СТЕКЛОИЗДЕЛИЕ С ЗОНИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРООБОГРЕВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Полезная модель относится к стеклоизделиям с электрообогреваемой поверхностью, которые могут быть использованы в качестве различных обогревателей, при остеклении зданий в промышленности и в быту.
Известно, что конструкция стеклоизделия включает как минимум одно стекло с электрообогреваемой токопроводящей поверхностью, обычно прозрачное в видимом спектре, с нанесенными токоподводами к токопроводящей поверхности. Стекло помещается в рамку-корпус со средствами подачи и регулирования электрического тока.
Описаны различные варианты реализации таких стеклоизделий. Так, в патенте RU 2540174 С1, ООО "ЛАСКОМ", 10.02.2015 описано стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью, содержащее несплошной ячеистый прозрачный токопроводящий слой, содержащий несколько секций. Каждая секция в электропроводном слое имеет свою топологию ячеек, которые образуют токопроводящие дорожки, подключенные к токоподводам. Такое решение обеспечивает равномерное распределения мощности нагревательных элементов и создание секций, обеспечивающих нагрев с заданными параметрами. Указано на возможность использования ячеистой структуры с примыкающими друг к другу правильными шестиугольниками.
Описан стеклянный потолочный нагреватель из К-стекла (RU 190093 U1, ООО "Термо Глас", 18.06.2019), содержащий сплошной прозрачный токопроводящий слой, разделенный на две зоны, соединенные последовательно. К-стекло помещается в рамку-корпус из стали, далее в пространство между торцами и внутренней стенкой рамки-корпуса плотно укладывается минеральная вата, обеспечивающая фиксацию стекла в рамке-корпусе. Нагреватель не предполагает нагрев каждой из секций с заданными параметрами.
В патенте (RU 184185 U1, ООО "Термо Глас", 18.10.2018) ИК электрообогреватель содержит корпус, выполненный из двух закаленных К-стекол, соединенных дистанционной рамкой, с образованием герметичного пространства между стеклами, при этом низкоэмиссионное покрытие первого стекла является токопроводящим покрытием, на поверхность которого нанесено токоведущие шины, причем токопроводящее покрытие первого стекла выполнено на поверхности стекла, расположенной внутри герметичного пространства. Низкоэмиссионное покрытие второго стекла является отражающим покрытием и выполнено на поверхности стекла, расположенной снаружи герметичного пространства.
Известна светопрозрачная конструкция с подогревом (RU 2510704 С2, Костюченко, Свиридов, 10.04.2014 - прототип). Содержит параллельно расположенные внешние стекла, внутреннее стекло, на внутреннюю поверхность одного из внешних стекол нанесено токопроводящее покрытие. У противоположных кромок внешнего стекла выполнены методом напыления токоведущие дорожки, размещенные в зонах изолирующих и склеивающих прокладок. Конструкция не предусматривает средств, обеспечивающих градиентный нагрев тепловыделяющей поверхности.
Отмечено, что при работе электрообогреваемых окон и другого оборудования из электрообогреваемого стекла, располагаемых вертикально, имеется существенный недостаток. В результате конвекции тепло стремится вверх и стекло становится значительно горячее вверху, а в нижней части создается эффект холодного окна.
Настоящая полезная модель направлена на устранение указанного недостатка в перегреве, а именно обеспечения равномерности нагрева вертикально ориентированных стеклоизделий.
Патентуемое стеклоизделие содержит установленное в корпусе, по меньшей мере, одно К-стекло с односторонним токопроводящим покрытием и токоподводящие шины в форме полос, размещенные на противоположных кромках стекла. Токопроводящее покрытие стекла состоит, по меньшей мере, из двух зон, расположенных так, что меньшее электрическое сопротивление имеет зона в нижней части стеклоизделия при его вертикальной ориентации, причем указанные зоны у противоположных кромок стекла соединены токоподводящими шинами параллельно.
Стеклоизделие может характеризоваться тем, что указанные зоны образованы разрывами сплошности токопроводящего покрытия в форме неэлектропроводных шестигранников, при этом большая площадь разрывов сплошности соответствует большему электрическому сопротивлению зон.
Токопроводящее покрытие может состоять из трех зон, в которых неэлектропроводные шестигранники выполнены с размерами и периодом расположения, обеспечивающим изменение сплошности токопроводящего покрытия как 2,0:1,64:1,4.
Со стороны крепления в корпусе стекло может иметь разрыв сплошности токопроводящего покрытия в виде дорожки по контуру профиля стекла, а также содержать второе стекло с низкоэмиссионным покрытием, размещенное со стороны токопроводящего покрытия первого стекла, с образованием пакета.
Технический результат полезной модели состоит в создании заданного градиента температур в направлении уменьшения температуры от низа к верху стекла, то есть по существу к повышению равномерности нагрева при вертикальной ориентации изделия.
Существо полезной модели поясняется на чертежах, где:
фиг. 1 - пример топологии токопроводящего покрытия стекла для трех зон нагрева;
фиг. 2 - стеклопакет, сечение;
фиг. 3 - распределение температуры для незонированного покрытия;
фиг. 4 - то же, что на фиг. 3 - для покрытия с тремя зонами.
На фиг. 1 показан пример топологии токопроводящего покрытия стекла для трех зон нагрева.
К-стекло 1 с односторонним токопроводящим покрытием 2 содержит токоподводящие шины 3,4 в форме полос, размещенные на противоположных кромках 5 стекла 1. Токопроводящее покрытие 2 стекла состоит из нескольких, по меньшей мере, двух зон. На фиг. 1 приведен пример для трех 21, 22, 23 зон, расположенных так, что большее электрическое сопротивление имеет зона 21 в верхней части стеклоизделия при его рабочей вертикальной ориентации, а меньшее электрическое сопротивление - зона 23. Указанные зоны 21, 22, 23 у противоположных кромок 5 стекла соединены токоподводящими шинами 3, 4 параллельно. Соответственно, при неизменном напряжении на шинах 3, 4, тепловыделение будет тем меньше, чем больше электрическое сопротивление токопроводящего покрытия 2.
Зоны 21, 22, 23 образованы разрывами сплошности токопроводящего покрытия в форме неэлектропроводных шестигранников, при этом большая площадь разрывов сплошности соответствует большему электрическому сопротивлению зон. Организация заданной топологии покрытия осуществляется лазерной обработкой по известной методике.
Расчет электрического сопротивления описан в RU 2540174, а также может быть определен экспериментальным путем.
Со стороны крепления в корпусе 6 стекло 1 может иметь разрыв сплошности токопроводящего покрытия в виде дорожки 7 шириной G по контуру профиля стекла 1. Стеклоизделие может содержать второе стекло 8 с низкоэмиссионным покрытием 9, размещенное со стороны токопроводящего покрытия 2 стекла 1, с образованием пакета (фиг. 2).
Пример расчета для градиентного настенного/напольного обогревателя, состоящего из трех зон.
Исходные данные - размер стекла: длина 900, ширина 500 мм. Удельное сопротивление поверхности R=16 Ом/м.кв. Требуемая мощность изделия Р=1КВт. Рабочее напряжение U=220B.
Для данного стекла при подаче напряжения U=220B мощность изделия составляет 1,680 КВт. Соответственно, для получения требуемой мощности изделия Р=1КВт, необходимо снизить мощность в 1,68 раза.
Это возможно достигнуть выполнением трех параллельно подключенных зон с изменением электрического сопротивления снизу вверх от меньшего сопротивления к большему.
Соответственно, отношение сплошности покрытия зоны 21 (меньшее электрическое сопротивление) к сплошности покрытия зоны 22 и к сплошности покрытия зоны 23 (большее электрическое сопротивление) составляет 1,4:1,64:2,0. То есть, средний коэффициент снижения мощности составляет (2+1,64+1,4)/3=1,68.
Таким образом, стеклоизделие обеспечивает достижение технического результата - исключение конвективного перегрева при вертикальном размещении стеклоизделия за счет рекомендуемого зонирования токопроводящего покрытия.