ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ ПЛИНТУСНОГО ТИПА

Полезная модель касается конструкции электрического обогревателя, который может быть использован для обогрева помещений любого назначения.
Известно большое разнообразие обогревателей, которые работают от разных теплоносителей, имеют разную форму и размеры, могут устанавливаются на полу или крепятся на стене (см. например, патенты на изобретения №2248504, 2273805, 2304259, 2328661, 2363898, 2381424). Наибольшее распространение в последнее время получили электрические обогреватели (см., например, патент на изобретение №2248504). Из них наибольшей эффективностью обладают обогреватели плинтусного типа - низкие, с удлиненным корпусом, которые устанавливаются на полу у стены, наподобие плинтуса. Имея форму плинтуса, данная система идеально вписывается в любое интерьерное решение, предоставляя дизайнеру широкие возможности.
В обогревателях плинтусного типа основным способом передачи тепла в. помещении становится тепловое излучение, а не конвекция, т.е., микроклимат в помещении определяет не количество тепла, а его качество. Равномерно распределенное, поднимающееся тепло представляет собой тепловую завесу перед холодными внешними стенами, которая препятствует проникновению холода в помещение. Тепловой экран, поднимаясь, постепенно охлаждается и таким образом не образует под потолком дорогой и ненужный слой теплого воздуха (тепловую подушку). При этом нагретая поверхность стен отдает тепло в помещение в виде равномерно излучаемого тепла, создавая наиболее благоприятный климат для пребывания человека. Отопительный плинтус позволяет сэкономить энергозатраты по сравнению с традиционными системами отопления и при одинаковом ощущении комфорта, снизить температуру в помещении примерно на 3 градуса по сравнению с обычными батареями. (1°С=около 7% экономии). Дополнительную экономию обеспечивает локальная регулировка температуры при помощи термостатов.
Термостаты, применяемые в электрообогревательных приборах, делятся по принципу действия на: механические и электронные. Механические термостаты могут быть с биметаллическим элементом или капиллярной трубкой. Электронные термостаты, как правило, сдатчиком сопротивления.
В системах обогрева с жидким теплоносителем (например, в радиаторных системах отопления) обычно применяются термостаты термомеханического действия (с обычными термостатическими головками) и электронные в паре с термоэлектрическими головками (сервоприводы). В первом случае установка температуры производится вручную путем вращения термостатической головки и выставления необходимого режима. При втором варианте сервоприводы изменяют количество теплоносителя в зависимости от сигналов, полученных от автоматических термостатов, установленных в помещении (см. например, патенты на изобретения №.2248504, 2304259).
Регулировка работы электрических обогревателей посредством термостатов имеет следующие недостатки.
1) Термостаты (и механические, и электронные), реализуют принцип включения-выключения при достижении заданной температуры при этом:
- при включении (замыкании контактов) термостата отопительный прибор включается на полную мощность, что приводит к скачкообразному увеличению потребляемой электрической мощности, кроме того,
- при размыкании-замыкании контактов происходит искрообразование.
2) Систематическое включение-выключение нагревательных элементов на полную мощность снижает их срок службы.
3) При включении-выключении отопительного прибора, вследствие конвекции, происходит периодическое интенсивное движение нагреваемого воздуха, который активно переносит пыль, споры, бактерии и т.д.
4) Систематическое включение-выключение нагревательных элементов создает периодическое изменение (колебания) температуры в помещении, что увеличивает расход энергозатрат, т.к. для постоянного поддержания температуры на определенном уровне расходуется меньше энергии, чем при периодическом нагреве и охлаждении.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому можно считать конвектор плинтусного типа Best Board, Австрия (см. одноименный сайт в Интернете). Конвектор содержит корпус в форме вытянутого параллелепипеда и электрический нагревательный элемент, закрепленный внутри корпуса.между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью. Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0~до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана фиг, 2.
Один из вариантов принципиальной электрической схемы представлен на фиг.3.
Конвектор снабжен регулятором обогрева, в качестве которого использован термостат. Указанный конвектор имеет недостатки, обусловленные использованием в нем для регулировки термостата.
Задача предлагаемого решения - создание более эффективного электрического обогревателя плинтусного типа, которое позволяет снизить затраты электроэнергии и мощности обогревателя.
Для решения поставленной задачи в электрическом обогревателе плинтусного типа, содержащем корпус, нагревательный элемент и регулятор нагрева, в качестве регулятора использован фазовый регулятор мощности, включенный между нагревательным элементом и источником питания.
В качестве нагревательного элемента может быть использован ТЭН.
Использование фазового регулятора мощности, позволит исключить режим включение-выключение для поддержания заданной температуры, в результате чего исключаются скачкообразное увеличение (уменьшение) потребляемой электрической мощности, а также искрообразование, увеличить срок службы нагревательных элементов и снизить количество потребляемой электроэнергии.
Предлагаемый электрический обогреватель плинтусного типа представлен на фиг. 1.
Обогреватель содержит корпус в виде вытянутого по горизонтали параллелепипеда. Корпус состоит из верхней 1 и нижней 2 крышек. Верхняя крышка 1 корпуса снабжена сквозными отверстиями для вентиляции воздуха.
Внутри корпуса закреплен электронагреватель ТЭН (трубчатый электронагреватель) 3 с помощью скоб 4 и 5.
Один торец корпуса закрыт глухой заглушкой 6. В заглушку 7 с противоположного торца корпуса вмонтирован шнур питания 8, соединенный с фазовым регулятором мощности 9, который закреплен на заглушке. Один конец ТЭНа соединен непосредственно с выходной клеммой питания, второй конец ТЭНа соединен с фазовым регулятором мощности.
Обогреватель работает следующим образом. При включении шнура питания в розетку сети питания нагревательный элемент 3 подключается к электрической сети и начинает нагреваться. Через отверстия в верхней крышке нагретый воздух поступает в помещение и нагревает его.
Регулировка нагрева осуществляется посредством фазового регулятора мощности. При фазовом способе регулирования используется зависимость
Принцип работы регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения). В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения (фиг.2), конденсатор С1 заряжается через делитель R1, VR1. Нарастающее напряжение на конденсаторе С1 отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R1, VR1 и емкости С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора. Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор остается открытым до конца полупериода. Резистором VR1 устанавливается напряжение открывания динистора и симистора, т.е. этим резистором производится регулировка мощности. Во время действия отрицательной полуволны принцип работы схемы аналогичен. Конструктивно фазовый регулятор мощности выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, плата установлена в корпус.
Вследствие изменения (увеличения-уменьшения) подводимой к ТЭНу электрической мощности изменяется его температура нагрева, и как следствие, изменяется температура нагретого воздуха поступающего в помещение.
Использование фазового регулятора мощности обеспечивает следующие преимущества:
- плавную регулировку электрической мощности подаваемой на ТЭН,
- отсутствие искрообразования, отсутствие скачков напряжения,
- увеличение срока службы нагревательного элемента,
- снизить расход электроэнергии.
Таким образом, предлагаемая конструкция электрообогревателя, позволяет снизить расход электроэнергии, увеличить срок службы обогревателя, повысить взрыво и пожаробезопасность, создать благоприятный микроклимат.