ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к вентиляционной и отопительной технике, а именно, к конструкциям для обогрева и вентиляции воздуха в помещениях промышленных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых, жилых и других объектов. Конструкции обогревателя могут работать с использованием солнечной энергии или от электрической сети.
Известен вентилятор, проветривающий и подающий теплый воздух с использованием солнечной энергии. Конструкция вентилятора представляет собой две соединенные между собой последовательно со смещением коробчатые емкости с прозрачным покрытием, снабженные впускными и выпускными отверстиями, со вставленными в них трубами. Вентилятор имеет нагревательные пластины, установленные вертикально внутри указанных коробчатых емкостей на их задних панелях. Через верхнюю трубу и соответственно верхнюю часть устройства осуществляется приток свежего воздуха, через нижнюю - выпуск воздуха из помещения. Устройство крепится к наружной стене или иной поверхности помещения таким образом, чтобы концы верхней и нижней труб выходили в помещение, которое необходимо проветрить и обогреть. [Заявка KR 100795346 (В1), Int. Cl. F24F 7/00, F24F 7/04, F24F 7/08, F24F 7/10. Ventilator by using solar / JANG YOUNG KEUN [KR]; COLLEGE INDUSTRY COOPERATION G [KR]; 2008-01-17.] [1].
Конструкция известного вентилятора предполагает наличие большого количества элементов - пластин для аккумулирования солнечной энергии. Устройство выпускного отверстия требует дополнительного защитного устройства для предотвращения попадания в него осадков в виде дождя или снега, а также посторонних предметов.
Известен солнечный коллектор для нагрева вентилируемого воздуха, содержащий как минимум одну переднюю панель из прозрачного или полупрозрачного материала, заднюю панель и расположенный между ними воздухопроницаемый теплопоглотитель. Задняя панель коллектора проницаема для наружного воздуха. Коллектор имеет в верхней части выпускное отверстие для потока теплого воздуха, текущего по внутреннему пространству, ограниченному передней панелью и теплопоглащающим устройством [Заявка WO 03/048655, МПК F24J 2/28, F24F 7/10. Solar collector panel for heating ventilation air / CHRISTENSEN Hans Jorgen; заявл. 26.11.2002.] [2].
Известна конструкция солнечного коллектора, содержащая прозрачную или полупрозрачную переднюю панель, заднюю панель с отверстиями для притока воздуха, выпускное отверстие в виде трубы с расположенным в нем вентилятором. Солнечный коллектор содержит воздухопроницаемый теплопоглотитель и один или более фотогальванический элемент для обеспечения работы вентилятора [Заявка WO 2006/102891, МПК F24J 2/04, F24J 2/28, F24J 2/30. Solar collector panel / CHRISTENSEN Hans Jorgen; заявл. 24.03.2006.] [3]; [Патент US 7694672, МПК E04D 13/18, H01L 31/00. Solar collector panel for heating ventilation air / Hans Jorgen Christensen (DK); Опубл. 13.04.2010.] [4].
Указанные выше известные конструкции могут применяться в местностях с длительным периодом солнечного освещения при сравнительно небольших минусовых температурах наружного воздуха.
Техническим результатом полезной модели является снижение энергозатрат при повышении качества обогрева и циркуляции воздуха помещений в условиях длительного периода низких температур атмосферного воздуха.
Технический результат обеспечивает конструкция тепловентилятора, имеющего корпус, переднюю панель из прозрачного или полупрозрачного материала, заднюю панель с отверстиями для притока воздуха, выпускное отверстие в верхней части задней панели, в котором установлен выходящий наружу раструб, соединенный с расположенным внутри корпуса плоским воздухопроницаемым теплопоглотителем. Внутри раструба расположен один или более вентилятор. Внутри корпуса между передней панелью и воздухопроницаемым теплопоглотителем расположена солнечная фотоэлектрическая панель, с задней стороны которой через теплоабсорбирующую прокладку расположен нагревательный элемент в виде инфракрасной пленки. Между указанным нагревательным элементом и воздухопроницаемым теплопоглотителем расположен экран из светоотражающего и теплопоглощающего материала, например, фольги или тонкого листового металла.
Раструб снабжен гофрированной трубой для подачи нагретого воздуха в помещение. При достаточно большой протяженности гофрированной трубы внутри ее расположен дополнительный нагревательный элемент в виде инфракрасной пленки, закрепленной на внутренней поверхности гофрированной трубы. Дополнительный нагревательный элемент может быть закреплен на поверхности внутренней гофрированной трубы, вставленной в указанную выше гофрированную трубу.
Тепловентилятор снабжен блоком управления, содержащим клапан для контроля и регулирования потока воздуха, установленным на конце гофротрубы, расположенном внутри помещения, и регулятор температуры подаваемого воздуха.
Блоком питания для нагревательных элементов в виде инфракрасной пленки является сеть напряжением в 12 В или 220 В.
При отсутствии электроснабжения система может работать на энергопитании от внешней солнечной панели или от системы солнечных панелей с использованием аккумуляторной батареи с инвертором - розеткой в 220 В для использования потребителем избытка энергии.
Тепловентилятор предлагаемой конструкции может быть установлен на освещаемой солнцем стороне дома или на его крыше таким образом, чтобы обеспечить приток наружного воздуха через перфорированную заднюю панель и поступление в помещение потока свежего нагретого воздуха через гофрированную трубу.
Конструкция тепловентилятора иллюстрируется представленными чертежами.
Фиг.1 - поперечный разрез тепловентилятора.
Фиг.2 - схема установки тепловентилятора на кровле помещения.
Фиг.3 - схема энергоснабжения с использованием дополнительной солнечной батареи с аккумулятором.
Тепловентилятор 1 представляет собой плоский полый корпус, основанием которого является каркас 2 из листового металла или профиля, предпочтительно из алюминия, скрепленный металлическими клепками при помощи закладных элементов. Передняя панель 3 выполнена из прозрачного или полупрозрачного материала, например, поликарбоната, вставлена в специальные пазы каркаса 2 и укреплена уплотнительной резиной. Задняя панель 4, выполненная из перфорированной металлической пластины, прикреплена к каркасу 2 при помощи винтов. Внутри корпуса вдоль его расположена пластина теплопоглотителя 5 из воздухопроницаемого теплопоглощающего материала, фетра или войлока темного цвета. Пластина теплопоглотителя 5 делит внутреннее пространство тепловентилятора 1 на две части - канала для воздуха, пространство одного из них, прилегающего к задней панели 4, меньше другого.
На расстоянии от 2,5 до 10 см от передней панели 3, параллельно ей, расположена солнечная фотоэлектрическая панель (PV-панель) 6, таким образом, чтобы сверху ее, снизу и с боков были каналы для циркулирования потоков воздуха. С задней стороны солнечной фотоэлектрической панели 6 через войлочную прокладку 7, являющуюся теплоабсорбентом, расположен нагревательный элемент 8 в виде инфракрасной пленки. Между нагревательным элементом 8 и теплопоглотителем 5 расположен экран 9 из светоотражающего и быстро нагревающегося материала, например, фольги или металла. Экран 9 расположен с возможностью движения вдоль него потоков воздуха
В верхней части задней панели 4 расположено отверстие, вблизи которого установлены два и более вентилятора 10 разной мощности, например, 1,8 Вт и 0,6 Вт с напряжением 12 В. В отверстие вставлен металлический раструб 11, один конец которого плотно прикреплен к пластине теплопоглотителя 5. Вентиляторы 10 прикреплены к металлическому раструбу 11 при помощи закладных элементов. На металлический раструб 11 с помощью крепежного элемента в виде хомута надета гофротруба 12. При значительной протяженности гофротрубы 12, внутри ее расположена гофротруба 13, меньшего диаметра и закрепленная на поверхности гофротрубы 13 инфракрасная пленка в качестве дополнительного нагревательного элемента 14. Конец гофротрубы 12, выходящий в помещение, снабжен решеткой с клапаном для регулирования потока воздуха. Блок управления 15 и электропитания 16 тепловентилятора 1 расположены внутри помещения (Фиг.2).
Работа тепловентилятора осуществляется следующим образом.
Тепловентилятор 1 устанавливают на кровле или на наружной стене помещения на незатененных участках, ориентируя в южном, юго-восточном или юго-западном направлении. Через перфорированную заднюю панель 4 холодный воздух всасывается и, проходя через отверстия пластины теплопоглотителя 5, поступает в ту часть тепловентилятора 1, где расположены солнечная фотоэлектрическая панель 6, нагревательный элемент 8 в виде инфракрасной пленки и фольгирующий экран 9. Двигаясь по каналам между этими элементами, нагретый воздух поднимается вверх и поступает к вентиляторам 10, а от них проходит по гофротрубе 12 или по системе из гофротруб 12 и 13 и поступает в помещение. В дневное время нагрев поступающего воздуха может происходит от солнечного освещения и нагревательного элемента 8 или 8 и 15. При отсутствии солнца инфракрасная пленка, закрепленная на войлочной прокладке 7, нагревает экран 9, который отдает тепло окружающему воздуху. Солнечная фотоэлектрическая панель 6 обеспечивает работу вентиляторов 10. Поступающий по гофротрубам 12 и 13 теплый воздух дополнительно подогревается нагревательным элементом 14 в виде инфракрасной пленки.
Управление работой тепловентилятора осуществляют из помещения при помощи специального блока управления 15, включающего клапан для регулирования потока воздуха и его температуры. Электропитание для нагревательных элементов 8 и 14 (инфракрасной пленки) осуществляется от электросети дома. При отсутствии электроснабжения работа устройства может осуществляться через дополнительную солнечную фотоэлектрическую панель 6' с использованием аккумулятора в соответствии со схемой, приведенной на Фиг.3.
6
Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачной стенкой и плоский теплопоглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, в котором выполнены углубления для образования закрученных воздушных потоков [Патент 2044227 РФ, МПК F24J 2/22. Солнечный воздухонагреватель / Гачечиладзе И.А. и др. - №93012843/06; заявл. 11.03.1993; опубл. 20.09.1995.] [5].
Известный воздухонагреватель малоэффективен при недостаточном солнечном освещении. Из-за особенностей конструкции его установка требует значительной площади.
Известен тепловентилятор для обогрева жилых и иных помещений. Устройство содержит корпус, имеющий сетчатый вход и выход, установленные в корпусе вентилятор и нагревательные элементы [Патент 2201557 РФ, МПК F24H 3/04. Тепловентилятор / Крутоверцев И.Т., Елисеев В.Г.; заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П.Бармина". - 2001112157/06; заявл. 07.05.2001; Опубл. 27.03.2003.] [6].
Известный тепловентилятор неэкономичен из-за потребления значительного количества электрической энергии.
5
Известна конструкция солнечного воздухонагревателя, содержащая корпус с прозрачным покрытием и плоский теплопоглотитель с отверстиями для прохода нагреваемого воздуха, установленный так, что делит пространство корпуса на подающий и отводящий каналы [Патент 2009410 РФ, МПК F24J 2/28. Солнечный воздухонагреватель / Гуцу А.И. и др. - №5003529/06; заявл. 09.10.1991; опубл. 15.03.1994.] [7].
Работа воздухонагревателя малоэффективна из-за неучета особенностей конвекции воздушных потоков.
Техническим результатом варианта полезной модели является как и в варианте первом снижение энергозатрат при повышении качества обогрева и циркуляции воздуха помещений в условиях длительного периода низких температур атмосферного воздуха.
Технический результат обеспечивает конструкция тепловентилятора, имеющего полый корпус, переднюю панель из прозрачного или полупрозрачного материала, заднюю панель, вентиляторы, плоский воздухопроницаемый теплопоглотитель, расположенный в корпусе с образованием каналов для воздуха Верхняя и нижняя панели имеют отверстия для воздуха (выполнены перфорированными). Внутри корпуса вдоль его установлены пластины из светопрозрачного материала с образованием каналов для потоков воздуха. На указанных выше пластинах расположены нагревательные элементы в виде инфракрасной пленки. Между пластинами с нагревательными элементами расположен экран из светоотражающего и теплопоглощающего материала, например, фольги или тонкого листового металла. Вентиляторы расположены в нижней части корпуса. Тепловентилятор снабжен кабелем и вилкой для включения в электросеть.
Тепловентилятор, выполненный по второму варианту может работать от сети напряжением в 12 В или 220 В. При отсутствии электроснабжения Тепловентилятор может работать от установленной снаружи здания солнечной панели или от системы солнечных панелей. (Фиг.3). При работе тепловентилятора от сети напряжением 12 В, инвентор исключается из схемы.
Конструкция предлагаемой модели тепловентилятора поясняется чертежами.
Фиг.4 - представлен поперечный вертикальный разрез.
Фиг.5 - внешний вид тепловентилятора. (Фотография)
Тепловентилятор Г представляет собой корпус-каркас 2 из металла, предпочтительно из алюминия, в виде плоского параллелепипеда с передней панелью 3 из прозрачного или полупрозрачного материала, например, поликарбоната. Задняя панель 4 выполнена сплошной. Верхняя и нижняя панели 18 и 18' имеют перфорацию для свободного притекания окружающего воздуха и его выпуска уже нагретым. Внутри корпуса на небольшом расстоянии, (от 2 до 7 см) от задней панели 4 вдоль его расположена пластина теплопоглотителя 5 с отверстиями для потоков воздуха из теплопоглощающего материала, фетра или войлока темного цвета. Внутри корпуса - каркаса 2 расположены вдоль пластины 17 из прозрачного или полупрозрачного материала, например, поликарбоната, на которых уложены нагревательные элементы 8 в виде инфракрасной пленки. Между пластинами 17 с нагревательными элементами 8 расположен экран 9 из светоотражающего и теплопоглощающего материала, например, фольги или тонкого листового металла. Пластины 17 и светоотражающий экран 9 расположены таким образом, что создают вертикальные воздушные каналы для потоков воздуха. Вентиляторы 10 расположены в нижней части корпуса.
Работа тепловентилятора по второму варианту может происходить при наличии электропитания в 220 В или 12 В. В этом случае охлажденный воздух нагреваемого помещения поступает через нижнюю панель 18', проходит по каналам между нагревательными элементами 8, экраном 9 и нагретым вытекает при помощи вентиляторов 10 в помещение через верхнюю панель 18, постепенно повышая температуру помещения до необходимой температуры. Нагрев поступающего воздуха может происходить от солнечного освещения.
При отсутствии электропитания тепловентилятор работает также с использованием солнечной энергии в соответствии со схемой, приведенной на. Фиг.3. Дополнительная солнечная фотоэлектрическая батарея 6' устанавливается снаружи на солнечной стороне и через аккумуляторную батарею с инвертором поставляет электроэнергию для питания тепловентилятора 1'.
Использование предлагаемых тепловентиляторов позволяет значительно экономить электроэнергию или обходиться без нее. Эффективно циркулируя и согревая воздух помещения и предметы, находящиеся перед ним, стены, тепловентиляторы создают комфортную температурную среду помещения, активно проветривая или обеспечивая циркуляцию воздуха в помещении.
Применение в тепловентиляторах инфракрасного излучения оказывает благотворное влияние на организм человека. Инфракрасные волны отличаются эффективным лечебным действием при кожных заболеваниях, улучшают обмен веществ, способствуют кровообращению в организме, согревают и поддерживают температуру нашего тела, освежают воздух в помещении, обладают уникальным косметическим эффектом.
Тепловентиляторы просты в изготовлении, безопасны и надежны при эксплуатации. Они достаточно компактны, имеют небольшие размеры и оптимальный по форме внешний вид, позволяющий вписать их в любой интерьер. Установка их не требует больших площадей.
Тепловентиляторы предлагаемой конструкции являются энергосберегающими, потребляющими небольшое количество электрической энергии или использующими солнечную энергию для своей эффективной работы. Они позволяют обеспечить значительную экономию потребления традиционных энергоносителей.
Источники информации
1. Заявка KR 100795346 (В1), Int. Cl. F24F 7/00, F24F 7/04, F24F 7/08, F24F 7/10. Ventilator by using solar / JANG YOUNG KEUN [KR]; COLLEGE INDUSTRY COOPERATION G [KR]; 2008-01-17.
2. Заявка WO 03/048655, МПК F24J 2/28, F24F 7/10. Solar collector panel for heating ventilation air / CHRISTENSEN Hans Jorgen; заявл. 26.11.2002.
3. Заявка WO 2006/102891, МПК F24J 2/04, F24J 2/28, F24J 2/30. Solar collector panel / CHRISTENSEN Hans Jorgen; заявл. 24.03.2006.
4. Патент US 7694672, МПК E04D 13/18, H01L 31/00. Solar collector panel for heating ventilation air / Hans Jorgen Christensen (DK); Опубл. 13.04.2010.
6
5. Патент 2044227 РФ, МПК F24J 2/22. Солнечный воздухонагреватель / Гачечиладзе И.А. и др. - №93012843/06; заявл. 11.03.1993; опубл. 20.09.1995.
6. Патент 2201557 РФ, МПК F24H 3/04. Тепловентилятор / Крутоверцев И.Т., Елисеев В.Г.; заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина". - 2001112157/06; заявл. 07.05.2001;.Опубл. 27.03.2003.
5
7. Патент 2009410 РФ, МПК F24J 2/28. Солнечный воздухонагреватель / Гуцу А.И. и др. - №5003529/06; заявл. 09.10.1991; опубл. 15.03.1994.