ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАТ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к термоэлектрическим матам, предназначенным для прогрева бетона, бетонных конструкций, каменной кладки и т.п.
Известен термоэлектрический мат, описанный в п. РФ №129744 по кл. H05B 3/36, з. 13.06.2012 г, оп. 27.05.2013 г.
Известный термоэлектрический мат включает электроизоляционную оболочку, теплоизоляционный слой, нагревательный слой с резистивным слоем на основе гибкой пленки, управляемый термопредохранитель и отличается тем, что в него дополнительно введен экранирующий слой, расположенный между электроизоляционной оболочкой и теплоизоляционным слоем, идентичный по размерам вышеупомянутому слою и выполненный из нетканого полотна с экранирующим углеродным составом.
Недостатком известного термомата является некоторая сложность конструкции, обусловленная наличием экранирующего слоя между электроизоляционной оболочкой и теплоизоляционным слоем, идентичного по размерам вышеупомянутому слою и выполненного из нетканого полотна с экранирующим углеродным составом
Известен термоэлектрический мат, описанный в п.РФ №2304368 по кл. H05B 3/36, з. 05.12.2005 г., оп. 10.08.2007 г.
Известный термоэлектрический мат включает послойно размещенные наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие, контактирующее в процессе эксплуатации мата с обогреваемой поверхностью, нагревательный элемент, выполненный, по меньшей мере, из двух параллельно расположенных полос эластичного неметаллического токопроводящего материала, разделенных между собой электроизоляционными вставками и снабженными по краям электродами, внутренний электроизоляционный слой, теплоизоляционный слой и влагозащитное покрытие, отличающийся тем, что наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие выполнено толщиной
,
где h - толщина наружного электроизоляционного влагостойкого покрытия;
1
К=0,01÷0,03 - коэффициент, зависящий от характера обогреваемого материала;
2
К=0,01÷0,06 - коэффициент, характеризующий прочность материала, из которого
изготовлено наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие;
S - площадь термоэлектрического мата,
а внутренний электроизоляционный слой размещен над полосами эластичного токопроводящего материала на расстоянии не менее 1 мм.
Недостатками известного технического решения являются следующие:
- при сгибаниях термоэлектрического мата в плоском эластичном неметаллическом токопроводящем материале электронагревателя образуются складки в поперечном направлении, часть которых остается и после укладки мата на разогреваемую поверхность. При этом, чем больше размеры мата и чем интенсивнее он эксплуатируется, тем больше образуется складок в электронагревателе. Указанные складки являются причиной преждевременного перегорания участков электронагревателя из-за замыкания между токопроводящими неметаллическими нитями, что приводит к сокращению срока службы термоэлектрического мата. Отсутствие линий сгиба приводит также к удорожанию хранения и транспортировки термоэлектрических матов;
- электронагревательные элементы расположены полосами, что приводит к неравномерному прогреванию бетона и слабой интенсивности прогрева;
- несоблюдение температуры прогрева бетона из-за отсутствия терморегулятора, возможен локальный перегрев бетона.
Известен термоэлектрический мат, представленный в п. РФ №95941 по кл. H03B 3/36, з. 11.01.201 г., оп. 10.07.2010.Г
Известный термоэлектрический мат содержит последовательно размещенные электроизоляционную оболочку 1, теплоизолирующий слой 5, электронагревательный слой 3 с резистивным слоем, соединенный с источником электрического тока, и отличается тем, что термоэлектрический мат поделен на сегменты, соединенные между собой по линии сгиба, нагревательный слой занимает всю площадь сегмента, каждый сегмент снабжен независимым источником электропитания, управляемым термовыключателем, а в качестве теплоизолирующего слоя применены теплоизоляторы на основе вспененного полимера с отражающим слоем.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, невысокая безопасность, так как существует вероятность удара током при повреждении электроизоляции и накопления статического напряжения. Кроме того, использование в качестве теплоизолирующего слоя вспененного полимера также усложняет его конструкцию.
Известен инфракрасный пленочный теплый пол, описанный в статье «Инфракрасный пленочный теплый пол под плитку: типы и особенности» на сайте www.prouteplenie/ru/vybor-infrakrasnykh-otopitelnykh-polov-sovremen…
Известный пленочный пол содержит плоские нагревательные элементы, основой которых является графитовая пастообразная суспензия, расположенные между двумя поверхностями, представляющими собой полимерные пленочные полотна, и соединенные между собой параллельно. Под нагревательные элементы укладывается теплоотражатель, над ними устанавливается терморегулятор и датчик температуры. Поверхность пленки накрывается плитами в виде стекломагниевых листов (СТМ) или цементно-стружечными плитами (ЦСП). Терморегулятор соединен с сетью, термоматами и поло мата между собой с помощью электропроводов. При этом ширина нагревательного слоя (инфракрасной пленки) составляет от 30 до 120 см, а длина - от 10 см. до 150 м.
Недостатком известного пленочного теплого пола является то, что его эксплуатационные возможности ограничены, поскольку он в таком виде не может использоваться для прогрева бетонных поверхностей, т.к. по сути содержит все слои отдельно -теплоотражающий слой, нагревательный слой и теплоизолирующий слой в виде покрытия сверху уже в виде собственно пола. Кроме того, при указанных больших размерах пленочный пол выпускается в виде рулона, который трудно разрезать, не повреждая нагревательных элементов, при этом необходимо изолировать линии разреза, концы медных шин, соединения контактов, крепить полотно и теплоизоляцию по линиям отреза саморезами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является термоэлектрический мат, описанный в п. РФ №2413395 по кл. H05B 3/36, з. 11.01.2010 г, оп. 27.02.2011 г. и выбранный в качестве прототипа.
Известный термоэлектрический мат содержит электронагреватель, соединенный с источником электрического тока, теплоизолятор, электроизоляционную оболочку и отличается тем, что термоэлектрический мат поделен на сегменты, соединенные между собой по линии сгиба, нагревательный слой занимает всю площадь сегмента, каждый сегмент снабжен независимым источником электропитания, управляемым с помощью термовыключателя, а в качестве теплоизолирующего слоя применены теплоизоляторы на основе вспененного полимера с отражающим слоем.
При этом электроизоляционная оболочка 1 мата выполнена из поливинилхлоридной (ПВХ) ткани или другой водонепроницаемой ткани. Электропровод 4 обеспечивает подачу электропитания к электронагревательному элементу с резистивным слоем 3, который прочно закреплен на теплоизоляторе 5. Ограничение температуры осуществляется терморегуляторами 6, которые размыкают цепь питания при температуре электронагревательного элемента с резистивным слоем 3, например, 70°C и вновь замыкают при остывании, например, до 60°C. На концах питающего электропровода 4 могут быть установлены коммутационные разъемы.
Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции и ее невысокая безопасность, так как существует вероятность удара током при повреждении электроизоляции и накопления статического напряжения.
Более конкретно можно отметить следующее.
Крепление питающего провода не надежно, при механическом воздействии на кабель во время работы возможны повреждения, т.е. вырыв кабеля из места соединения в противоположном направлении от конструктивного положения (наклона) и поражение персонала электрическим током.
Электроизоляционная оболочка выполнена из ПВХ ткани или другой водонепроницаемой ткани, не устойчивой к частому применению, что приводит к ее истиранию и разгерметизации термоэлектрического мата.
Сегменты со сплошной резистивной нагревательной поверхностью 3, запаянные внутри оболочки из ПВХ, плотно скреплены с медными токопроводящими проводами, что может привести к тому, что при увеличении силы тока и скачке напряжения пленка, в которую герметично запаян резистивный элемент, начнет плавиться, что приведет к возгоранию.
Кроме того, использование сплошной резистивной нагревательной поверхности увеличивает энергопотребление.
Отражающий слой 8 размещен внутри лавсанового изолятора 7, а теплоизолирующий слой 5 не имеет отражающего слоя, что делает значительными потери тепла.
Задачей является повышение надежности термоэлектрического мата при снижении его энергоемкости.
Поставленная задача решается тем, что в термоэлектрическом мате, содержащем послойно последовательно размещенные сверху вниз в наружном влагостойком покрытии, теплоизолирующий слой с отражающим покрытием, нагревательный слой, соединенный с источником электрического тока, при этом термоэлектрический мат поделен на сегменты, соединенные между собой по линии сгиба, нагревательный слой размещен на площади сегмента, каждый сегмент снабжен независимым источником электропитания, управляемым с помощью термовыключателя, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, наружное влагостойкое покрытие выполнено из тентовой армированной ткани, нагревательный слой выполнен в виде полотна из двух слоев плотной прозрачной пленки с герметично запаянными внутри резистивными полосами, соединенными между собой медными пластинами с помощью серебряных контактов.
Выполнение влагостойкого покрытия из армированной ткани делает его более износостойким, увеличивая срок его службы, и тем самым повышает надежность эксплуатации. Соединение резистивных полос в нагревательном слое с медными токопроводящими пластинами при помощи серебряных контактов в виде серебряного напыления повышает надежность и безопасность эксплуатации мата, поскольку это напыление является одновременно и переходником, исключающим окисление в месте соединений резистивного покрытия медной пластины, и предохранителем, т.к. при повышении силы тока молекулярные связи состава серебра разрушаются, ток перестает протекать и термоэлектрический мат не может воспламениться.
Технический результат - повышение надежности и безопасности эксплуатации термоэлектрического мата.
Заявляемый термоэлектрический мат обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как выполнение наружного влагостойкого покрытия из тентовой армированной ткани, выполнение нагревательного слоя в виде полотна из двух слоев плотной прозрачной пленки с герметично запаянными внутри резистивными полосами, соединенными с медными пластинами с помощью серебряных контактов, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемый термоэлектрический мат может найти широкое применение в области строительства и потому соответствует критерию «промышленная применимость». Полезная модель иллюстрируется чертежами, где показаны на:
- фиг. 1 - общий вид термоэлектрического мата;
- фиг. 2 - составные части термоэлектрического мата;
- фиг. 3. - вид термоэлектрического мата в поперечном разрезе;
- фиг. 4 - конструкция инфракрасного нагревательного элемента;
- фиг. 5 - электрическая схема соединения элементов термоэлектрического мата.
Термоэлектрический мат (фиг. 1) включает в себя помещенные в наружном влагонепроницаемом покрытии 1 последовательно снизу вверх инфракрасный нагревательный элемент 2 и теплоизоляционный слой 3 с отражающим лавсановым покрытием (на чертежах не показано) (фиг. 2).При этом инфракрасный нагревательный элемент 2 (фиг. 3) выполнен из двух слоев плотной прозрачной пленки 4 герметично запаянным внутри графитовым напылением в виде полос 5 соединенных между медными электродами 6 с помощью серебряных контактов 7 (фиг. 4), и соединен с источником 8 электроэнергии проводами 9. В основе работы графитового напыления лежит способность выделять инфракрасную тепловую энергию при прохождении через него электрического тока. На нагревательном элементе 2 установлен датчик 10 ограничения максимальной температуры в виде термовыключателя нагревательного элемента. На концах питающего провода 9 установлены коммутационные разъемы 11 (или вилка 11) для подачи переменного напряжения 220 В. Термоэлектрический мат поделен на сегменты 12, соединенные между собой по линии сгиба. Линии сгиба предназначены для удобства хранения и транспортировки термоэлектрического мата. В сложенном состоянии термоэлектрический мат занимает мало места и удобен при переноске. Нагревательный элемент 2 расположен на площади сегмента 12. При этом каждый сегмент 12 снабжен независимым источником 13 электропитания, управляемым с помощью термовыключателя 10. Термоэлектрический мат снабжен люверсами 14 для возможности его соединения с другими матами в процессе эксплуатации. Оболочка 1 выполнена из водонепроницаемой влагозащитной армированной тентовой ткани.
Термоэлектрический мат работает следующим образом.
На обогреваемый материал, например бетон, укладывают термоэлектрический мат и подключают его посредством проводов 9 к источнику 8 напряжения. Электрический ток, проходя через нагревательный элемент 2, разогревает его. Тепловой поток через наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие 1 направляется на обогреваемый участок. При необходимости разогреть значительные площади термоэлектрические маты разворачивают и укладывают на обогреваемый материал, например бетон, в наиболее удобном порядке. Каждый сегмент 12 термоэлектрического мата снабжен независимым источником 13 электропитания, управляемым с помощью термовыключателя 10, установленным на каждый сегмент 12. Термовыключатели 10 настроены на заводе-производителе на необходимую температуру и стабилизируют температуру на поверхности обогреваемого объекта, компенсируя теплопотери. Маты закрепляют на вертикальной поверхности, соединяя их между собой с помощью люверсов 14, чтобы создать сплошное греющее полотно требуемой площади. При обертывании колонн и т.п. конструкций допускается сгибать маты под любым необходимым углом только по линиям сгиба, предусмотренным конструкцией мата. С помощью разъемов 11 или другим удобным потребителю способом маты подсоединяют к источнику 8 питания. Так как значительная часть тепловой энергии выделяется в виде теплового инфракрасного излучения, то применение такой изоляции позволяет создать направленный в сторону обогреваемой поверхности тепловой поток. После завершения процесса обогрева термоэлектрический мат снимают и переносят на другую поверхность, которая подлежит обогреву.
В сравнении с прототипом заявляемый термоэлектрический мат более надежен и безопасен в эксплуатации.