Электрическая печь Российский патент 2025 года по МПК F24C7/04 F22B1/28 

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха и генерирования пара, в частности, может быть использована в банях, саунах для индивидуального и коллективного пользования, климатических камерах спортивно-оздоровительного и медицинского профиля.

В настоящее время в мире существуют три широко известные и популярные банные культуры - «Хамам», «Русская баня», «Финская сауна». Если не учитывать интерьер и внутреннее обустройство помещений, используемых для приема паровых и термальных процедур, то принципиально эти банные культуры различаются между собой микроклиматом внутри этих помещений (банным режимом), а именно соотношением физических величин - температуры и влажности. Существует зависимое соотношение между этими величинами, определяемое известной в банном мире Хомотермальной кривой - условная граница, которая определяет - испаряет тело человека влагу или конденсирует (см. фиг. 1).

В соответствии с этим соотношением и с учетом абсолютных величин температуры и влажности, промышленностью изготавливаются различные отопительные системы, топливные агрегаты, парогенераторы, работающие на различных видах топлива или энергии - твердотопливные печи, газовые печи, электрические печи и парогенераторы.

Все известные типовые модели парогенераторов, генерирующих влажный насыщенный пар, создают в помещении режим «Хамам». Все простые электрические печи, в том числе импортные, обеспечивают нагрев воздуха с помощью ТЭНов или иных нагревателей и формируют в помещении режим «Финской сауны».

Из уровня техники известен электрический парогенератор Вахова В.И., описанный в патенте на изобретение RU 2680774 C2, опубл. 26.02.20219. Электрический парогенератор содержит вертикально ориентированный корпус с патрубками подвода и отвода питательной воды и отвода перегретого пара, пароперегреватель или два пароперегревателя, внутри теплообменного элемента каждого пароперегревателя, сообщающегося в нижней части с источником воздуха, а в верхней части - с патрубком для отвода перегретого пара, расположен по меньшей мере один трубчатый электрический нагреватель, опирающийся на изолятор-подставку, камера нагрева и испарения образована полостью между внешней боковой поверхностью теплообменного элемента каждого пароперегревателя и внутренней поверхностью корпуса парогенератора, на внутренней боковой поверхности теплообменного элемента пароперегревателя выполнены один или два сквозных канала с отверстиями в верхней части каналов. С помощью этого парогенератора в парильном помещении одновременно с его нагревом обеспечивается повышение влажности и формируется микроклимат режима «Русская баня».

Данный парогенератор был принят в качестве прототипа. Его недостатком является ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в создании в помещении только одного банного режима без возможности его изменения.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей печи путем формирования в парильном помещении желаемый пользователем банный режим и обеспечения оперативного изменения этого режима без применения дополнительных обогревательных устройств.

Указанный результат достигается тем, что предлагается электрическая печь, содержащая основание, корпус, в котором расположены парогенератор, электроконвектор и электрокаменка, и контроллер, в которой парогенератор содержит полость, разделенную на центральную и периферийную зоны, в которой в периферийной зоне, предназначенной для заполнения водой, располагается датчик уровня воды и, по меньшей мере, один водяной трубчатый электрический нагреватель (ТЭН), а в центральной зоне имеются по меньшей мере один воздушный ТЭН и паровые каналы, расположенные в верхней части и соединенные с периферийной зоной, электроконвектор и электрокаменка содержат по меньшей мере по одному воздушному ТЭНу, а электрокаменка имеет дно для размещения камней и крышку, при этом в нижних частях парогенератора, электроконвектора и электрокаменки имеется подвод воздуха, а контроллер управляет работой всех ТЭНов электрической печи для установления определенного банного режима.

Функциональные возможности заявленной печи выражаются следующим образом: парогенератор, за счет наличия двух разделенных зон, обеспечивает помещение либо насыщенным, либо перегретым паром, и, соответственно, создает в помещении либо режим «хамам», либо «русская баня» с соответствующими температурно-влажностными характеристиками. Электроконвектор обеспечивает сухой нагрев воздуха в помещении и формирование в нем сухого жаркого режима «финской сауны», а электрокаменка дополняет возможности электропечи во всех режимах ее работы, позволяя получать одномоментно экстремальные выбросы теплового потока и/или перегретого пара. Управление данными блоками печи (подключение/отключение соответствующих ТЭНов) с помощью контроллера обеспечивает создание банного режима с любыми показателями температуры и влажности в помещении и их оперативного изменения, что очень удобно при пользовании парильным помещением различными категориями пользователей.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими изображениями:

На фиг. 1 - график хомотермальной кривой.

На фиг. 2 - вид электрической печи сверху.

На фиг. 3 - вид электрической печи в разрезе.

Электрическая печь содержит корпус 1, внутри которого размещены три блока - парогенератор 2, электрокаменка 3 и электроконвектор 4, и контроллер 5 (см. фиг. 2 и 3).

Парогенератор 2 имеет полость, разделенную на две зоны: периферийную и центральную, соединенные между собой паровыми каналами 11, расположенными в верхней части. Периферийная зона предназначена для создания пара - она заполняется водой, которая подогревается водяным ТЭНом 6, вмонтированным в дно полости (см. фиг. 2). Для отслеживания за расходом воды, в ней установлен датчик уровня воды. Вода в периферийную зону может заливаться непосредственно сверху или через установленные сливной и заливной клапана в автоматическом режиме. Интенсивность парообразования в периферийной зоне регулируется контроллером через водяной ТЭН 6. Центральная зона имеет сквозной проход для движения воздуха, который подогревается установленным в ней воздушным ТЭНом парогенератора 7. Полученный в периферийной зоне пар через паровые каналы поступает в центральную зону, смешивается с подогретым воздухом, образовывая паровоздушную смесь, которая поступает в банное помещение. Интенсивность нагрева воздушного и водяного ТЭНов парогенератора, и, соответственно, интенсивность парообразования, насыщенного или перегретого пара регулируется контроллером 5 за счет подаваемого на них напряжения. При снижении в парогенераторе воды ниже определенного уровня, работа водяного ТЭНа 6 блокируется.

Электроконвектор 4 содержит по меньшей мере один воздушный ТЭН 8, подключенный к контроллеру 5, который нагревает проходящий сквозь него воздух. Основной задачей электроконвектора 4 является сухой нагрев воздуха в помещении и формирование в нем сухого жаркого режима «Финской сауны». В одном из вариантов изобретения, к основанию подведен воздуховод, оборудованный нагнетающим мини вентилятором, управляемым контроллером 5, через который к электроконвектору 4 подается с улицы или из смежного помещения свежий воздух. Такая система не только обеспечивает приток в помещение чистого воздуха, но и повышает КПД электроконвектора 4.

Электрокаменка 3 содержит по меньшей мере один воздушный ТЭН 9, подключенный к контроллеру 5, и оборудована крышкой 10 и дном для размещения камней. Во включенном состоянии при закрытой крышке каменка функционально не влияет на формирование банного режима в помещении. Но при открытой крышке она эффективно корректирует температурную составляющую микроклимата, что используется при задании более высокотемпературных режимов «Русской бани» или «Финской сауны». Также возможно установка термостата на дне электрокаменки для выключения размещенных в ней ТЭНов при достижении температуры 600-650 °С. В одном из вариантов заявленного изобретения, электрокаменка 3 заполняется теплопередающими теплонакопительными элементами 12 в виде шлифованных или галтованных камней нефрита, жаростойкого чугуна, фарфора, фаянса или природного и/или керамического камня, которые нагреваются ТЭНом 9, для получения экстремальных выбросов перегретого пара.

Все три функциональных блока печи (парогенератор 2, электрокаменка 3 и электроконвектор 4) монтируются на общем основании, оборудованном регулируемыми опорными ножками-колесами. Основание сконструировано таким образом, чтобы обеспечивался подвод воздуха снизу для естественной конвекции у каждого блока.

В одном из вариантов изобретения, каждый блок перед установкой в общий корпус предварительно теплоизолируется эффективным слоем высокотемпературной теплоизоляции из керамоволокна 13 и установкой дополнительных тепловых экранов 14.

Комбинировано управляя через контроллер работой всех трех функциональных блоков печи и программируя их совместную работу во времени, пользователь может легко и эффективно создавать в парильном помещении собственные режимы и устанавливать в помещении режим с практически любым соотношением температуры и влажности в соответствии с Хомотермальной кривой (фиг. 1). Управление контроллером возможно через средства связи (проводные, беспроводные), например, пультом управления, представленного в виде приложения на смартфоне или выносном сенсорном экране). Достаточно с пульта управления подать соответствующую команду на контроллер и в электрической печи включатся в работу именно те агрегаты и устройства, которые создадут и в дальнейшем будут поддерживать в помещении заданный пользователем режим.

Ниже представлен один из примеров работы электропечи в разных режимах:

Подключается электрическая печь к 3-х фазной сети. На пульте управления выбирают режим работы печи: «Хамам», «Русская баня Паровая», «Русская баня», «Сауна» или «Сауна Экстрим». При выборе любого из этих режимов контроллер электропечи включает в работу именно те ТЭНы, которые обеспечивают формирование в парильном помещении температуру и влажность этого режима. При этом для быстрого нагрева помещения до комфортной температуры могут быть включены все ТЭНы электропечи до выхода печи на «рабочий режим». В любом из представленных режимов электропечи может быть всегда подключена электрокаменка с установленными в ней воздушными ТЭНами. Температура ТЭНов в каменке поддерживается в пределах 600-650 °С. Автоматическая защита ТЭНов каменки от перегрева обеспечивается установленными на ее дне термостаты с автоматическим обратным включением. Дополнительно, помещение может быть оборудовано датчиками температуры и датчиком влажности, которые подключаются к контроллеру, на основании показателей которых задается работа ТЭНов электропечи.

Режим «Хамам»

Включается в работу водяной ТЭН парогенератора и в помещении генерируется насыщенный пар, обеспечивая в нем режим «Хамам». Электроконвектор в этом режиме не работает.

Режим «Русская баня паровая»

Включается в работу водяной и воздушный ТЭН парогенератора. Воздушный ТЭН может нагреваться при этом до 500-550 С, подогревая поступающий снизу воздух. Подогреваемый воздух смешивается с насыщенным паром, поступающим через паровые каналы из периферийной зоны парогенератора, и на выходе пара в верхней части центральной зоны парогенератора образовывается паровоздушная смесь, имеющая температуру 200-250 °С, которая поступает в банное помещение.

Паровоздушная смесь обеспечивает в парильном помещении заданный режим «Паровой Русской бани». При желании, меняя с пульта управления напряжение на водяном и воздушном ТЭНах парогенератора, можно управлять соотношением температуры и влажности в пределах этого режима.

Режим «Русская баня Э» (экстрим)

Этот режим отличается от предыдущего более высокой температурой (до 70-75 °С) и низкой влажностью (30-35 %). Достигается также одновременным включением при 100% напряжении водяного и воздушного ТЭНов парогенератора. При недостаточной мощности этих ТЭНов для организации режима «Русской бани Э» в парильных помещениях с увеличенным объемом подключается в работу электроконвектор и ограничивается продолжительность его работы. При достижении в парильном помещении заданной температуры датчик температуры, расположенный в помещении и подключенный к контроллеру, будет отключать ТЭНы в электроконвекторе и после падения температуры с учетом гистерезиса опять включать. Температура ТЭНов в воздушном электроконвекторе может достигать 700 °С.

Режим «Сауна»

Включены в работу ТЭНы электроконвектора. Пользователем с пульта управления задается температура в парильном помещении и печь включается в работу. Установленный в помещении датчик температуры через контроллер управляет работой электропечи в интервале заданной температуры с учетом гистерезиса.

Режим «Сауна Э» (экстрим)

Включены в работу ТЭНы электроконвектора. Пользователем задается температура в парильном помещении недостижимая электроконвектором данной мощности, либо парильное помещение имеет завышенный объем, не позволяющий достичь заданную температуру. Пользователь включает систему «чистый воздух» и через объем электроконвектора принудительно нагнетается воздух либо с улицы, либо из соседнего помещения, резко повышая КПД электроконвектора. При недостаточной эффективности от включения системы «чистый воздух» пользователь может открыть каменку и ее работающие ТЭНы дополнительно поднимут температуру в парильном помещении.

Существенным преимуществом является возможность в процессе работы печи оперативно поменять режим, например, с «хамам» на «сауна» (для следующих посетителей), или изменить температуру с влажностью, тем самым обеспечивая себе комфортные условия в парильном помещении.

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха и генерирования пара, в частности, может быть использовано в банях, саунах для индивидуального и коллективного пользования, климатических камерах спортивно-оздоровительного и медицинского профиля. Электрическая печь содержит основание, корпус, в котором расположены парогенератор, электроконвектор и электрокаменка, и контроллер, в которой парогенератор содержит полость, разделенную на центральную и периферийную зоны, в которой в периферийной зоне, предназначенной для заполнения водой, располагается датчик уровня воды и, по меньшей мере, один водяной трубчатый электрический нагреватель (ТЭН), а в центральной зоне имеются, по меньшей мере, один воздушный ТЭН парогенератора и паровые каналы, расположенные в верхней части и соединенные с периферийной зоной, электроконвектор и электрокаменка содержат, по меньшей мере, по одному воздушному ТЭНу, а электрокаменка имеет дно для размещения камней и крышку, при этом в нижних частях парогенератора, электроконвектора и электрокаменки имеется подвод воздуха, а контроллер управляет работой ТЭНов электрической печи для установления ее режима работы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей печи путем формирования в парильном помещении желаемого пользователем банного режима и обеспечения оперативного изменения этого режима без применения дополнительных обогревательных устройств. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрическая печь, содержащая основание, корпус, в котором расположены парогенератор, электроконвектор и электрокаменка, и контроллер, в которой парогенератор содержит полость, разделенную на центральную и периферийную зоны, в которой в периферийной зоне, предназначенной для заполнения водой, располагается датчик уровня воды и, по меньшей мере, один водяной трубчатый электрический нагреватель (ТЭН), а в центральной зоне имеются, по меньшей мере, один воздушный ТЭН парогенератора и паровые каналы, расположенные в верхней части и соединенные с периферийной зоной, электроконвектор и электрокаменка содержат, по меньшей мере, по одному воздушному ТЭНу, а электрокаменка имеет дно для размещения камней и крышку, при этом в нижних частях парогенератора, электроконвектора и электрокаменки имеется подвод воздуха, а контроллер управляет работой ТЭНов электрической печи для установления ее режима работы.

2. Электрическая печь по п. 1, в которой к контроллеру подключены датчики температуры и влажности помещения для регулирования их показателей.

3. Электрическая печь по п. 1, в которой парогенератор, электроконвектор и электрокаменка имеют теплоизоляцию из керамоволокна.

4. Электрическая печь по п. 1, в которой к основанию подведен воздуховод, имеющий вентилятор, который управляется контроллером.

5. Электрическая печь по п. 1, в которой в нижней части электрокаменки установлен термостат для выключения размещенных в ней ТЭНов при достижении температуры 600-650 °С.