RU2338126C1 - Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) - Google Patents
Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338126C1 RU2338126C1 RU2007104714/06A RU2007104714A RU2338126C1 RU 2338126 C1 RU2338126 C1 RU 2338126C1 RU 2007104714/06 A RU2007104714/06 A RU 2007104714/06A RU 2007104714 A RU2007104714 A RU 2007104714A RU 2338126 C1 RU2338126 C1 RU 2338126C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- heating elements
- electric heating
- temperature
- air flow
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к вентиляционной технике и касается конструкции бытовых и промышленных отопительных и нагревательных приборов и устройств (тепловентиляторы, сушилки, канальные нагреватели, воздушно-отопительные агрегаты и т.д.). В частности, изобретение рассматривает новый способ регулирования температуры выходящего воздушного потока в воздуходувных устройствах, использующих в качестве электронагревательного элемента РТС-термисторы (полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом).The invention relates to ventilation equipment and relates to the design of household and industrial heating and heating appliances and devices (fan heaters, dryers, duct heaters, air-heating units, etc.). In particular, the invention considers a new method for controlling the temperature of the outgoing air stream in blower devices using PTC thermistors (semiconductor resistors with a positive temperature coefficient) as an electric heating element.
Известен способ регулирования температуры выходящего воздушного потока в воздуходувных устройствах, заключающийся в нагнетании воздуха в канал воздуходувного устройства, в котором расположены электронагревательные элементы, сообщенные с источником их питания, пропускании потока этого воздуха через указанные электронагревательные элементы и регулировании температуры выходящего воздушного потока на участке за электронагревательными элементами путем изменения физического состояния последних (RU №2122689, F24H 3/04, опубл. 1998.11.27).A known method of controlling the temperature of the outgoing air flow in the blower devices, which consists in pumping air into the channel of the blower device, in which there are electric heating elements in communication with their power source, passing the flow of this air through these heating elements and controlling the temperature of the outgoing air flow in the area behind the electric heating elements by changing the physical state of the latter (RU No. 2122689, F24H 3/04, publ. 1998.11.27).
В известном способе регулирование температуры выходящего воздушного потока на участке за электронагревательными элементами осуществляется увеличением количества ТЭН- нагревателей, что приводит к необходимости использования коммутационной техники и повышенного расхода электроэнергии.In the known method, the temperature control of the outgoing air flow in the area behind the electric heating elements is carried out by increasing the number of TEN-heaters, which leads to the need to use switching equipment and increased power consumption.
Данное решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов.This decision was made as a prototype for both declared objects.
Нагревательными элементами в керамических воздушных обогревателях служат полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом (РТС-термисторы) - полупроводниковые элементы, электрическое сопротивление которых, а следовательно, и мощность нагрева зависят от температуры их поверхности, то есть чем выше температура позистора, тем меньше мощность. Данная обратная связь не допускает нагрева элементов свыше 250°С, обеспечивая тем самым полную пожарную безопасность обогревателя. Максимальный же ток обогревателя в отличие от обычных ТЭНов достигается только при низких входных температурах и высоких скоростях воздушного потока. Это свойство позисторов в некоторой степени облегчает работу силовых узлов систем регулирования и разгружает электрическую сеть от пиковой потребляемой мощности, если в данный момент вентиляционное устройство работает не в предельных эксплуатационных режимах.The heating elements in ceramic air heaters are semiconductor resistors with a positive temperature coefficient (PTC thermistors) - semiconductor elements whose electrical resistance, and therefore the heating power, depends on their surface temperature, that is, the higher the temperature of the resistor, the lower the power. This feedback does not allow heating of elements above 250 ° C, thereby ensuring complete fire safety of the heater. The maximum current of the heater, unlike conventional heating elements, is achieved only at low inlet temperatures and high air flow rates. This property of posistors to some extent facilitates the operation of power nodes of control systems and relieves the electrical network from peak power consumption if at the moment the ventilation device is not operating in extreme operating conditions.
РТС-термистор (резистор с положительным температурным коэффициентом). При пропускании электрического тока через термистор он нагревается. Чем больше нагревается термистор, тем больше вырастает его электрическое сопротивление. При достижении точки переключения (по мере роста температуры) термистора (температура точки переключения задается при изготовлении изделия в основном с 250°С) сопротивление его резко возрастает и дальнейший рост температуры невозможен. Это свойство РСТ-нагревателей делает устройство, в котором оно применяется, пожаробезопасным в отличие от устройств на ТЭНах или с нагревателями в виде нихромовой спирали, где ввиду чисто резистивных свойств этих нагревателей температура их поверхности ничем не контролируется.PTC thermistor (resistor with a positive temperature coefficient). When an electric current is passed through a thermistor, it heats up. The more the thermistor heats up, the more its electrical resistance grows. Upon reaching the switching point (as the temperature rises), the thermistor (the temperature of the switching point is set during the manufacture of the product mainly from 250 ° C), its resistance increases sharply and a further temperature increase is impossible. This property of PCT heaters makes the device in which it is used fireproof, unlike devices on heating elements or with heaters in the form of a nichrome spiral, where due to the purely resistive properties of these heaters their surface temperature is not controlled by anything.
Это же свойство полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом затрудняет их регулирование внешними электрическими приборами (термостатами). Принцип такого регулирования температуры состоит в том, что напряжение питания на нагреватель подается не постоянно, а импульсами в зависимости от потребности в тепле, которая определяется условной заданной температурой на выходе воздуходувного устройства.The same property of semiconductor resistors with a positive temperature coefficient makes it difficult to regulate them with external electrical devices (thermostats). The principle of such temperature control is that the supply voltage to the heater is not supplied continuously, but by pulses, depending on the heat demand, which is determined by the conditionally set temperature at the outlet of the blower device.
Основная проблема заключается в том, что полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом в момент поступления очередного импульса напряжения питания уже успевает остыть и электрическое сопротивление его мало. Следовательно, ток в цепи будет очень большим и будет падать по мере разогрева термистора. Ресурс работы полупроводникового резистора с положительным температурным коэффициентом в данной электрической схеме регулирования невелик, поскольку он работает в режиме максимальных пусковых токов. Применение же терморегулирующих приборов, основанных на принципе изменения напряжения, подающегося на нагреватель в зависимости от потребности в тепле, не дает эффекта, так как температура поверхности термистора зависит не от величины подаваемого на него напряжения, а от характеристики точки переключения, которая задается при изготовлении.The main problem is that a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient at the time of the next supply voltage pulse already has time to cool down and its electrical resistance is small. Therefore, the current in the circuit will be very large and will decrease as the thermistor heats up. The life of a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient in this electrical control circuit is small, since it operates in the maximum starting currents mode. The use of thermoregulating devices based on the principle of changing the voltage supplied to the heater depending on the heat demand does not have an effect, since the surface temperature of a thermistor does not depend on the voltage supplied to it, but on the characteristics of the switching point that is set during manufacture.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по использованию полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом исключительно в режиме максимального нагрева их поверхности при минимальном расходе электроэнергии и обеспечении регулирования воздуха за счет механических компонентов воздуходувного устройства.The present invention is directed to solving the technical problem of using semiconductor resistors with a positive temperature coefficient exclusively in the mode of maximum heating of their surface with minimum energy consumption and ensuring air regulation due to the mechanical components of the blower device.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении экономичности, долговечности и эффективности работы.The technical result achieved in this case is to increase profitability, durability and overall performance.
Указанный технический результат для первого способа достигается тем, что в способе регулирования температуры выходящего воздушного потока в воздуходувных устройствах, заключающемся в нагнетании воздуха в канал воздуходувного устройства, в котором расположены электронагревательные элементы, сообщенные с источником их питания, пропускании потока этого воздуха через указанные электронагревательные элементы и регулировании температуры выходящего воздушного потока на участке за электронагревательными элементами путем изменения физического состояния последних. В качестве электронагревательных элементов используют полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом, а температуру выходящего воздуха регулируют с помощью перепускного воздушного клапана, направляя часть нагнетаемого воздуха по байпасному каналу в зону за полупроводниковыми резисторами с положительным температурным коэффициентом.The specified technical result for the first method is achieved by the fact that in the method of regulating the temperature of the exhaust air flow in the blower device, which consists in pumping air into the channel of the blower device, in which are located the electric heating elements in communication with their power source, passing a stream of this air through the electric heating elements and regulating the temperature of the outgoing air flow in the area behind the electric heating elements by changing the physical equilibrium is the latter. A semiconductor resistor with a positive temperature coefficient is used as electric heating elements, and the temperature of the exhaust air is controlled using a bypass air valve, directing part of the injected air through the bypass channel to the area behind the semiconductor resistors with a positive temperature coefficient.
Указанный технический результат для второго способа достигается тем, что в способе регулирования температуры выходящего воздушного потока в воздуходувных устройствах, заключающемся в нагнетании воздуха в канал воздуходувного устройства, в котором расположены электронагревательные элементы, сообщенные с источником их питания, пропускании потока этого воздуха через указанные электронагревательные элементы и регулировании температуры выходящего воздушного потока на участке за электронагревательными элементами путем изменения физического состояния последних. В качестве электронагревательных элементов используют полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом, а температуру выходящего воздуха регулируют поворотом полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом на угол от 0° до 90° относительно направления воздушного потока.The specified technical result for the second method is achieved by the fact that in the method of controlling the temperature of the outgoing air flow in the blower devices, which consists in pumping air into the channel of the blower device, in which the electric heating elements are in communication with their power source, passing the flow of this air through these electric heating elements and regulating the temperature of the outgoing air flow in the area behind the electric heating elements by changing the physical equilibrium is the latter. As electric heating elements, semiconductor resistors with a positive temperature coefficient are used, and the temperature of the exhaust air is controlled by turning the semiconductor resistors with a positive temperature coefficient by an angle from 0 ° to 90 ° relative to the direction of the air flow.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These signs are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by specific examples of execution, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the desired technical result.
На фиг.1 - воздуходувная установка для реализации первого способа регулирования, смешанная подача воздуха;Figure 1 - blower installation for implementing the first method of regulation, a mixed air supply;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, подача воздуха по байпасному каналу;figure 2 is the same as in figure 1, the air supply through the bypass channel;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, подача воздуха через полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом;figure 3 is the same as in figure 1, the air supply through the semiconductor resistors with a positive temperature coefficient;
фиг.4 - воздуходувная установка для реализации второго способа регулирования, максимальный нагрев воздуха;figure 4 - blower installation for implementing the second method of regulation, the maximum heating of the air;
фиг.5 - то же, что на фиг.4, режим отсутствия нагрева воздуха;figure 5 is the same as in figure 4, the mode of absence of air heating;
фиг.6 - то же, что на фиг.4, смешанная подача воздуха.6 is the same as in figure 4, the mixed air supply.
Согласно настоящему изобретению способ регулирования температуры выходящего воздушного потока в воздуходувных устройствах заключается в нагнетании воздуха в канал воздуходувного устройства (например, с помощью вентилятора), в котором расположены электронагревательные элементы типа полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом, сообщенные с источником их питания, и пропускании потока этого воздуха через указанные электронагревательные элементы. В полупроводниковых резисторах с положительным температурным коэффициентом температура нагрева доводится до температуры точки переключения и поддерживается в неизменном режиме питания. Регулирование температуры выходящего воздушного потока на участке за ними осуществляют с помощью перепускного воздушного клапана, направляя часть нагнетаемого воздуха по байпасному каналу в зону за полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом.According to the present invention, a method for controlling the temperature of the outgoing air flow in a blower device is to inject air into the channel of the blower device (for example, by means of a fan), in which electric heating elements, such as semiconductor resistors with a positive temperature coefficient, are in communication with their power source and transmitting the flow this air through the indicated electric heating elements. In semiconductor resistors with a positive temperature coefficient, the heating temperature is brought to the temperature of the switching point and is maintained in a constant power mode. The temperature control of the outgoing air flow in the area behind them is carried out with the help of a bypass air valve, directing part of the injected air through the bypass channel into the zone behind the semiconductor resistors with a positive temperature coefficient.
Суть способа регулирования температуры на выходе воздуходувного устройства, нагревательным элементом которого является полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, заключается в следующем. Поскольку полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом является пожаробезопасным саморегулирующимся элементом, он может работать в статическом режиме (без прохождения через него воздуха). В этом режиме потребляемый им ток чрезвычайно мал, поскольку электрическое сопротивление его велико (температура достигла точки переключения).The essence of the method of controlling the temperature at the outlet of the blower device, the heating element of which is a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient, is as follows. Since a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient is a fireproof self-regulating element, it can operate in static mode (without air passing through it). In this mode, the current consumed by him is extremely small, since its electrical resistance is high (the temperature has reached the switching point).
Предлагается установить полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом в воздуходувное устройство 1 (фиг.1) параллельно с байпасным воздушным каналом 2, не имеющим электронагреватель 3, а температуру выходящего воздуха 4 регулировать с помощью перепускного воздушного клапана 5, направляя часть нагнетаемого воздуха 6 через электронагреватель 3 (фиг.1), а часть воздуха - в обход по байпасному каналу. Перепускной клапан управляется от электрического привода 7, сигнал на который поступает от внешнего терморегулятора 8 (термостата).It is proposed to install a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient in the blower device 1 (Fig. 1) in parallel with the bypass air channel 2 that does not have an
При необходимости исключения нагрева воздуха (фиг.2) достаточно выставить управлящий сигнал от перевода перепускного воздушного клапана 5 в положение, при котором его заслонка полностью перекроет канал, в котором расположен полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом. В этом случае весь воздушный поток будет направлен через байпасный канал к выходу из воздуходувного устройства, минуя канал, в котором расположен нагреватель. Так как полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом является саморегулирующимся элементом, то в этом режиме (без прохождения через него воздуха) он может работать, потребляя минимальный ток, так как его электрическое сопротивление велико (достигнута температура точки переключения).If it is necessary to exclude heating of the air (Fig. 2), it is sufficient to set the control signal from the transfer of the bypass air valve 5 to the position at which its damper completely blocks the channel in which the semiconductor resistor with a positive temperature coefficient is located. In this case, the entire air flow will be directed through the bypass channel to the outlet of the blower device, bypassing the channel in which the heater is located. Since a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient is a self-regulating element, in this mode (without air passing through it) it can operate by consuming minimal current, since its electrical resistance is high (the temperature of the switching point is reached).
Если необходимо обеспечить приток в помещение максимально нагретого воздуха, то необходимо выставить управляющий сигнал, согласно которому перепускной воздушный клапан 5 перейдет в положение, при котором его заслонка полностью перекроет байпасный канал. В этом случае весь поток нагнетаемого воздуха будет проходить через полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом.If it is necessary to ensure the influx of the maximum heated air into the room, then it is necessary to set the control signal according to which the bypass air valve 5 will switch to the position at which its damper completely blocks the bypass channel. In this case, the entire flow of injected air will pass through a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient.
Другим вариантом регулирования, основанным на том же принципе, будет электронагреватель, поворачиваемый электроприводом на угол от 0° до 90° относительно направления воздушного потока (фиг.4-6). В этом воздуходувном устройстве отсутствует байпасный канал, а полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом 3 расположены с возможностью поворота их от электрического привода 9, имеющего связь с внешним терморегулятором 8 (термостат или).Another control option based on the same principle will be an electric heater rotated by the electric drive through an angle from 0 ° to 90 ° relative to the direction of the air flow (Figs. 4-6). This blower device does not have a bypass channel, and semiconductor resistors with a positive temperature coefficient of 3 are arranged to rotate them from an
По этому способу температура нагрева полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом доводится до температуры точки переключения и поддерживается в неизменном режиме питания, а температуру выходящего воздуха в зоне за ними регулируют поворотом полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом на угол от 0° до 90° относительно направления воздушного потока.According to this method, the heating temperature of semiconductor resistors with a positive temperature coefficient is brought to the temperature of the switching point and maintained in a constant power mode, and the temperature of the exhaust air in the zone behind them is controlled by turning the semiconductor resistors with a positive temperature coefficient at an angle from 0 ° to 90 ° relative to the air direction flow.
Для получения максимально нагретого воздуха на выходе полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом устанавливаются перпендикулярно направлению потока воздуха (фиг.4). В этом случае весь поток воздуха пропускается через нагреватели. При повороте полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом на угол, при котором эти нагреватели в виде пластин/ны становятся параллельно потоку воздуха, нагрев воздуха сводится к минимуму (фиг.5). Регулирование температуры выходящего потока обеспечивается поворотом пластины/н полупроводниковых резисторов с положительным температурным коэффициентом на угол в диапазоне от 0° до 90°, при котором часть воздушного потока пропускается через полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, а часть проходит, минуя этот нагреватель (фиг.6). Режим смешивания воздушного потока нагретого и не нагретого позволяет экономично поддерживать заданную температуру смешанного воздуха на выходе устройства.To obtain the most heated air at the outlet, semiconductor resistors with a positive temperature coefficient are installed perpendicular to the direction of air flow (figure 4). In this case, the entire air flow is passed through the heaters. When turning semiconductor resistors with a positive temperature coefficient by an angle at which these plate-shaped heaters become parallel to the air flow, air heating is minimized (Fig. 5). The temperature control of the outlet stream is provided by turning the plate / n of semiconductor resistors with a positive temperature coefficient by an angle in the range from 0 ° to 90 °, at which part of the air flow is passed through a semiconductor resistor with a positive temperature coefficient, and part passes bypassing this heater (Fig. 6). The mode of mixing the air flow of heated and not heated allows you to economically maintain the set temperature of the mixed air at the outlet of the device.
Преимущества:Benefits:
1. Пожаробезопасность конструкции (температура нагревательного элемента не превышает 250°С).1. Fire safety design (temperature of the heating element does not exceed 250 ° C).
2. Меньшие габариты устройства по сравнению с устройствами, нагревателем в которых служит ТЭН или нихромовая спираль.2. Smaller dimensions of the device compared to devices in which the heater is a heater or a nichrome spiral.
3. Отсутствие в электрической схеме мощных коммутирующих приборов, реле или симисторов, наводящих в электросети помехи при переключении.3. The absence in the electrical circuit of powerful switching devices, relays or triacs, which cause interference in the electrical network during switching.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть изготовлено в промышленном производстве с использованием известных технологий, обычно применяемых при изготовлении устройств подогрева воздуха в системах воздухообмена для помещений.The present invention is industrially applicable, as it can be manufactured in industrial production using well-known technologies commonly used in the manufacture of air heating devices in indoor air exchange systems.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007104714/06A RU2338126C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007104714/06A RU2338126C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2338126C1 true RU2338126C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007104714/06A RU2338126C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338126C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217793U1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-04-18 | Артур Юрьевич Орлов | HEATING AND AIR CONDITIONING HEATER |
-
2007
- 2007-02-08 RU RU2007104714/06A patent/RU2338126C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217793U1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-04-18 | Артур Юрьевич Орлов | HEATING AND AIR CONDITIONING HEATER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10928078B2 (en) | Furnace controller and a furnace that controls a gas input rate to maintain a discharge air temperature | |
RU2656835C1 (en) | Heat exchanger ventilation device | |
EP0928927A3 (en) | Fireplace having multi-zone heating control | |
CN111043640B (en) | Heating system and control method thereof | |
US4055297A (en) | Forced air heating system utilizing fireplace as primary heat source | |
US8777119B2 (en) | Heated makeup air unit | |
RU2338126C1 (en) | Method of outgoing flow temperature control in blowing devices (versions) | |
US20120070133A1 (en) | Thin-film carbon forced warm-air-heating unit | |
US20190128564A1 (en) | Heat Generation System For Portable Electric Heaters | |
CA3154870C (en) | Hybrid residential heater and control system therefor | |
KR100754001B1 (en) | Electric boiler of direct connection type | |
KR0149265B1 (en) | Local place cooling heating control electronic temperature controller with passive, automatic fan speed controlled | |
JP6780622B2 (en) | Hot water floor heating system | |
GB2616463A (en) | Heat boost radiator | |
GB2506210A (en) | Radiator forced air convection heat distributing apparatus | |
BG3107U1 (en) | Clock heater | |
JPH08261560A (en) | Electrical hot air heater | |
JPH03225158A (en) | Hot air heater | |
GR20160100566A (en) | Temperature regulator for indoor spaces and heating bodies | |
CA2014188A1 (en) | Heater blower such as an electric hair dryer or the like, with ptc resistors | |
JPH0534015A (en) | Electric fan forced heater | |
JPH04353356A (en) | Heat accumulative type electrical hot air heater | |
SE414537B (en) | Central heating stove | |
GB2188413A (en) | Central heating system | |
GB190801304A (en) | Electrical Means for Regulating Temperature in a Number of Places. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090209 |