СКАМЬЯ (ЛАВКА, СТУЛ) С ПОДОГРЕВОМ
BENCH (SETTLE, CHAIR) WITH HEATING

Область техники
Изобретение относится относиться к области труда и отдыха человека и может быть использовано для повышения производительности труда и повышения комфорта условий труда и отдыха, при пониженной температуре воздуха. Также повышает мобильность граждан в зимнее время (обогреваемые остановки) и здоровье граждан - т.к. люди больше проводят на свежем воздухе зимой, что особенно актуально для семей с маленькими детьми, и очень актуально для пожилых людей.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известно техническое решение, описанное в заявке Японии №JP 2001336774, представляющее собой скамейку с электрическим нагревательным элементом. Недостатком данного технического решения является использование ровной сплошной поверхности, которая приводит к скоплению мусора, листьев и грязи. В отличии от не нагреваемых уличных скамеек, у которых делают полости между досками посадочного места.
Имеется техническое решение (Заявка №KR 200428343), представляющее собой поверхность с канавками и нагревательным элементом, с элементом включения/выключения на поверхности, нагревательный элемент представлен в виде пластины расположенной внутри поверхности и проводов нагрева, расположенных в канавках поверхности, так же устройство содержит контролер температуры и источник электроэнергии. Недостатками данного устройства являются сложность ремонта и демонтаж нагревательного элемента, а так же скапливание мусора на посадочном месте.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, принятому за прототип, является техническое решение (Патент РФ на полезную модель №179202), включающее посадочное место, собранное из нагреваемой доски из древесно-полимерного композита, внутри которой размещен нагревательный элемент, приклеенный снизу доски, под заземленным токопроводящим клеем, силиконовым теплопроводным герметиком, под нагревательным элементом установлены теплоотражающие пленки, закрытые снизу доской или фанерой и страховочного короба, прилепляемого снизу к нагреваемой доске, внутри которого плотно прижат к нижней стороне нагреваемой доски утеплитель, накрытый пароизоляционной и теплоотражающей пленкой, причем нагревательный элемент в нагреваемой доске подключен к термореле с датчиком температуры через понижающий трансформатор, которые находятся в страховочном коробе.
Недостатками данного устройства являются скапливание мусора и воды на поверхности посадочного места и невозможность использования на открытом воздухе, а только под навесом.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение надежности скамейки и сокращение времени на нагрев посадочного места.
Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что нагревательный элемент расположен так, что посадочная поверхность нагревается, в том числе за счет конвекции и на поверхности посадочного места не скапливается мусор и вода.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что предложена скамья (лавка, стул) с подогревом, включающая посадочное место, собранное из нагреваемой доски, нагревательный элемент, расположенный снизу досок посадочного места, теплоотражательный элемент, установленный снизу нагревательного элемента, страховочный короб, термореле с датчиком температуры и понижающий трансформатор при этом посадочное место выполнено из досок, расположенных на расстоянии 3-10 мм, высота досок в 3-15 раз больше расстояния между досками, теплоотражательный элемент размещен под углом 3-15 градусов, спускаясь от переднего края посадочного места к спинке.
В предпочтительном варианте:
- в задней части скамейки расстояние между краем посадочного места и краем отражающего экрана закрыто установленной заслонкой;
- нагревательный элемент расположен волнообразно так, что он пересекает все доски посадочного места несколько раз, создавая конвекционный эффект;
- посадочное место покрыто антивандальным покрытием Stayclean;
- устройство содержит дополнительные нагревательные элементы, установленные на боковых стенках досок посадочного места в расстояниях между ними;
- в нижней части боковин досок посадочного места установлены выступы.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что:
- заявленная конструкция скамейки не скапливает мусор, грязь, листья на поверхности посадочного места;
- специально сделанные узкими щели между обогреваемыми досками посадочного места сокращают до минимума поток холодного атмосферного воздуха через щели посадочного места скамейки;
- ремонт и замена нагревательного элемента возможны без замены посадочного места;
- возможна уборка оставшегося на теплоотрожающем элементе мусора;
- вода стекает по теплоотражающему экрану.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 изображение предлагаемой скамьи сбоку, цифрами обозначены:
1 - Каркас;
2 - Доска;
3 - Теплоотражающий элемент;
4 - Нагревательный элемент
На фиг. 2 изображен вид предлагаемой скамьи сверху, где цифрами обозначены:
1 - Каркас;
2 - Доска;
3 - Теплоотражающий элемент;
4 - Нагревательный элемент
На фиг. 3 приведен вид скамьи спереди, с вариантом размещением трансформатора - на столбе, где цифрами обозначены:
1 - Каркас;
2 - Доска;
3 - Теплоотражающий элемент;
5 - Трансформатор
6 - Кабель
7 - Столб
На фиг. 4 изображен вид предлагаемой скамьи сверху с альтернативным вариантом размещения теплового элемента, где цифрами обозначены:
1 - Каркас;
2 - Доска;
3 - Теплоотражающий элемент;
4 - Нагревательный элемент
Осуществление изобретения Ниже приведен пример конкретного выполнения устройства, который не ограничивает варианты его исполнения.
Скамья с подогревом Фиг. 1-4 представляет из себя цельносварной или скрученный крепежными элементами металлический каркас 1, с жестко крепящимися к нему сидением (посадочным местом) и спинкой, сделанные из деревянных досок 2 или древесно-полимерного композита. Снизу к посадочному месту жестко крепится конвекционный нагревательный элемент 4, подключаемый проводами к трансформатору 5 фиг 3, который располагается на удалении от скамейки в недоступном для посторонних месте. В самом низу скамейки, под нагревательным элементом, располагается теплоотражающий элемент 3. Вместо скамьи может использоваться конструкция лавки или стула.
Каркас скамейки 1 может быть представлен любым каркасом обычных уличных скамеек и может быть выполнен из жестко скрепленных стальных трубок (или из другого материала), квадратного, прямоугольного или круглого сечения. Оптимальный размер сечения от 30 до 130 мм., оптимальная толщина - 2-13 мм. Может представлять собой 3 жестко соединенные такими же трубками h-образные фигуры. Одна центральная фигура соединена с 2-мя боковыми фигурами 6 трубками (по 3 трубки с каждой стороны фигуры: боковой, серединной и верхней). Боковая и серединная трубки, представляют из себя, каркас посадочного места, боковая и верхняя - каркас спинки. Вниз от боковой и серединной трубок отходят от 2 до 4 пар ножек, размещающихся на выровненном грунте, которые могут дополнительно закрепляться уходящими в землю анкерными болтами (на фигурах не показано) для повышения устойчивости скамейки. Конец ножек, как правило, делается с плоской закрывающей частью в 3-5 раза большего диаметра, чем размер самих ножек.
Сверху, вдоль всего каркаса - на посадочном месте и на спинке - размещаются доски 2, толщиной 70-140 мм., высотой 9-30 мм. Расстояние между досками - 3-10 мм. Доски крепиться к каркасу крепежными элементами (на фигурах не показаны). Меньшее расстояние между досками относительно обычных парковых скамеек, где расстояние от 9 мм до 25 мм., а также более продолговатые вниз доски относительно обычных парковых скамеек высота досок как минимум в 2 раза, а в наилучших вариантах в 3-15 раз больше расстояния между досками это - обеспечивает меньшую продуваемость ветром между досок, и, как следствие, сидящих человек не мерзнет и больше греется от теплой поверхности доски последние греются от конвекционного эффекта, создаваемого обогревательным элементом. Доски 2 покрываются специальным защитным составом - антивандальное покрытие STAYCLEAN (или другим покрытием аналогичным по действию), отталкивающим воду, тем самым оставляя посадочное место сухим, а также не дает оставлять надписи баллончиком или маркером.
В скамейках, предназначенных для неохраняемых пространств, на которых администрация данных мест не имеет возможности постоянно ограничивать доступность для лиц без определенного жительства засыпать на скамейках, Глубина посадочного места составляет 300-460 мм., а спинка сделана вертикально или почти вертикально, что препятствует возможности спать на скамейке лежа без упора руками в грунт. Высота спинки может варьироваться от 350 до 500 см. Длина скамейки также варьируется от 1500 до 2000 мм.
Нагревательный конвекционный элемент 4 выполнен в виде ленты, либо отдельных прутов / композиции нагревательных элементом в соединительных материалов шириной 70-140 мм. (совпадающей по ширине с устанавливаемыми досками), толщиной 2-5 мм., размещающейся под каждой доской, либо в предпочтительном варианте, пересекая доски посадочного места по всей его площади. Выполнен из специального теплопроводящего, устойчивого к большим температурам пластика, либо другого материала, с проложенным внутри углеродным волокном, либо металлическим материалом, либо композитным нагревательным элементом. Крепится нагревательный элемент к посадочному месту с помощью U-образных металлических креплений, расположенных вдоль всего элемента с шагом от 5 см., обеспечивая его надежную фиксацию, но при этом, не давая соприкасаться с поверхностью досок посадочного места, для создания конвекционного эффекта нагрева. На концах нагревательный элемент имеет выходы для подключения электрических проводов. Дополнительно нагревательный элемент имеет встроенный датчик температуры и автоматический регулятор мощности (на фигурах не показаны), для контроля степени нагрева в зависимости от температуры окружающей среды. Работает нагревательный элемент от напряжения 24 В либо другого сниженного напряжения, относительно напряжения сети (например, 12, 36, 54 вольт и др.), производимого трансформатором, подключаемым с помощью электрических проводов. Провода от трансформатора до скамейки прокладываются по улице, как правило, в гофротрубе, При этом расстояние от трансформатора до скамейки может быть до 800 м. В зависимости от расположения трансформатора, провода могут заходить в скамейку снизу (с грунта) через ножку, либо сверху (со стены или столба) через спинку. При работе нагревательный элемент осуществляет нагрев, как досок, так и холодного воздуха, который из-за нагрева движется вверх, к верхней части посадочного места в свою очередь, нагревая посадочное место скамьи и самые важные части тела сидящих на скамейке людей.
Под нагревательным элементом располагается отражающий экран-теплоотражающий элемент 3, который представляет из себя металлическую пластину к приклеенным к ней отражающим элементом -полированной алюминиевой фольгой, толщиной 7-14 мм, нанесенной на вспененный полиэтилен, толщиной 2-10 мм. Отражающий экран полностью закрывает нижнюю часть скамьи, размещается под углом 3-15°, спускаясь от переднего края посадочного места к спинке. Экран крепится к каркасу с помощью болтов (на фигурах не показано). Расстояние между отражающим экраном и задней частью посадочного места, может быть закрыто заслонкой (на фигурах не показана), заслонка может быть зафиксирована на болтовых соединениях либо установлена на петлях с возможностью открытия.
Таким образом, отражающий экран выполняет сразу несколько функций:
1. Является фактором дополнительной защиты обогревательного элемента от доступа к нему посторонних.
2. Отражает тепловые волны, идущие от обогревательного элемента, и концентрирует их на посадочном месте, препятствует потере тепла и создает тепловое сопротивление.
3. Угол в 2-15 градусов выводит позволяет воде снегу и прочим элементам скатываться из конструкции лавочки, не давая ей скапливаться.
Дополнительный вариант усиления эффективности обогрева за счет снижения теплопотерь - вставка затыкающих щели лент/прутов внизу каждой из щелей между досками 2 для снижения задува холодного атмосферного воздуха в узкие щели между досками посадочного места скамейки. Для этого в нижней части досок, по бокам с правой и с левой частей посадочного места скамейки узкие щели дополнительно сужаются выступами (на чертежах не показаны), последние могут быть выполнены обычной наваркой металла по краям щелей либо установкой крепежей.
Когда очень холодно или сильный ветер, создающий слишком сильный задув холодного воздуха в узкие щели, в нижнюю часть в каждой из щелей вставляется лента / прут длинной равной длине посадочного места, шириной равно ширине щели. Сужение щели по бокам посадочного места скамейки удерживает такие заслонки от падения - закрепляет их в нижней части щелей, закрывая щели от продува холодного воздуха. Такие закрывающие щели ленты / пруты являются съемными - и если в щели забивается мусор грязь или снег, ленты снимаются мусор падает вниз, и далее ленты могут быть вставлены назад.
Трансформатор представляет собой преобразователь напряжения из 220 В в 24 В, с воздушным охлаждением, размещающийся в металлическом коробе, со степенью защиты IP54 (при размещении в помещениях), либо IP65 (при размещении на улице). Подключается трансформатор к любому источнику переменного тока 220 В в случае питания электричеством от стандартной электрической сети, или к источнику тока любого другого напряжения при помощи силового кабеля. Размещаться может как в помещениях, исключающих доступ к нему посторонних, так и на улице. В случае размещения на улице трансформатор как правило размещается на столбах или стенах на высоте больше 200 см., также исключающих доступ к нему посторонних. Либо в любых других местах, желательным но не обязательным (необязательным - в связи с достаточным урочнем защиты даже при доступе посторонних) свойством - недоступности для посторонних
Возможна реализация альтернативных вариантов размещения обогревательного элемента:
Альтернативный вариант 1. Дополнительно к основному варианту размещения нагревательного элемента, выполненного в виде плоского ленты 3-5 мм. толщиной, по ширине - 70-140 мм., размещающейся под каждой доской с помощью U-образных креплений, такой же нагревательный элемент дополнительно может размещаться по бокам каждой доски во внутренних щелях (за исключением 2-х внешний сторон досок, располагающихся по краями скамейки), ширина обогревательного элемента равняется или меньше (если меньше, то обогревательный боковой элемент расположен в верхней части щелей досок) высоте доски и составляет как правило 9-70 мм. Этот вариант дополнительного размещения обогревательного элемента способствует нагреву воздуха в щелях, который за счет конвекции поднимается вверх таким образом сидящие посетители получают тепло не только от твердой поверхности посадочного места но и от поступающего теплого воздуха щелей посадочного места.
Альтернативный вариант 2. Нагревательный конвекционный элемент выполнен в виде металлической трубки продолговато-волнообразной формы, с проложенным внутри углеродным волокном, либо другим нагревающим материалом. Нагревательный элемент расположен в виде трубки свернутой в спираль, проходящую через поверхность посадочного места, в том числе через щели между досками, и на концах соединяется с электрическими проводами, для подключения ее к электрической цепи. Нагревательный элемент размещается под посадочным местом, вдоль всей его длины, тем самым обеспечивая нагрев всей поверхности посадочного места. Крепиться обогревательный элемент к посадочному месту может с помощью U-образных металлических креплений, расположенных вдоль всего элемента с шагом 2-25 см., обеспечивая его надежную фиксацию, но при этом, не давая соприкасаться с поверхностью, для создания конвекционного эффекта нагрева.
Посадочное место сделано из широких досок, толщиной 7-14 см. с расстоянием между досками 0,3-1 см (это ширина узких щелей между досками). Высота реек должна быть в 3-15 раз больше расстояния между досками. В предпочтительном варианте под посадочным местом и нагревательным элементом располагается экран, отражающий тепло на рабочую поверхность - посадочного места, не давая нагревать окружающий воздух, максимально повышая энергоэффективность. Посадочное место и спинка покрыты антивандальным покрытием Stayclean или аналогами, которое отталкивает воду и грязь и не дает возможность оставлять надписи на посадочном месте и спинке баллончиком или маркером! Конструкция сделана из противоударных материалов, обеспечивающих длительность службы. Само посадочное место может иметь как стандартную так и узкую форму 300-460 мм. (значительно уже аналогичных скамеек для исключения риска засыпания на скамейке бездомных и задремавших посетителей, и вертикально или почти вертикально установленную спинку, что позволяет комфортно сидеть на ней, но не дает возможность спать на скамейке). Специально устанавливаемый недалеко от скамейки понижающий трансформатор снижает напряжение внутри скамейки до 24 В или другого напряжения, что обеспечивает безопасность использование скамейки даже в случае теоретического соприкосновения посетителей с током для нагрева скамейки несмотря на защиту и изоляцию тока внутри скамейки от посетителей.
Устройство работает следующим образом:
Скамейка должна быть размещена на ровной поверхности на открытом воздухе или в помещении. После, определяется место размещения трансформатора. Он может быть размещен либо в помещении (поставляется в защитной коробе со степенью защиты IP54 и выше), либо на улице - на столбе или стене (поставляется в защитном коробе со степенью защиты IP65 или выше). От короба до скамейки идут провода (провода как правило для надежности размещаются в гофротрубе), либо по стене/столбу с заходом в заднюю часть скамейки, либо по земле, с заходом в заднюю ножку.
Для включения скамейки (приведения ее в рабочее состояние) необходимо подключить трансформатор к сети и перевести переключатель в режим включения. Выключение производится в обратном порядке - переключатель переводится в режим выключения и трансформатор отключается от электрической сети. Также конструкция скамейки может быть выполнена без выключателя - тогда выключать можно обычным выдергиванием розетки из сети. При включении трансформатора, происходит преобразование исходного тока из 220 В (или другого тока сети) в 24 В (или другое напряжение, которое ниже напряжения сети, обеспечивая дополнительную безопасность), который подается по проложенным проводам на нагревательный элемент скамейки. Нагревательный элемент методом конвекции нагревает поступающий к нему воздух, который, после нагрева стремится вверх, тем самым нагревая поверхность посадочного места и обеспечивая теплом сидящего на скамейке.
В зависимости от температуры окружающей среды, определяемой температурным датчиком, регулятор мощности (термореле) задает нужную температуру нагрева обогревательного элемента, для обеспечения комфортной температуры нагрева. Отражающий экран, располагающийся под нагревательным элементом, экранирует производимое тепло на поверхность посадочного места, тем самым препятствуя потери тепла, снижая количество потребляемой электроэнергии, для поддержания необходимой комфортной температуры и повышая энергоэффективность.
Строение скамейки и специальное защитное покрытие досок не позволяет воде скапливаться на посадочном месте. Защитное покрытие отталкивает воду, которая стекает через пространства между досками и выводится из лавки с помощью отражающего экрана.
Мелкий мусор и пыль удаляются с лавки аналогичным образом. Крупный мусор может убираться обычной механической чисткой.
При наличии установленной заслонки в задней части скамейки скопившийся на отражателе мусор убирается работником, для этого необходимо приподнять заслонку и стряхнуть мусор щеткой. Такая заслонка также может быть жестко закреплена к спинке скамейки для большей надежности.
При осуществлении ремонта, необходимо произвести отключение трансформатора от сети электропитания, а также подождать остывания обогревательного элемента, после чего можно производить замену необходимых частей и снова включить в сеть трансформатор.
При решении эксплуатации теплой скамьи только в холодное время, она может демонтироваться и убираться на хранение. Демонтаж происходит следующим образом - трансформатор отключается от электросети, от трансформатора отсоединяются идущие к скамейке провода, далее эти же провода отсоединяются от скамейки, и демонтируется сама скамейка. При повторном монтаже процесс повторяется в обратном порядке.
Таким образом, заявленное изобретение решает следующие основные проблемы, а именно:
- За счет использования теплоизоляции, для нагрева посадочного места до комфортной температуры достаточно 350-500 ватт/час в стандартных нерасширенных вариантах скамейки на 2-3 посадочных места;
- За счет возможности конвекционного нагрева, посадочное место обогревается за более короткий промежуток времени
Проблема скапливания грязи устраняется с помощью конструкции посадочного места - либо использование реек с отверстиями, и/или размещение посадочного места под углом 5-10°, для скатывания грязи, и/или скатывание воды и грязи по отражающему экрану, как принудительное, так и естественное.