ЯЧЕЙКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
CELL OF ENERGY-SAVING HEATING ELEMENT

Изобретение относится к области электротехники, а в частности, к электрическим приборам и устройствам, используемым в холодное время года для отопления бытовых и производственных помещений, а также салонов и кабин подвижного состава пассажирского и индивидуального транспорта.
Известен нагревательный элемент, содержащий узел нагревательного тела, включающий в себя нагревательный элемент, элемент электрода, наложенный на нагревательный элемент, изолирующий лист и радиатор (RU 2435335 С1 27.11.2011).
Недостатком известной конструкции является то, что форма и малая масса радиатора при естественной и принудительной конвекции способствуют значительному охлаждению нагревательных элементов, следствием чего является высокое потребление устройством электрической энергии.
Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств -нагревательных приборов.
Техническим результатом изобретения является создание электроотопительных устройств, позволяющих, значительно (от 4 до 10 раз) экономить потребляемую электроэнергию при аналогичной теплоотдаче по сравнению с существующими устройствами (бытовыми конвекторами, отопителями салонов трамваев и троллейбусов и т.п.).
Технический результат достигается, что ячейка нагревательного элемента содержит радиаторы с теплопередающими поверхностями и основаниями, размещенные между последними электроды и нагревательные элементы, при этом нагревательные элементы выполнены в виде терморезисторов, установленных между электродами, а между основаниями радиаторов и электродами выполнены электроизоляционные слои.
Теплообменная поверхность может быть выполнена в виде конусных штырей, установленных рядами в шахматном порядке.
Теплообменная поверхность может быть выполнена в виде ребер.
Электроизоляционные слои могут быть выполнены из слюды или высокотемпературной эмали (лака).
Ячейка может быть снабжена стягивающими элементами в виде зажимов или винтовых соединений.
На фиг.1 представлен общий вид нагревательного элемента.
На фиг.2 - вид элемента сбоку.
Электронагревательный элемент, в зависимости от конструкции и требованию по тепловой отдаче, предъявляемых к конкретному отопительному устройству, собирается из ячеек, имеющих между собой параллельное электрическое соединение. Причем, он может состоять как из одного, так и нескольких рядов соединенных между собой ячеек.
Ячейка электронагревательного энергосберегающего элемента состоит из двух металлических радиаторов 1 и 2, изготовленных из алюминия силумина, меди или стали. Основание радиатора может иметь толщину от 1,5 мм до 6,0 мм. Теплоотдающая поверхность радиатора может иметь ребристую или штыревую игольчатую форму. Плоские поверхности радиаторов и соприкасающиеся с ними поверхности электродов 3 и 4 разделены электроизоляционным слоем 5 и 6, выполненным из слюды или высокотемпературной эмали (лака). С помощью электродов 3 и 4 электрическое напряжение подводится к терморезистору 7, материал которого имеет положительный коэффициент электрического сопротивления (РТС-резистор или позистор). Вся конструкция стягивается с помощью специальных зажимов или винтовыми соединениями, обеспечивающими надежный контакт между электродами 3 и 4 и электродами терморезистора 7. Гидроизоляция ячейки обеспечивается с помощью высокотемпературного герметизирующего материала 8.
Например, ячейка электронагревательного энергосберегающего элемента высотой А равной 90 мм, шириной В равной 61 мм и длиной Е равной 100 мм, состоит из двух радиаторов из силумина с толщиной основания Д равной 3 мм. Радиаторы имеют по семнадцать рядов конусных штырей, расположенных в шахматном порядке, как показано на рисунке. Данное расположение штырей обеспечивает более эффективный нагрев воздуха при конвекции, за счет увеличения площади контакта воздуха с нагретой поверхностью. Электроды изготовлены из листового алюминия толщиной 1,5 мм. В конструкции ячейки использовано два терморезистора прямого нагрева марки РТС-НТ, серийно выпускаемых Витебским заводом радиодеталей (РУНПП «ВЗРД»). Данная ячейка в установившемся режиме (через 10 минут после подключения напряжения 220 В переменного тока), имеет потребляемую мощность не более 50 Вт.
Установленный в корпусе бытового конвектора, собранный из четырех ячеек нагревательный элемент, при температуре окружающего воздуха 16 градусов Цельсия, на расстоянии 4 см от выходного отверстия конвектора, позволил получить температуру воздуха равную 92,5 градусов Цельсия. Потребляемая электрическая мощность составила 190-210 Вт. При этом, до замены спирального нагревательного элемента, потребляемая мощность конвектора составляла 2000 Вт, а температура воздуха на выходе, при прочих равных условиях, составляла 87 градусов Цельсия. Таким образом, при практически одинаковой теплоотдаче, имеет место десятикратное снижение потребляемой электрической энергии.
Конструкция ячейки электронагревательного энергосберегающего элемента, при 30-40% повышении потребляемой мощности, позволяет использовать принудительную конвекцию с помощью вентилятора, что до трех раз увеличивает объем теплого воздуха, выходящего из конвектора. Указанные эффекты достигаются, прежде всего тем, что использование массивных радиаторов не позволяет воздуху при конвенции охлаждать непосредственно поверхность терморезистора. В данном случае, его рабочий температурный диапазон находится вблизи Температуры Кюри керамического материала, из которого изготовлен терморезистор. Следует также отметить, что сборная из ячеек конструкция электронагревательного элемента, позволяет в одном типоразмере корпуса получить отопительные приборы различной тепловой мощности, что дает возможность их унифицировать и удешевить производство.