СТЕКЛОПАКЕТ С ПОДОГРЕВОМ

СТЕКЛОПАКЕТ С ПОДОГРЕВОМ
Полезная модель относится к строительству, а конкретнее к производству стеклоблоков, которые могут быть использованы для остекления окон жилых и производственных помещений, остекления бассейнов, оранжерей, зимних садов, при изготовлении светопрозрачных крьш (атриумов) и фасадов зданий и сооружений.
Известны стеклопакеты, содержащие не менее двух стеклопластин, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных по периметру швом герметизации. Одна из пластин с внутренней стороны стеклопакета имеет слой твердого прозрачного селективного покрытия («К-стекло) для повьшения сопротивления передаче тепла (см. п-атент США №3990201, кл. В 61D, 17.12, 1976г.). Однако в помещении с окнами из стеклопакетов происходит постоянная циркуляция холодного воздуха, вызванная разницей температур между холодной стеклянной поверхностью и воздухом в помещении. Во влажных помещениях, например, в бассейнах, на стеклопакетах выпадает конденсат, что снижает естественное освещение .
В патенте США №5852284, кл.Н05В,3.Об, приоритет от 07,01.97г. (публикация 22.12.98г.), фирма Libbey-OwensFord Co., предложено усовершенствование указанных стеклопакетов, основанное на использование свойства электроповодности твердого селективного покрытия. Для этого на противоположных краях стеклянной пластины с таким покрытием установлена пара распределительных электрических шин, соединенных электрически с электропроводящим покрытием. Шины подключаются к источнику питания переменного тока. При пропускании тока через электропроводное покрыМПКгЕ ОбВ, 3/66, 3/67, Н 05В, 3/06
тие происходит нагревание стеклопластины. Одну из шин соединяют проводами с источником питания через конденсатор, увеличивающий полное сопротивление устройства. Это приводит к ограничению тока через электропокрытие и уменьшению тепловыделения в этом покрытии.
Аналогичное решение предложено в патенте РФ №2165513, кл. Е06В, З/бб, от 12.10.1999г., но без включения конденсатора в цепь питания, что снижает удобство пользования такой схемой.
Следует отметить, что в обоих случаях электропитанием служит напряжение ниже 220В, т.е. при подключении к стандартной сети напряжения 220В требуется использование понижающего трансформатора, что создает неудобства. Это объясняется недостаточно высоким сопротивлением покрытия (около 17 ом/кв. м), а, следовательно, при требуемой величине тока сложно получить нужную мощность нагрева.
В последнем изобретении сделана неудачная попытка повысить сопротивление покрытия - за счет выполнения на соединенных с покрытием токопроводящих проводниках токопроводящих выступов, направленных навстречу друг другу. Однако на концах таких выступов образуется концентрация тока, что может привести к выжиганию электропроводного слоя и обрыву всей цепи.
Таким образом стеклопакеты по патенту США №5852284 и патенту РФ №2165513 требуют подключения к сети переменного тока через понижающие трансформаторы, не обеспечивают требуемой мощности нагрева стеклянной пластины, а также не имеют автоматической регулировки нагрева до заданной температуры в зависимости от окружающих условий. Кроме того решения, предложенные в патентах, пригодны только для стеклопакетов прямоугольной формы.
Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать стеклопакет по патенту США №5852284.
Задача предлагаемого решения - совершенствование схемы подогрева стеклопакета с электропроводным покрытием для повышения удобства пользования и расширения возможностей использования.
Для решения поставленной задачи в стеклопакете, содержашем пластину с токопроводящим покрытием с одной стороны, противоположные края которого через шины и проводники соединены с источником переменного напряжения, токопроводяшее покрытие выполнено в виде полос, соединенных между собой последовательно (меандровое соединение), а шины подключены к крайним полосам последовательного соединения.
Кроме того между проводниками и источником переменного напряжения может быть включен блок управления, один из входов которого соединен с датчиком температуры, закрепленным на противоположной стороне пластины с токопроводящим покрытием, что обеспечивает автоматическое регулировку температуры подогрева поастины.
При наличии электропроводящего покрытия на второй пластине возможно и ее подключение в цепь нагрева. Это особенно эффективно при использовании стеклопакетов на крышах, т.к. позволит обеспечить таяние снега и снизит нагрузку на крышу.
Подобная схема формирования токопроводяшего покрытия повышает его сопротивление и позволяет подключаться непосредственно в стандартную сеть переменного напряжения без понижающих трансформаторов и конденсаторов. Разделение электропроводящего слоя на полосы позволяет использовать предлагаемую схему подогрева для стеклопакетов любой формы (круглой, треугольной и т.д.). Введение блока управления и датчика температуры позволяет автоматически поддерживать заданную температуру нагрева стеклопластины, что исключает перегрев пластины, выход из строя электроцепи и создает удобства пользования.
Предлагаемый стеклопакет иллюстрируется следующими чертежами, где показаны:
Фиг. 1 - вариант выполнения стеклопакета трапециевидной формы с подогревом, вид спереди.
Фиг.2 - вид сбоку варианта фиг.1,
Фиг.З - схема блока управления с датчиком температуры.
Стеклопакет содержит две прозрачные пластины 1 и 2, установленные с зазором, который определяется распорной рамкой 3. Пластины соединены по периметру швом герметизации 4. Форма пластин может быть любой, в данном случае она имеет форму трапеции.
Внутренняя поверхность одной из пластин, например, пластины 1, выполнена с твердым селективным покрытием 5, которое обладает электропроводящими свойствами. Селективное покрытие образуется путем добавления в верхний слой еще не застывшей стеклянной массы окиси металла (Кстекло). Удельное электрическое сопротивление такого покрытия составляет RS  17-18 ом, фактическое сопротивление пластины размером Н на L определяется по формуле  х (H/L) ом, где Н - расстояние в метрах между электропроводящими шинами, L- ширина стеклопакета.
К противоположным концам покрытия 5 приклеены электроповодящим клеем на основе серебра электропроводящие шины б и 7 из медной фольги. Шины крепятся в зоне шва герметизации и закрыты рамой, в которую вставляется стеклопакет. Шины б и 7 посредством проводов 8 и 9 подключены к сети переменного тока напряжением 220 или 380В частотой 50Гц с заземлением через вторичные симисторные источники электропитания.
Для создания необходимой мощности Р -  нагрева на покрытии 5 от сети напряжения в 220 В необходимо обеспечить определенное электрическое сопротивление всей поверхности покрытия. Для этого покрытие разделено на полосы 10 путем снятия части покрытия между полосами. Полосы соединяются между собой последовательно, для чего используется часть не удаленного покрытия между ними. Снять покрытие можно шлифовкой или химическим травлением. Так как суммарная длина полос, соединенных последовательно, больше расстояния между шинами, то сопротивление покрытия увеличивается, что позволяет повысить мощность нагрева. Кроме того предлагаемая схема формирования покрытия, в отличие от прототипа, позволяет обеспечить равномерный нагрев пластины любой формы, например/ круглой, треугольной, трапециевидной, прямоугольной и т.д.
От прохождения тока через покрытие 5 нагревается пластина 1. Для контроля нагрева и управления температурой нагрева на пластину 1 со стороны обогреваемого помещения прикрепляют датчик температуры 11, включенный во входную цепь блока управления 12, выход которого подключен к проводникам 8 и 9 и параллельно к сети 220 В.
Вариант реализации блока управления 12 показан на фиг.З. Датчик температуры 11 подключен ко входу блока усиления 13, выход которого соединен со входом блока сравнения 14. К другому входа блока 14 подключен блок регулировки температуры 15 с переменным резистором. Выход блока сравнения соединен с исполнительным блоком 16, с выхода которого сигнал поступает через проводники 8 и 9 и шины б и 7 на покрытие 10. Все блоки 13-16 подключены к блоку питания.
Подобное устройство может быть подключено и к другой пластине 2 (наружной). Для этого пластина 2 должна быть выполнена также с токопроводящим покрытием 18. Обычно нагрев наружных пластин необходим, когда стеклопакеты используются при остеклении крыш зданий, бассейнов или оранжерей и необходимо удалять с них снег. Нагревом наружной пластины 2 предлагаемого стеклопакета можно доОиться таяния снега и льда, что упрощает проблему очистки крыш.
Испытания показали надежную работу предлагаемых стеклопакетов в режиме нагрева поверхности до 300 Вт/м в диапазоне температур внешней среды от -4Q до -t- 40 градусов. При этом коэффициент тепловой эффективности источника нагрева (тепловой поток, выделяемый с поверхности стеклопакета относительно суммарного потока) составляет 0,95, а неравномерность температурного поля нагретой поверхности стеклопакета не превышает 5° С.
Использование стеклопакетов с подогревом расширяет возможности создания комфортных температурных условий в помещениях за счет снижения разности температур между стеклопакетом и воздухом в помещении и уменьшения потоков холодного воздуха вблизи поверхности стекла. Стеклопакет можно использовать и для обогрева помещений, что особенно удобно в сочетании с обогреваемыми полами.
На поверхности стеклопакетов с подогревом при остеклении ими зданий бассейнов, оранжерей, зимних садов не образуется конденсат, что улучшает освещенность помещений.
При использовании стеклопакетов с подогревом в светопрозрачных конструкциях крыш можно автоматически удалять снег и лед с поверхности остекления, что устраняет нагрузку на крьппу и повышает безопасность конструкции. При этом эффективнее используется естественное освещение помещения.
Стеклопакет с электронагревом кроме того за счет излучения электромагнитных волн затрудняет съем информации через окна, позволяет создать активную помеху для различных приборов наблюдения и прицеливания.
Таким образом предлагаемое решение отличается от известных более широкими функциональными возможностями, обеспечивает контролируемый нагрев любой пластины стеклопакета любой формы, при этом подключение схемы электронагрева осуществляется непосредственно к стандартной сети переменного напряжения 220 или 380 В без понижающих трансформаторов.