Первый в топливно-энергетической промышленности прибор здорового жизнеобеспечения.

Проблемы рационального использования ресурсов, в том числе и энергоресурсов, на сегодняшний день имеют глобальное значение. Отсутствие энергосберегающих технологий влечет за собой потребление большого количества электроэнергии, угля, нефтепродуктов. С другой стороны, в XXI веке одним из основных направлений развития человеческого общества является обращение к здоровому образу жизни, развитие экологически чистых технологий. Таким образом, основное направление развития систем отопления должно соответствовать как минимум двум требованиям: экономичность (энергосберегаемость) и экологическая чистота, экологическое функционирование.

Кроме того, необходимо учитывать дополнительные требования, предъявляемые к современным отечественным разработкам:

■  относительно низкая себестоимость систем;

■  минимальные эксплуатационные расходы;

■  наличие системы регулирования температурного режима;

■  использование для системы отечественных материалов.

Целью данной разработки стало создание универсального электрического прибора из природно- натуральных экологически чистых материалов, способного поддерживать постоянную относительную влажность природной атмосферы помещения и оздоровлять его экологию. Разрабатываемый прибор должен максимально удовлетворять всем перечисленным выше требованиям и составлять энергоэкономичную систему отопления производственно-бытовых помещений нового поколения по признакам технического решения.

Автором разработки является А.Л. Беляева. Изобретение данного отопительного прибора было признано лучшим изобретением Киргизской Республики за последние два года, а А.Л. Беляева названа лауреатом конкурса «Лучшая изобретательская деятельность в Киргизской Республике за 2001-2002 гг.».

При решении проблемы автор опирался на имеющийся опыт работы в области производства полупроводников. Фактически модель разработана на стыке двух областей деятельности: электротехники и выращивании промышленных кристаллов, и именно использование знаний, умений и навыков в каждой из областей сделали возможным появление данной разработки. v

Следует отметить, что первоначально изобретение отопительного прибора, о котором здесь идет речь, было зано с необходимостью улучшения микроклимата и

В окончательном виде разработанная модель имеет рабочее название керамический электроконвектор ЭВП (Н) 0,33/220 УХЛ4 ТУ2971-006-22997241-2002.

Керамический электроконвектор — это промышленно- бытовой электрический обогреватель прямого стационарного действия, обладающий высокой эффективностью теплоотдачи и удовлетворяющий экологическим, санитарным, медицинским и противопожарным требованиям.

Вместе с тем, следует отметить, что данный электроконвектор по ряду признаков отличается от известных моделей электроконвекторов, равно как и от других существующих электрообогревателей, и в принципе может быть выделен в самостоятельную, для этого случая специально созданную группу отопительных приборов.

Одним из главных отличительных признаков электроконвектора являются конструктивные нагревательные углеродсодержащие элементы, изготовленные на основе натурально-природных экологически чистых неметаллических материалов. По существу в устройстве электроконвектора практически не используется металл, если не брать во внимание несущую металлическую конструкцию.

Обеспечение тепла физиологически комфортной зоны осуществляется энергопотреблением 0,3 кВт/ч, что в 3-10 раз меньше энергозатрат известных образцов теплотехники. Керамический электроконвектор оказывает положительное влияние на экологию помещения. Обогрев помещения происходит мягко и более качественно, т.к. токопроводящие углеродные элементы нагреваются максимально до 100° С, благодаря чему не сжигается кислород и не пересушивается воздух в помещении. Достигнутая минимизация использования металла в конструктивных элементах электроконвектора повышает уровень экологичности его конструкций и работы. Отсутствие эффекта аккумуляции статического электричества, а также нейтрализация вредного магнитного поля, возбуждаемого переменным током в токопроводящем элементе (что характерно практически для всех остальных электробытовых приборов), создают дополнительный положительный эффект и подтверждают более высокие экологические характеристики функционирования данного электроконвектора.

Электроизоляционная прочность керамики обеспечивает защиту от поражения электрическим током. Экологическая чистота электроконвектора обеспечена материалами конструкции, основа — изученное природное силикатное сырье с количественным и качественным содержанием полезных химических элементов. Содержание этих элементов наиболее близко к группе адсорбирующих медицинских средств, представленных в фармацевтическом справочнике. Керамика настроена на испускание электромагнитных волн только в инфракрасном спектре. Электроконвектор производит тепловые волны в среднем инфракрасном спектре (8,4-8,6 мкм), максимально приближенном к диапазону тепловых волн, порождаемому человеком (9,37 мкм). Одновременно, не сжигая кислород и не пересушивая воздух, он осушает здания от сырости, независимо от наружной влажности.

Формирование оздоровляющего эффекта достигается благодаря совокупности конструктивных элементов и используемых для них природных, экологически чистых материалов. Преобразование электрической энергии в тепловое излучение токопроводящими элементами задает режим генерации непрерывного теплового спектра излучения. Вместе с тем, для патогенных и условно- патогенных микроорганизмов этот признак в сочетании с резонансными колебаниями кристаллической решетки керамических цилиндров является разрушающим фактором.

Доказанный оздоровляющий эффект работающего электроконвектора по отношению к экологии помещения приобретает особое значение с учетом того, что он формируется и рассчитан на постоянное присутствие человека в помещении, т.е. объективно снижается опосредованный риск заражения патогенными микроорганизмами через дыхание.

Особенно актуально использование керамического электроконвектора в лечебных и детских учреждениях, на ряде специализированных, особо точных производств, в космической отрасли. Он также может быть эффективно использован в саунах с сухим паром.

Керамический электроконвектор рассчитан на продолжительную безнадзорную работу.

Устройство электроконвектора с оздоровляющим эффектом

Недостатками известных электроотопительных устройств являются: большое электропотребление — 0,75-3,0 кВт/час, большой объем металлических деталей, сложное техническое выполнение, необходимость использования дополнительного поддува в виде вентиляторов. Наличие большого объема металлических деталей снижает экологичность отопительного устройства и его работы. Требование прогрева помещения до уровня физиологического комфорта обуславливает в перечисленных устройствах необходимость использования повышенных температур на теплоотдающих поверхностях. Это влечет за собой повышение энергозатрат. Кроме того, использование металлических элементов нагрева оказывает негативное влияние на воздух и относительную влажность в помещении. Ни один из имеющихся электроконвекторов, судя по доступной информации, не обладает оздоровляющим влиянием на экологию помещения.

Представленный керамический электроконвектор с оздоровляющим эффектом содержит несущий каркас с горизонтальными панелями, имеющими конвективные окна. На несущем каркасе размещены тепловыделяющие керамические полые монолитные цилиндры, в стенках которых предусмотрены сквозные продольные отверстия. В эти отверстия вмонтированы нагревательные углеродсодержащие токопроводящие элементы и углеродсодержащие обесточенные стержни. Токопроводящие нагревательные элементы соединены параллельно-последовательно в цепь на выходе из цилиндров, торцы которых помещены в электроизоляционные опоры несущего каркаса.

Существенными отличительными признаками являются конструктивные нагревательные элементы. Все теплоформирующие конструктивные элементы — токопроводящие и обесточенные нагревательные элементы, а также теплоотдающие поверхности керамических цилиндров — имеют сопредельные спектры инфракрасного излучения.

Энергосберегающий эффект

В зависимости от режимов работы, которые обеспечиваются электрической схемой соединения токопроводящих элементов, энергопотребление находится в лимитах 0,05-0,3 кВт/час. При этом режим 0,05 кВт/час рассчитан на поддерживающий тепловой уровень обогрева помещения. Максимум энергопотребления (0,3 кВт/час) приходится на верхний лимит температурного режима нагрева рабочих теплоотдающих поверхностей керамических цилиндров. В этом случае температура теплогенерирующих элементов (обесточенных углеродсодержащих стержней и углеродсодержащих токопроводящих элементов) находится в пределах max 100° С. Это создает значительный потенциальный ресурс электропрочности, а следовательно, и износоустойчивости используемых элементов. В качестве тепловых аккумуляторов обесточенные углеродсодержащие стержни функционируют при включении и отключении электроконвектора. При нагреве тоководов обесточенные стержни аккумулируют тепло через керамические стенки цилиндра до момента достижения равновесной с токопроводящими элементами температуры. Возникающий электромагнитный резонанс тоководов и обесточенных углеродсодержащих стержней усиливает инфракрасное излучение самой керамической стенки. Аккумулятивный тепловой потенциал обесточенных углеродсодержащих стержней позволяет поддерживать равномерный круговой разогрев теплоотдающей керамической поверхности цилиндра без повышения энергопотребления. При этом автоматически снимается необходимость использования дополнительных токопроводящих элементов инфракрасного излучения.

При испытаниях керамического электроконвектора была проведена независимая экспертная оценка его тепловой производительности. Поверхностная плотность потока излучения была рассчитана по формуле закона излучения Стефана-Больцмана. Эта величина составила 727 Вт/м² с учетом нагрева поверхностей цилиндров до 70° С. При общей площади поверхностей излучения керамических цилиндров 0,96 м² суммарное количество тепла, выделяемого электроконвектором в час, составляет 600 ккал или 698 Вт (из расчета 1 ккал = 1,163 Вт/ч в соответствии с Теплотехническим справочником [1]). Сравнение потребляемой электроэнергии — 300 Вт/час с количеством выделяемого тепла — 698 Вт/ч говорит о высокой производительности керамического электроконвектора при преобразовании электрической энергии в тепловую. Рабочие режимы электроконвектора подобраны на основе сравнительного анализа тепловых эффектов, возникающих в трубчатом металлическом электронагревателе (ТЭН) с токопроводящим металлическим элементом из нихрома, в керамическом цилиндре с токопроводящим элементом из нихрома и в керамическом цилиндре с токопроводящим элементом из углеродной ленты. Температуры на поверхности керамического корпуса (до 80⁰ С) и на токопроводящем элементе (до 100⁰ С) не вызывают избыточного теплового излучения с токопроводящим элементом из углеродной ленты, создающей большую теплоэффективность.

После первого года эксплуатации опытных образцов в частной городской школе отмечено, что резко снизилось число респираторных заболеваний и гриппа у учеников, улучшилось состояние кожи, прекратились приступы бронхиальной астмы у преподавателей, исчез аллергический зуд у больных, страдающих аллергией. Как побочный эффект выявлено, что лучше стали расти цветы, зацвели те, которые раньше по каким-либо причинам не зацветали. По-видимому, имеет место сочетанный эффект: очищение воздуха от микроорганизмов, нормализация влажности, комфортность тепла и влияние пирамидальных структур керамики на пары воды, перемещаемой с потоками теплого воздуха.

Используемые Ноу-Хау

Окружающий воздух в помещении является сложной субстанцией, содержащей различные химические соединения, ионы, частицы пыли, пары воды, заразную, потенциально-заразную микрофлору и др. Электроконвектор представлен керамической твердофазной кристаллической структурой. Вблизи нагретой керамической поверхности движется холодный воздушный поток, встречающий на своем пути совместное резонансное колебание кристаллических микроуровневых структур керамики. Возникает фильтрующий электромагнитный экран, благодаря которому разрывается оболочка заразных (патогенных), потенциально-заразных (условно- патогенных) микроорганизмов, и в этом проявляются санирующие свойства. Атмосферная вода при контакте со структурами керамики очищается, структурируется и соответственно влияет на свойства вдыхаемого человеком воздуха, в свою очередь, очищая его и, таким образом, способствуя оздоровлению организма — в этом проявляется оздоровляющий эффект. Равномерно прогретое, очищенное помещение оказывает целебное действие на здоровье человека.

Основные технические характеристики керамического электроконвектора с оздоровляющим эффектом

Номинальная потребляемая мощность 0,05+0,3 кВт/ч

Напряжение питающей сети 220±22 В

Частота переменного тока 50 Гц

Температура токопроводящего элемента в рабочем режиме 50…110° С

Температура теплоотдающей поверхности цилиндра 39…90° С

Поверхностная плотность потока излучения 727 Вт/м2

Количество выделяемого тепла 600 ккал/ч

Класс защиты 1

Общая площадь теплоотдающих поверхностей цилиндров 9600 см2

Размеры 410х400х75 мм

Вес 18+21 кг

Срок службы 30 лет

Керамический электроконвектор подготовлен к массовому выпуску в напольном исполнении. Керамический электроконвектор подготовлен к массовому выпуску в напольном исполнении.

Литература

1.      Теплотехнический справочник, М, Энергия, 1975, т.1, стр. 12.

 

А.Беляева, Л.Савельева, О.Бондаренко, Киргизстан

http://www.leteco.h1.ru

Email: leteco@mail.ru