Устройство для подогрева воздуха в помещении с остекленным ограждением

 

Сущность изобретения: электронагревательная панель с токопроводами имеет сквозные каналы для прохода нагреваемого воздуха. Панель выполнена в виде набора смежно расположенных пластин, снабженных собственными электронагревательными элементами и связанных между собой с возможностью взаимного перемещения для изменения их ориентации и регулировки образуемых между ними щелевых зазоров, служащих каналами для воздуха. Устройство снабжено приводом для перемещения пластин. Часть пластин имеет радиальные токопроводы. Привод выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения пластин в направлении, перпендикулярном их продольным осям. Одна пластина имеет привод вращения вокруг ее продольной оси. Пластины изготовлены из светонепроницаемого материала. 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха, а именно к устройствам для подогрева и распределения воздуха в помещениях.

Известен конвектор [1] который содержит вертикальный кожух, выполненный в виде плиты, внутри которого размещены водяные нагреватели. Передняя и верхние стенки кожуха содержат перемещающиеся относительно друг друга плоские элементы, предназначенные для регулировки подачи нагреваемого воздуха в различные зоны помещения.

Конвектор не обеспечивает точной регулировки объемов подаваемого воздуха в связи с тем, что сечения каналов для прохода воздуха сравнительно большие. Вследствие этого, а также в связи с тем, что контактные поверхности между нагревателями и подогреваемым воздухом незначительны, внутри помещения создается неравномерное поле температур и не обеспечиваются комфортные условия. Хотя и дается описание работы конвектора при его установке под окном, но из-за отсутствия скоростного направленного потока теплого воздуха у остекления, создаваемого дополнительным ограждением у остекления, и сравнительно небольшой площади боковой поверхности конвектора, которая в случае значительного увеличения ее площади могла бы служить таким ограждением, невозможно обеспечить эффективную работу воздушно-тепловой завесы у остекления и, следовательно, нельзя полностью перекрыть потери тепла через остекление. Можно отметить недостатки, связанные с использованием конвектора при входных проемах в качестве воздушно-тепловой завесы, так как его кожух в этом случае служит естественным препятствием для входа людей в помещение.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство [2] предназначенное для осуществления способа рекуперации теплопотерь. Оно содержит электронагревательную панель с токоподводами, имеющую сквозные каналы (перфорацию) для прохода нагреваемого ею воздуха. Панель представляет собой жесткую конструкцию, прилегающую к внутренней поверхности капиллярно-пористого воздухопроницаемого строительного ограждения, и ее отверстия служат продолжением пор этого ограждения. С наружной стороны ограждение имеет приемную полость, оборудованную вентилятором с входным патрубком. Холодный наружный воздух при помощи вентилятора поступает в приемную полость и далее фильтруется через поры ограждения, нагреваясь на выходе в отверстиях панели. Регулировку температуры внутренней поверхности ограждения, т.е. поддержание комфортных условий в помещении, осуществляют путем соответствующего изменения мощности нагревательной панели (изменяя подводимое к ней напряжение) и расхода потока наружного воздуха (изменяя частоту вращения вентилятора). Изменение частоты вращения вентилятора также осуществляют регулировкой подводимого напряжения.

Недостатком устройства является то, что конструкция нагревательной панели не оказывает заметного влияния на процесс регулировки теплового режима в помещении этот процесс идет за счет регулирующего воздействия внешнего фактора (подводимого напряжения). Это связано с тем, что панель имеет множество отверстий узкого нерегулируемого сечения, которые визуально (в процессе монтажа устройства) очень трудно совместить с порами ограждения так, чтобы образовались единые сквозные каналы для прохода воздуха. Вследствие этого такая панель работает только на нагрев и не в состоянии самостоятельно обеспечить эффективную регулировку расхода, степени подогрева и направления потока проходящего через нее воздуха. Это существенно ограничивает функциональные возможности устройства. Хотя известное устройство теоретически может быть установлено у остекленного ограждения (где имеют место наибольшие теплопотери из помещения), но его работоспособность в этом случае ограничена тем, что такой установке заметно ухудшается световой режим помещения. Его нельзя установить возле входного проема помещения, поскольку, имея жесткую конструкцию, оно мешает проходу людей в помещение. При установке устройства посередине или на значительном удалении от ограждений эффективность нагрева воздуха очень мала, так как для установки вентилятора придается переоборудовать нагревательную панель. Кроме того, из-за малой соприкасаемости воздуха с поверхностью панели регулировка его параметров идет неэффективно, что не позволит создать в помещении необходимые комфортные условия.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве для подогрева воздуха в помещении с остекленным ограждением, содержащем электронагревательную панель с токоподводами, имеющую сквозные каналы для прохода нагреваемого воздуха, согласно изобретению панель выполнена в виде набора смежно расположенных пластин, снабженных собственными электронагревательными элементами и связанных между собой с возможностью их взаимного перемещения для изменения их ориентации и регулировки образуемых между ними щелевых зазоров, служащих упомянутыми каналами для воздуха, при этом устройство снабжено приводом для осуществления указанного перемещения пластин.

При таком конструктивном выполнении устройства у нагревательной панели появляются собственные регулирующие элементы-пластины, которые являются одновременно и нагревательными элементами. Такие регулировочно-нагревательные пластины можно ориентировать желаемым образом, выбирая тем самым нужные условия прохода воздуха сразу по трем параметрам: по углу направления потока; по его расходу (сечение щелевого зазора), по интенсивности его нагрева (приближая поверхность нагрева к оси потока или удаляя ее от нее).

Это облегчает процесс создания комфортных условий в помещении, поскольку заданный температурный режим достигается более тонкой регулировкой. При установке такой пластинчатой панели у остекленного ограждения появляется возможность создать возле него воздушно-тепловую завесу без ущерба для светового режима, поскольку щелевые зазоры между пластинами одновременно выполняют функцию светопроводных каналов. Это особенно выгодно в помещениях с постоянным или сравнительно длительным пребыванием людей (жилых, производственных, общественных зданиях), а также в теплицах. В последнем случае такую тепловую завесу можно создать не только у бокового оконного остекления, но и у перекрытия.

Токоподводы к пластинам могут быть выполнены по-разному, в частности в виде общей для всех пластин пары токоподводов. Но более экономичным является вариант, когда по меньшей мере часть пластин имеет раздельные токоподводы, что позволяет включать в работу только необходимое для заданного температурного режима число нагревательных элементов и тем самым экономить электроэнергию. Кроме того, такая конструкция выгодна, если необходимо получить локальный нагрев.

Возможен вариант устройства, когда привод перемещения пластин выполнен с возможностью их возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном их продольным осям. Это дает возможность регулировать размер панели вдоль этого направления, что позволяет при необходимости получить локальный нагрев в той или иной зоне у ограждения и одновременно освободить часть поверхности последнего для прохода света.

Кроме того, возможен вариант, при котором по меньшей мере одна из пластин имеет привод вращения вокруг ее продольной оси.В этом случае она выполняет функцию вентиляторной лопасти (минивентилятора), позволяющей создать принудительный поток воздуха к пластинам, что повышает эффективность работы устройства, особенно в режиме воздушно-тепловой завесы.

Возможен вариант, при котором пластины изготовлены из светонепроницаемого материала. Благодаря этому при установке устройства у остекленного ограждения появляется возможность желаемым образом перекрывать световой поток (затемнять помещение) и тем самым наряду с тепловым регулировать световой режим в помещении.

Перечисленные отличительные признаки устройства придают изобретению необходимую новизну и промышленную применимость. Изобретательский уровень изобретения вытекает из анализа других, кроме прототипа, технических решений, имеющих сходные с заявляемым признаки. Так, известно устройство для реализации способа кондиционирования помещения по заявке Японии N 2-14616, имеющее жалюзи, внешне напоминающее пластинчатую панель нашего устройства, но в отличие от него не имеющее на жалюзи нагревательных элементов, что не позволяет известному устройству решить поставленную задачу по регулируемому нагреву воздуха в помещении. Здесь не жалюзи нагревают воздух за счет внешнего источника питания, а идет их охлаждение воздушным потоком, поскольку они нагреваются вследствие инсоляции и целям нагрева не служат, являясь лишь светозащитными элементами. То же можно сказать и о другом похожем устройстве по авт. св. N 1307168, в котором омывающий жалюзи воздух также не подогревается ими, поскольку они не снабжены индивидуальными подогревателями.

На фиг. 1-3 изображено предлагаемое устройство для подогрева воздуха в помещении с остекленным ограждением, фронтальная и боковая проекции и узел I, вариант с вентиляторной лопастью, реализующий режим воздушно-тепловой завесы с промежуточным наклонным положением пластин; на фиг. 4 и 5 то же, когда часть пластин снабжена нагревателями и ориентирована вертикально.

Устройство 10 для подогрева воздуха в помещении 2 с остекленным ограждением 1 включает расположенную в непосредственной близости от остекленного ограждения крепежную конструкцию в виде консоли 3, прикрепленной к верхней части ограждения, и связанной с ней гибкой подвески 4. На подвеске 4 закреплен привод для изменения ориентации регулировочно-нагревательных элементов устройства. Привод содержит установленный параллельно одному из перекрытий помещения 2 полый металлический барабан 5, на торцах которого имеются отверстия для установки оси 6, и два закрепленных на ее концах барабан 7. Барабаны 7 имеют прорези в осевых зонах для закрепления прочных нитей 8, пропущенных через отверстия в днище барабана 5 (не показаны) и служащих для охвата расположенных между ними и параллельно между собой пластин 9, изготовленных из светонепроницаемой электронепроводящей пластмассы и выполняющих функции регулировочно-нагревательных элементов устройства 10. Нити 8, охватывающие пластины 9 с торцов, и привязанные к ним две близко (и параллельно между собой) расположенные нити 11 образуют прочную ячейку 12, в которой смежно с ними расположены два соседних ряда пластин 9. Такая конструкция позволяет менять ориентацию пластин 9 в каждой ячейке 12 и одновременно менять размер щелевых каналов 13, образующихся между ними. Возможность взаимных перемещений пластин 9 в образуемой ими единой конструкции панели позволяет регулировать параметры воздушного потока в зазоре между ограждением 1 и устройством 10 (на фиг. 1 направление воздушного потока в указанном зазоре обозначено восходящими стрелками). Для удобства управления такими относительными перемещениями пластин 9 на правом торце оси 6 закреплен с помощью стопорного винта (не показан) маховки 14 с прорезями в теле с противоположных сторон для предварительного пропуска приводных прочных нитей 15 с ручками. Управление ориентации ячеек 12 осуществляется изменением угла поворота в ту или иную сторону маховика 14 путем натяжения одной из нитей 15.

Для возвратно-поступательного движения устройства 10 перпендикулярно регулировочно-нагревательным пластинам 9 использованы две пары прочных ниток 16, каждая из которых последовательно пропущена через отверстия 17 в противоположных торцовых частях регулировочно-нагревательных пластин 9 и связанных между собой под нижней частью последней пластины 9 для образования второго привода регулирующего площадь боковой поверхности нагревателя 10. На поверхности каждой регулировочно-нагревательной пластины 9, обращенной к ограждению 1, закреплены с помощью электроизолирующих скоб (не показаны) герметичные плоские электронагреватели 18, служащие для подогрева омывающего их воздуха в зазоре между устройством 10 и ограждением 1. Токоподвод к электронагревателям 18 осуществлен с помощью двух вертикальных между собой токопроводов 19, пропущенных последовательно через каждое отверстие 17 и подключенных к внешнему источнику питания (не показано). Токопроводы 19 электрически связаны между собой размещенными на каждой пластине 9 токоподводами 20, имеющими длину, превышающую расстояние между зонами расположения электронагревателей 18 и отверстиями 17, в которых размещены узлы их электросвязи, для исключения механических повреждений токопроводов 19, обусловленных частыми механическими перемещениями в моменты регулировки. В некоторых случаях по крайней мере несколько пластин 9 могут иметь электрический переключатель между электронагревателями 18 и токопроводами 19 в цепи токоподводов 20 для расширения диапазона регулировки нагрева.

Ниже последней регулировочно-нагревательной пластины 9 подвешен на токопроводе 19 микроэлектродвигатель 21 с электроизолированным закреплением на его наружной поверхности (не показано) и с наружным пазом ротора, в котором с помощью стопорного винта (не показан) закреплена торцовой частью вентиляторная лопасть 22, выполненная в виде пластины, подобной пластинам 9, и расположена параллельно им и с зазором по отношению к ним. Второй торцовый конец вентиляторной лопасти 22 вставлен и закреплен аналогично в паз оси 23, вставленной в подшипник (не показан) цилиндрического корпуса 24, который подвешен и закреплен на токопроводе 19, расположенном в его зоне. Кроме токопровода 19, служащего для подачи напряжения к микродвигателю 21, использован пропущенный через отверстия 17 токопровод 25.

Устройство для подогрева воздуха на фиг. 4 и 5 выполнено аналогично устройству 10 на фиг. 1 за исключением того, что электронагревателями 18 снабжены некоторые пластины 9, в результате чего появляется возможность обеспечить поддержание требуемого теплового режима при меньших затратах электроэнергии.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В режиме подогрева в зимнее или переходное время года устройство 10 включают в работу путем подачи электропитания через элементы 19, 20, 24 к электронагревателям 18 и микроэлектродвигателю 21. С этого момента начинается интенсивный подогрев воздуха в помещении 2, омывающего электронагреватели 18 пластин 9, размещенных с зазором по отношению к остекленному ограждению 1. За счет этого, а также за счет принудительной подачи воздуха вентиляторной лопастью 22 в направлении, указанном стрелкой, происходит интенсификация скорости воздушного потока, который препятствует проникновению в помещение 2 холодного наружного воздуха (т.е. предотвращает отток тепла), фактически выполняя функцию воздушно-тепловой завесы помещения 2. В результате этого повышается эффективность нагрева воздуха и снижаются энергозатраты.

Находящиеся в дневное время в среднем положении пластины 9 обеспечивают регулируемую подачу воздуха и световой энергии в помещение 2 через образованные в этом случае щелевые зазоры 13, облегчая процесс настройки на оптимальный термосветовой режим.

В ночной период либо в иных случаях, когда проникновение световой энергии необязательно, пластины 9 как оснащенные электронагревателями 18, так и не оснащенные ими под действием изменяющейся длины приводной веревки 15, закрепленной с тыльной части маховика 14, устанавливаются параллельно ограждению 1 с перекрытием щелевых зазоров 13 между ними. Благодаря такому расположению эффективность работы устройства в режиме воздушно-тепловой завесы повышается, так как весь объем подогреваемого воздуха сосредотачивается в зоне действия завесы без утечки в помещение 2. Кроме того, оттоку тепла из помещения 2 препятствует перекрытие сплошной поверхностью устройства 10 тепловых воздушных потоков, исходящих из помещения 2.

В случае необходимости обеспечить локальный нагрев воздуха в верхней зоне у ограждения 1 посредством натягивания нитей 16 (увеличением длины их свободных концов) производят подъем и сборку устройства 10 в виде гармошки в направлении, перпендикулярном продольным осям пластин 9, одновременно увеличивая поток световой энергии через остекленное ограждение 1 в помещение 2.

В летнем режиме электронагреватели пластин 9 обесточивают, и вентиляторная лопасть 22 продолжает нагнетать воздушный поток к зазору у ограждения 1, но в противоположном направлении путем изменения направления ее вращения одним из известных способов (например, используя реверсивный двигатель), в результате чего более нагретый воздух выталкивается из помещения 2 наружу. Особенно эффективна такая работа устройства 10 при закреплении вентиляторной лопасти 22 в его верхней части (не показано).

В то же время находящиеся в промежуточном положении пластины 9 служат для образования воздухо-светопроводящих каналов в зазорах 13 между ними, причем теплый воздух через них удаляется наружу, а световая энергия проникает в помещение 2.

Аналогично работает устройство 10 в различные периоды года при установке его у входного проема (не показано), препятствуя поступлению или утечке воздуха как через неплотности между дверью и проемом, так и в момент открывания двери человеком, при этом тот же человек производит несложное перемещение устройства 10 вверх, после чего оно приобретает начальное положение под действием силы тяжести.

Устройство 10 можно устанавливать как непосредственно у ограждения, так и на значительном расстоянии от него (не показано), что дает возможность создавать комфортные условия (путем подогрева воздуха) в различных зонах помещения 2.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ С ОСТЕКЛЕННЫМ ОГРАЖДЕНИЕМ, представляющее собой электронагревательную панель с токопроводами, имеющую сквозные каналы для прохода нагреваемого воздуха, отличающееся тем, что панель выполнена в виде набора смежно расположенных пластин, снабженных собственными электронагревательными элементами и связанных между собой с возможностью их взаимного перемещения для изменения их ориентации и регулировки образуемых между ними щелевых зазоров, служащих упомянутыми каналами для воздуха, при этом устройство снабжено приводом для осуществления перемещения пластин.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть пластин имеет раздельные токопроводы.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что привод выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения пластин в направлении, перпендикулярном их продольным осям.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из пластин имеет привод вращения вокруг ее продольной оси.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что пластины изготовлены из светонепроницаемого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5