-изготовителе (или заводе-изготовителе) сборочными операциями, такими как свинчивание, сочленение, клепка, сварка, пайка, опрессовка, развальцовка и т.п.

Группа изобретений относится к устройствам и способам управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани. Устройство для управления параметрами микроклимата в помещении универсальной бани включает панель управления, которая выполнена сенсорной и с возможностью хранения в своей памяти по меньшей мере двух наборов уставок температур для двух и более поверхностей нагревательных панелей, которые являются отдельными элементами облицовки покрытия окружающих конструкций парного помещения. Сенсорная панель управления подключена к программируемому логическому контроллеру, который подключен к средству ввода. Контроллер подсоединен к датчику температуры поверхности каждой нагревательной панели, датчику температуры теплоаккумулятора парогенератора. Также программируемый логический контроллер подключен к средству вывода, которое подключен к нагревательным панелям, нагревательным элементам теплоаккумулятора в парогенераторе, вентилятору и приводу воздушного клапана. Также заявлен способ работы предложенного устройства. При реализации заявленного изобретения возникает конструктивная возможность управления более расширенными параметрами микроклимата в парном помещении бани. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани, включающее панель управления, нагревательные панели, датчик температуры поверхности каждой нагревательной панели, отличающееся тем, что содержит панель управления, которая выполнена сенсорной и с возможностью хранения в своей памяти по меньшей мере двух наборов уставок температур для двух и более поверхностей нагревательных панелей, которые являются отдельными элементами облицовки покрытия окружающих конструкций парного помещения, при этом сенсорная панель управления подключена к программируемому логическому контроллеру, который подключен к средству ввода, которое подсоединено к датчику температуры поверхности каждой нагревательной панели, датчику температуры теплоаккумулятора парогенератора, при этом средство ввода выполнено с возможностью измерения температуры поверхности каждой отдельной нагревательной панели и измерения температуры теплоаккумулятора парогенератора, также программируемый логический контроллер подключен к средству вывода, которое подключено к нагревательным панелям, нагревательным элементам теплоаккумулятора в парогенераторе, вентилятору и приводу воздушного клапана, причем средство вывода выполнено с возможностью управления температурой каждой отдельной нагревательной панели, управления температурой теплоаккумулятора в парогенераторе, управления вентилятором и приводом воздушного клапана.

2. Устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани по п. 1, отличающееся тем, что средство вывода содержит блок силовых реле.

3. Устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани по п. 2, отличающееся тем, что к блоку силовых реле подключен инвертор.

4. Устройство для управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани по п. 3, отличающееся тем, что к инвертору подключен блок аккумуляторов.

5. Способ управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани при помощи устройства по п. 1, включающий управление интенсивностью и спектральным составом теплового излучения, посредством независимого управления температурами каждой нагревательной панели, которые являются отдельными элементами облицовки, покрытия ограждающих конструкций парного помещения, и посредством управления температурой и влажностью воздуха.

6. Способ управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани по п. 5, отличающийся тем, что управление влажностью воздуха выполнено посредством управления работой парогенератора и управления вентилятором и приводом воздушного клапана.

7. Способ управления параметрами микроклимата в парном помещении универсальной бани по п. 5, отличающийся тем, что управление температурой воздуха выполнено посредством управления работой нагревателей воздуха и управления вентилятором и приводом воздушного клапана.