Термоэлектрический мат

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электрическим нагревательным устройствам для основного или дополнительного обогрева жилых и общественных помещений.
Обычно указанные нагревательные устройства устанавливают в полах, иногда в стенах или в потолках. Монтаж большинства нагревательных устройств  в полу состоит из нескольких общих для всех устройств этапов:  установка слоя теплоизоляции на основу пола, установка нагревательных устройств на слой теплоизоляции, подключение нагревательных устройств к источнику питания, проверка их работоспособности, заливка нагревательных устройств плиточным клеем или цементно-песчаной стяжкой, монтаж финишного покрытия пола. Только после полного высыхания плиточного клея или цементного раствора, которое происходит в течение нескольких суток или недель в зависимости от толщины слоя клея или стяжки, нагревательные устройства готовы для использования. Принцип работы нагревательных устройств заключается в передаче выделяемого в них тепла через плиточный клей или цементно-песчаную стяжку к финишному покрытию пола, которое в свою очередь отдает  тепло в окружающую среду – в помещение. Любая ошибка, допущенная на этапе монтажа нагревательных устройств, может стать причиной неисправности, которая может привести к частичной потере функциональности системы обогрева или полному выходу ее из строя. Зачастую, чтобы устранить неисправность может потребоваться дорогостоящий ремонт. Поэтому, разработка конструкции нагревательного устройства, обеспечивающего простой и надежный монтаж и предъявляющая минимальные требования к квалификации монтажников, является важной задачей.
Известно несколько нагревательных устройств – аналогов термоэлектрических матов. Например, известен "мат с греющим кабелем", в конструкции которого нагревательный кабель крепится к основе в виде сетки при помощи одной или более полос, изготовленных из такой же сетки,  путем их склеивания между собой  (патент на изобретение RU 2212008).
Недостатком этой конструкции является то, что крепление нагревательного кабеля к основе выполнено точечно при помощи клея, который при контакте с водой, содержащейся в плиточном клее, может терять свои адгезионные свойства, и не способен обеспечить сохранность изначальной геометрии укладки нагревательного кабеля на основе. Кроме того, в результате допустимых механических воздействий при монтаже нагревательного устройства нагревательный кабель может быть смещен с места его первоначального крепления к основе из-за малой площади контакта нагревательного кабеля и полосок из сетки.
Известен терморегулирующий мат, в конструкции которого нагревательный кабель крепится к основе в виде сетки при помощи  клейкой ленты (патент на изобретение RU 2376531).
Данная конструкция имеет такой же недостаток, что и упомянутая первая.  Другим недостатком этой конструкции является то, что между нагревательным кабелем и клейкой лентой после заливки плиточного клея (цементно-песчаной стяжки) может образоваться воздушная полость, в которой будет нарушен нормальный процесс теплопередачи, что может привести к перегреву кабеля и выходу его из строя или к растрескиванию плиточного клея (цементно-песчаной стяжки) в месте образования воздушной полости.
Наиболее близким к предлагаемому является термоэлектрический мат, в конструкции которого нагревательный кабель соединен с основой, выполненной из эластичного материала, путем его вплетения в нее (патент на полезную модель RU  140846).
Недостатком прототипа является то, что его конструкция не обеспечивает сохранность изначальной геометрии укладки нагревательного кабеля при манипуляции с термоэлектрическим матом в процессе его монтажа, по причине того, что крепление нагревательного кабеля к эластичной основе осуществляется в нескольких точках, при этом эластичная основа не позволяет сохранить первоначальную геометрию укладки нагревательного кабеля в процессе монтажа.
Технической задачей полезной модели является снижение рисков утраты надежности и рисков снижения эффективности нагрева при эксплуатации термоэлектрического мата за счет сохранения при его монтаже изначальной геометрии укладки нагревательного кабеля, что предотвращает риск сближения витков нагревательного кабеля или их контакт друг с другом, в том числе путем пересечения между собой и, как следствие, обеспечивает в процессе монтажа сохранение заданной удельной мощности тепловыделения термоэлектрического мата.
Техническим результатом, достигаемым от использования заявленного технического решения, является высокая точность соблюдения заданной удельной мощности тепловыделения и исключение риска появления локальных зон перегрева нагревательного кабеля в процессе монтажа при одновременном упрощении монтажа, в том числе  в случае изменения направления укладки термоэлектрического мата, снижение требований к квалификации специалистов, выполняющих монтаж.
Поставленная задача решается тем, что заявляется термоэлектрический мат, состоящий из нагревательного кабеля, уложенного змейкой и имеющий соединение с основой, электрических соединителей и провода питания, соединенных с нагревательным кабелем, отличающийся тем, что  нагревательный кабель соединен с основой посредством многоточечного контакта, при этом многоточечный контакт с основой выполнен вдоль каждого прямолинейного участка нагревательного кабеля, а основа выполнена из текстильного материала.
Соединение нагревательного кабеля с основой может быть выполненопутем вплетения нагревательного кабеля в основу, или путем пришивки, или путем приклейки или другими способами, обеспечивающими непрерывный (многоточечный) контакт нагревательного кабеля с основой вдоль прямолинейных участков нагревательного кабеля, уложенного змейкой.  При этом под понятием многоточечный контакт вдоль прямолинейных участков нагревательного кабеля означает наличие многоточечного контакта по всей длине прямолинейных участков нагревательного кабеля.
Выполнение многоточечного контакта нагревательного кабеля с основой только  вдоль каждого прямолинейного участка и оставление свободными изогнутых участков нагревательного кабеля, т.е. не связанных с текстильной нерастягивающейся основой, позволяетобеспечитьнеизменность взаимного расположения прямолинейных участков нагревательного кабеля друг относительно друга, в том числе при изменении направления укладки термоэлектрического мата, свернутого в рулон, на противоположное или направить рулон под углом 90° от первоначального. Достижение заявленного технического результата  становится возможным  т.к. нагревательный кабель, уложенный змейкой,  не закреплён к основе на его изогнутых участках, т.е. нет необходимости отделять эти участки от основы при необходимости изменить направление укладки рулона (мата), а, следовательно, невозможно повредить изогнутые участки нагревательного кабеля при монтаже, а также невозможно изменить взаимное расположение его прямолинейных участков друг относительно друга.
Для изготовления материала основы из текстильного материала могут быть использованы неэластичные текстильные нити с водовпитывающими свойствами.Неэластичная (нерастягивающаяся) основа из текстильных нитей может быть выполнена в виде жесткой сетки, изготовленой из текстильных нитей, которые должны обладать водовпитывающими свойствами, а также высокой адгезией к материалам стяжки. В качестве текстильных нитей основы могут быть использованы: полиэфирные (полиэстеровые) нити, полиамидные нити, а также нити на их основе в смеси с шерстью, и/или хлопком, и/или льном, и/или вискозным волокном. Указанные нити, а также изготовленные из них сетки, серийно выпускаются промышленностью.
Основа, изготовленная из текстильных нитей, за счет их водовпитывающих и высоких адгезионных свойств является отличным армирующим  материалом для плиточного клея и других цементно-песчаных составов, и после  высыхания образует с ними однородную монолитную структуру без воздушных полостей, способных вызывать растрескивание стяжки, и, как следствие, отслоение финишного покрытия, что позволяет обеспечить дополнительный технический результат, направленный на повышение надежности и долговечности эксплуатации термоэлектрического мата.
Конструкция заявляемого термоэлектрического мата  схематично показана на Фиг. 1, схема укладки термоэлектрического кабеля схематично показана на Фиг.2.
Заявляемый термоэлектрический мат состоит из нагревательного кабеля 1,  который соединен с проводом питания 2 с помощью электрической соединительной муфты 3. На конце нагревательного кабеля 1 размещена электрическая концевая муфта 4. Нагревательный кабель 1 с муфтами 4 уложен змейкой и закреплен на основе 5, представляющей собой сетку, выполненную из неэластичных полиэфирных нитей, обладающих водовпитывающими свойствами. Крепление нагревательного кабеля 1 к основе 5 осуществлено посредством многоточечного контакта по всей длине прямолинейных участков нагревательного кабеля 1. Конец провода питания 2 зачищают от изоляции и подключают к источнику питания (не показан) или устройству, управляющему нагревом.
Устройство монтируют и эксплуатируют следующим образом.
Термоэлектрический мат раскладывают из его транспортного положения – рулона на поверхности слоя теплоизоляции, уложенного на черновой основе пола. Для изменения направления раскладки рулона термоэлектрического мата на противоположное (Фиг.2), основа 5, выполненная из сетки, может быть разрезана в требуемом месте - по центральной линии между двумя любыми прямолинейными участками нагревательного кабеля 1, закрепленного на ней. После укладки термоэлектрический мат тестируют на работоспособность и подключают через провод питания 2 к источнику питания или терморегулятору. Затем на термоэлектрический мат укладывают плиточный клей или цементно-песчаную стяжку для монтажа финишного покрытия. За счет крепления нагревательного кабеля 1 во множестве точек вдоль его прямолинейных участков к нерастягивающейся основе 5, заводская геометрия укладки нагревательного кабеля 1 в процессе монтажа не изменяется, т.е. конфигурация нагревательного кабеля 1 обеспечивает неизменное взаимное положение участков нагревательного кабеля друг относительно друга, а также исключает перемещение нагревательного кабеля 1 относительно основы 5, исключая таким образом возможность появления локальных зон перегрева нагревательного кабеля. Кроме того, заявляемая конструкция позволяет при монтаже менять направление укладки термоэлектрического мата, не нарушая целостности нагревательного кабеля.
Неизменная конфигурация нагревательного кабеля остается также после полного высыхания плиточного клея или стяжки и становится готовой  к эксплуатации в соответствии с заданными техническими характеристиками. Термоэлектрический мат передает тепло от нагревательного кабеля через застывший плиточный клей или цементно-песчаную стяжку финишному покрытию, которое в свою очередь отдает  тепло в помещение.
Заявляемый термоэлектрический мат обеспечивает: минимальные требования к квалификации монтажников, простоту и удобство монтажа, отсутствие неравномерно нагретых участков финишного покрытия, отсутствие  локальных зон перегрева нагревательного кабеля, высокую надежность и эффективность всей системы обогрева.
Дополнительным техническим результатом является исключение риска растрескивания плиточного клея или цементно-песчаной стяжки после монтажа термоэлектрического мата.