ТЕПЛОГЕНЕРАТОРНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к средствам для обогрева людей, животных, помещений в качестве источника теплоты (RU 57070 U1, МПК H05B 3/14, 2006,01, Бюл №27, 2006).
Известен теплоизлучающий строительный материал, (RU 87596 U1, МПК H05B 3/14, 2006.1, Бюл. №28, 2009 г.), взятый в качестве аналога и содержащий отделочный лист заданного размера, на котором со стороны, противоположной лицевой, закреплен в заводских условиях плоский лучистый нагревательный элемент, при этом на лицевой стороне теплоизлучающего отделочного материала нанесена разметка его к каркасу потолка.
В теплоизлучающем строительном отделочном материале в качестве плоского лучистого нагревательного элемента использован пленочный электронагреватель с инфракрасным спектром излучения.
Конструкцией данного материала предусмотрены отражатель и теплоизоляция, которые, в некоторой степени, ограничивают распространение теплоты теплопроводностью.
Недостатком является то, что в данном решении не создан механизм отражения лучистого теплового потока. Предусмотренный в конструкции отражатель укладывается непосредственно на электронагреватель и, приобретая ту же температуру, что и нагреватель, сам становится излучателем теплового потока, направляя его вверх через теплоизолятор. Данный строительный материал, выбранный нами в качестве аналога, решает задачу снижения трудоемкости монтажных работ, но распространение инфракрасного теплового потока остается двухсторонним: как вниз, так и вверх.
Недостаток данного строительного материала частично ликвидирован решениями, предусмотренными патентом на полезную модель №100351, МПК H05B 3/20 (2006, 1), H05B 3/86 (2006,01), «Плоский электронагреватель». В нем отражатель отделен от пленочного электронагревателя теплоизолятором. Это исключает передачу теплоты от поверхности пленочного нагревателя непосредственно на отражатель. Таким образом, теплоизолятор расположен между пленочным электронагревателем и отражателем. Плоский электронагреватель принят нами в качестве прототипа.
Такое расположение теплоизолятора препятствует повышению эффективности использования электрической энергии за счет формирования процесса излучения теплового потока в одну сторону.
Повышение эффективности достигается формированием механизма отражения обратного теплового потока от поверхности отражателя, однако потенциал повышения энергетической эффективности в прототипе не используется полностью.
Целью полезной модели является повышение энегетической эффективности за счет подбора материала для излучающей поверхности пленочного электронагревателя, формирующего тепловой поток с его нижней части.
Теплогенераторный модуль содержит пленочный электронагреватель с мягким инфракрасным спектром излучения, отражатель и расположенный между ними теплоизолятор, но в отличие от прототипа на внешней нижней поверхности пленочного электронагревателя закреплен материал с повышенным коэффициентом излучения.
0
В соответствии с законом Стефана-Больцмана (В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сухомел «Теплопередаче», М., 1978 г., с.5) всякое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (-273°C) излучает тепловой поток. Плотность потока идеального излучателя Е определяется соотношением
где ε - коэффициент теплового излучения;
Т - температура излучателя в градусах Кельвина.
В практических расчетах ε называют степенью черноты излучателя и определяют экспериментально.
max
В литературе, например в (А.Мачкаши, Л.Банхиди «Лучитсое отопление» М., Строиздат, 1985, В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сухомел «Теплопередача» М., 1978) приводится количественные показатели степени черноты ε различных материалов при излучении по нормам поверхности. Так, в (Мачкаши, Л.Банхиди «Лучистое отопление» с.19-20) дана таблица значений ε для различных материалов, которое меняется в пределах ε=0,030-0,057 (для алюминия), ε=0,96-0,98 (для черного лака). Как видим, подбор материала излучающей поверхности с максимальной степенью черноты ε является дополнительным резервом повышения энергетической эффективности источника лучистой теплоты.
max
В заявляемой полезной модели предлагается покрыть излучающую поверхность материалом с максимальной степенью черноты ε, например, серой матовой бумагой с ε=0,92-0,94.
Пленочные электронагреватели массового изготовления имеют излучающую поверхность из алюминия ε=0,030-0,057, из оксадированного свинца ε=0,281.
Как видим, в нашем случае предлагается установку материала на излучающую поверхность материала в котором ε в 3-5 раз больше, чем в известных пленочных электронагревателях.
На фиг.1 представлена схема устройства теплогенераторного модуля, на фиг.2 изображена схема формирования теплового потока теплогенераторного модуля. Как видно в отличии от прототипа, включающего пленочный электронагреватель - 1, теплоизолятор - 2 и отражатель - 3, предлагаемый теплогенераторный модуль снабжен элементом 4 - слоем материала, обладающего повышенной излучающей способностью ε.
тм
Схема формирования теплового потока в предлагаемом устройстве представлена на фиг.2. На данной схеме в процессе формирования теплового потока Eзадействованы поверхности пленочного электронагревателя 1, поверхности отражателя 3 и поверхность слоя материала 4, обеспечивающего отличие предлагаемого устройства от прототипа.
Теплогенераторный модуль работает следующим образом.
тп
1
2
Включенный в электрическую сеть пленочный электронагреватель 1 нагревается до номинальной температуры. С его поверхности начинает выделяться теплота теплопроводностью и излучением. Теплопроводная составляющая q равномерно нагревает всю площадь пленочного электронагревателя, формируя внешнюю температуру излучающей поверхности нагревателя. Под влиянием достигнутой температуры формируется прямая составляющая теплового инфракрасного потока E и обратного теплового потока Е.
2
1
рез
Обратный тепловой поток Е, направленный в сторону поверхности отражателя 3, отражается последним в сторону прямого потока E и они складываются на нижней поверхности пленочного электронагревателя, образуя поток Е. До сих пор процесс формирования такой же, как и в прототипе.
рез
тм
рез
Полученный тепловой поток Е достигает элемента 4 и проникая через слой материала, обладающего повышенной излучающий поверхности, увеличивается в ε раз, т.е. Е=ε×Е.
Техническим результатом полезной модели является получение увеличенного в 3-5 раз теплового потока.