ПЕЧЬ БЫТОВАЯ

Полезная модель относится к бытовому отопительному оборудованию, преобразующему энергию горения топлива в тепловую.
Известно множество дровяных малогабаритных отопительный печей, так называемых буржуек. Так в патенте РФ 2290567 [Патент на изобретение РФ №2290567, опубл. 27.12.2006] описана переносная печь, изготовленная из листового железа с камерой сгорания топлива, топочной дверью с поддувальным отверстием, и с дроссельным регулятором поступления воздуха. Печь обладает пониженной пожароопасностью, т.к. в ее дымовой трубе установлена поворотная перегородка, позволяющая регулировать процесс горения с переходом на режим беспламенного горения, снижающий температуру нагрева стенок печи. Эта и другие известные печи позволяют нагреть помещение и приготовить пищу. Они не предназначены для выполнения дополнительной функции - выработки электроэнергии.
Известна печь-гибрид SCORE [с информацией можно ознакомится в сети Интернет по адресу: http://www.hi-mind.info/technology/detail24.html]. Этот прибор, кроме нагревательной твердотопливной печи, имеет в своем составе термоакустический двигатель и термоакустический холодильник. Конструкция содержит два блока газонаполненных трубок, соединяющих попарно четыре теплообменника. Один из блоков получает тепло от печки и преобразовывает его в колебания: нагрев и охлаждение разных концов трубок вызывает резонанс акустических колебаний газа внутри. Между этими двумя блоками в SCORE встроен генератор электричества, питающийся за счет части энергии акустических колебаний. Такая печь имеет расширенные функциональные возможность - выработка электроэнергии. Основным недостатком конструкции является ее сложность.
В качестве прототипа выбрана отопительно-варочная печь по патенту РФ 2172448 [патент на изобретение РФ 2172448, опубл. 20.08.2001]. Печь имеет корпус с камерой сгорания топлива, топочной дверью и поддувальным отверстием. В верхнюю часть топочной камеры встроен термоэлектрический генератор (ТЭГ), его нижняя поверхность с горячими спаями опущена внутрь топочной камеры, а холодные спаи охлаждаются водой, циркулирующей по термосифонному контуру, снабженному аккумулирующим баком. Горячие спаи ТЭГ защищает от перегрева термостабилизирующее покрытие. Основным недостатком устройства является его громоздкость, определяемая аккумулирующим баком объемом несколько десятков литров. В противном случае вода, охлаждающая холодный спай будет быстро нагреваться, что приведет к снижению КПД устройства в процессе одного цикла топки. Кроме того, термостабилизирующее покрытие не обеспечивает надежную защиту горячих спаев при долговременной интенсивной топке печи, использовании высококалорийного топлива, а так же тех случаев, когда перехода в режим медленного, но длительного горения не происходит.
Поэтому конструкция, при которой ТЭГ находится внутри топочной камеры, имеет низкую надежность, недолговечна и не отличается экологической чистотой.
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала средств, а именно создание новой конструкции печи, обеспечивающей дополнительную функцию - выработку электроэнергии, при относительно несложной конструкции и минимальных габаритах.
Поставленная задача решается тем, что бытовая печь имеет корпус с камерой сгорания топлива, топочной дверью и поддувальным отверстием, и снабжена, по меньшей мере, одним термоэлектрическим генератором. От прототипа печь отличается тем, что имеет термоэлектрический генератор закрепленный на стенке корпуса снаружи. ТЭГ снабжен средством, обеспечивающим конвективное охлаждение холодных спаев в окружающую воздушную среду, и имеет разъем для подключения внешних приборов. Предпочтительной является установка холодных спаев ТЭГ на радиаторах, ребра которых ориентированы в вертикальном направлении.
Термоэлектрический генератор может быть снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой генератором.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации применительно к бытовой отопительно-варочной малогабаритной печи.
Пример реализации иллюстрируется Фигурой, на которой схематично представлена заявляемая печь. Печь, предназначенная для отопления помещений, и работающая на любом твердом топливе (дрова, уголь, торф, топливные брикеты) имеет металлический корпус 1, топочную дверь 2, варочную поверхность 3, поддувальное отверстие с зольником 4. Снаружи на стенках корпуса 1 закреплен один, или предпочтительно два, термоэлектрических генератора 5, снабженные разъемом для подключения внешних электроприборов (на Фигуре не показан), например, электроламп, зарядных устройств, и т.д.
ТЭГ, как любой прибор, работа которого основана на эффекте Зеебека, имеет термоэлектрические генераторные модули с горячими и холодными спаями. Термоэлектрический генератор устроен так, что его горячие спаи ориентированы в сторону стенки корпуса, и установлены с учетом минимизации тепловых потерь. При этом могут иметь место средства, обеспечивающие регулирование теплового потока, проходящего через горячие спаи модулей. Холодные спаи установлены на радиаторах, ребра которых ориентированы вертикально. Внутри ТЭГа может быть установлен вентилятор, питаемый напряжением, вырабатываемым самим ТЭГом (вентилятор собственных нужд). Использование вентилятора обеспечивает повышение интенсивность охлаждения холодных спаев, а также улучшает теплообмен в отапливаемом помещении.
Печь эксплуатируется обычным образом - преобразует энергию горения топлива, например, дров в тепловую энергию. Ее стенки нагреваются, а, следовательно, нагреваются горячие спаи ТЭГов. Перепад температур между горячими спаями и холодными, установленными на радиаторе, приводит к выработке термоэдс. При использовании радиаторов с массивными ребрами, ориентированными вертикально, в каналах между ребрами проходят восходящие потоки воздуха, охлаждающие радиатор, а следовательно, холодные спаи модулей, что обеспечивает работоспособность ТЭГ. При выходе на режим выработки электроэнергии, обеспечивающий работу вентиляторов, они включаются, что приводит к повышению интенсивности охлаждения, повышению разности температур между спаями, а, следовательно, к повышению напряжения на выходе ТЭГ.
Испытания опытных образцов малогабаритных бытовых дровяных печей показали следующие энергетические характеристики (для двух ТЭГов) - напряжение на выходе генератора 12 В, мощность 60 Вт. Это позволяет использовать печь как источник питания электронных устройств, как зарядное устройство и т.д. Печь проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Она не требует использования оборудования для водяного охлаждения спаев, как прототипе, поэтому ее габариты минимально увеличены по сравнению с печью без дополнительного электрооснащения.