RU2124612C1 - Electrically-heated floor - Google Patents

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: electrically-heated floors can be constructed in dwelling and industrial buildings, animal-breeding farms, in permanently build greeneries for heating soil when growing early vegetables. Electrically-heated floor has base that is flooring slab or like, heat-insulating layer, underlining layer, heat-accumulating layer, covering, and heating elements connected in parallel. Heating elements are made in the form of carbon bands which are located between underlining layer and heat-accumulating layer. Carbon bands are of 15-100 mm width, their linear electrical resistance is 2-20 Ohm/m. Ratio of band width to band length is from 1:10 to 1:125. Ratio of total surface area of electrically-heating bands to floor area is 0.2-0.9. Application of aforesaid arrangement for construction of electrically-heated floors enhances their attractiveness for consumers. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть применено для устройства обогреваемых полов в жилых и производственных помещениях, а также в сельском хозяйстве для обогрева почвы в стационарных теплицах, для создания теплых полов в животноводческих фермах, особенно для молодняка. The invention relates to construction and can be used for the device of heated floors in residential and industrial premises, as well as in agriculture for heating the soil in stationary greenhouses, to create warm floors in livestock farms, especially for young animals.

Известен теплый пол с нагревательным элементом в виде электрического кабеля или проводящей пленки. Нагревательный элемент находится внутри бетонной плиты, которая уложена на теплоизолирующий слой посредством опор, при этом образуются каналы для циркуляции воздуха. Теплоизолирующий слой уложен на основание (заявка Франции N 2706511, кл. E 04 F 15/18, E 04 В 5/48). A floor is known with a heating element in the form of an electric cable or conductive film. The heating element is located inside a concrete slab, which is laid on a heat-insulating layer by means of supports, and channels for air circulation are formed. The insulating layer is laid on the base (French application N 2706511, CL E 04 F 15/18, E 04 B 5/48).

Известен сверхплоский нагревательный элемент, который может быть применен для устройства обогреваемого пола. Нагревательный элемент устанавливается под паркет, синтетическое покрытие и т.п. Основу нагревательного элемента составляет ткань с углеродной и стеклянной нитью по основе и утку, расстояние между углеродными нитями 7 мм (заявка Франции, N 2681753, H 05 B 3/36, F 24 D 13/02). An ultra-flat heating element is known which can be used to construct a heated floor. The heating element is installed under the parquet, synthetic coating, etc. The basis of the heating element is a fabric with carbon and glass filaments on the base and weft, the distance between carbon filaments is 7 mm (French application, N 2681753, H 05 B 3/36, F 24 D 13/02).

Наиболее близким техническим решением является обогреваемый пол, который включает покрытие, железобетонные плиты (аккумулирующий слой) с электронагревательными элементами, теплоизоляционный и подстилающий слои. Электронагревательные элементы выполнены в виде полос из углеволокнистой ткани; отношение ширины полосы к ее длине равно 1:2, шаг полос не превышает ее ширины (авторское свидетельство СССР N 1553639, кл. E 04 F 15/08 - прототип). The closest technical solution is a heated floor, which includes a coating, reinforced concrete slabs (storage layer) with electric heating elements, heat-insulating and underlying layers. Electric heating elements are made in the form of strips of carbon fiber fabric; the ratio of the width of the strip to its length is 1: 2, the stripe pitch does not exceed its width (USSR copyright certificate N 1553639, class E 04 F 15/08 - prototype).

Однако заявляемые конструкции полов с электроподогревом не позволяют полностью решить проблемы безопасной эксплуатации полов, долговечности и надежности. However, the claimed design of floors with electric heating does not completely solve the problems of safe operation of floors, durability and reliability.

Например, при кабельной системе напряжение питания в абсолютном большинстве случаев составляет 220 В, и в случае выхода из строя кабеля на поверхности пола может возникнуть потенциал, опасный для человека. Кроме того, в нагревательном кабеле применяется металлический проводник малого сечения, и для обеспечения заданного теплового режима пола температура на поверхности проводника должна быть достаточно высокой, до 100^oС, но при такой температуре начинается интенсивный процесс термической деструкции полимерной электроизоляции кабеля, что приводит к снижению надежности кабеля и, следовательно, к уменьшению срока службы (долговечности). Применение в качестве нагревательного элемента электропроводящих пленок характеризуется теми же отрицательными элементами, что и при кабельной системе. Обогреваемый пол (а. с. N 1553639) с заявляемыми геометрическими соотношениями углеродных полос и шага развивает большую мощность при напряжении питания более 6 В, что приводит к увеличению температуры на поверхности пола гораздо выше оптимальной 25-30^oC.For example, with a cable system, the supply voltage in the vast majority of cases is 220 V, and in the event of a cable failure on the floor surface, a potential that is dangerous to humans may arise. In addition, a metal conductor of small cross section is used in the heating cable, and to ensure a given thermal regime of the floor, the temperature on the surface of the conductor should be quite high, up to 100 ^o С, but at this temperature an intensive process of thermal destruction of the polymer electrical insulation of the cable begins, which leads to a decrease cable reliability and, consequently, to reduce the service life (durability). The use of electrically conductive films as a heating element is characterized by the same negative elements as with a cable system. A heated floor (a.s. N 1553639) with the claimed geometric ratios of carbon strips and pitch develops greater power with a supply voltage of more than 6 V, which leads to an increase in temperature on the floor surface much higher than the optimal 25-30 ^o C.

Технической задачей данного изобретения является расширение потребительских качеств обогреваемых полов: обеспечение безопасности, увеличение срока службы и надежности, уменьшение градиента температуры на поверхности пола. Решение задачи достигается за счет того, что электрообогреваемый пол, содержащий теплоизолирующий, теплоаккумулирующий слои, покрытие и соединенные параллельно нагревательные элементы в виде углеродных лент, согласно предложению выполнен монолитным на едином основании, а углеродные ленты, характеризующиеся шириной 15-100 мм и линейным электрическим сопротивлением 2-20 Ом/м, расположены между подстилающим и теплоаккумулирующими слоями равномерно по площади пола так, что отношение их ширины к длине составляет от 1: 10 до 1:125, а отношение суммарной площади углеродных лент и площади пола составляет 0,2-0,9. The technical task of this invention is to expand the consumer qualities of heated floors: ensuring safety, increasing the service life and reliability, reducing the temperature gradient on the floor surface. The solution to the problem is achieved due to the fact that the electrically heated floor, containing heat-insulating, heat-accumulating layers, a coating and heating elements connected in parallel in the form of carbon tapes, according to the proposal is made monolithic on a single base, and carbon tapes, characterized by a width of 15-100 mm and linear electrical resistance 2-20 Ohm / m, located between the underlying and heat-accumulating layers evenly over the floor area so that the ratio of their width to length is from 1: 10 to 1: 125, and the ratio is the sum The total area of carbon tapes and floor area is 0.2-0.9.

На фиг. 1 приведено поперечное сечение обогреваемого пола; на фиг. 2 - продольное сечение. In FIG. 1 shows a cross section of a heated floor; in FIG. 2 is a longitudinal section.

Пол включает основание 1 (межпотолочное перекрытие и т.п.), теплоизолирующий слой 2, подстилающий слой 3, соединенные параллельно нагревательные элементы 4 в виде углеродных лент, расположенные равномерно по площади пола, теплоаккумулирующий слой 5 , покрытие (чистый пол) 6, токоподводящие шины 7, отверстия 8 для присоединения силового провода от источника питания. The floor includes a base 1 (ceilings, etc.), an insulating layer 2, an underlayer 3, parallel heating elements 4 in the form of carbon tapes, arranged uniformly over the floor area, a heat storage layer 5, a coating (clean floor) 6, current-carrying bus 7, holes 8 for connecting the power wire from the power source.

Кроме того, для обеспечения более равномерного распределения температуры на поверхности покрытия (чистого пола) между основанием 1 и теплоизолирующим слоем 2 можно уложить экранирующий слой из алюминиевой фольги толщиной не более 100 мкм, а для улучшения теплового контакта углеродной ленты с теплоаккумулирующим слоем ленту можно обработать аппретом. In addition, to ensure a more uniform temperature distribution on the surface of the coating (clean floor) between the base 1 and the heat insulating layer 2, a shielding layer of aluminum foil with a thickness of not more than 100 μm can be laid, and to improve the thermal contact of the carbon tape with the heat storage layer, the tape can be treated with a size .

Пример 1. Электрообогреваемый пол содержит основание 1, теплоизолирующий слой 2 из пенополиэтилена марки ППЭ-3М толщиной 3 мм, подстилающий слой 3 из бетона толщиной 2 см, теплоаккумулирующий слой 5 из бетона толщиной 4,5 см, покрытие 6 (чистый пол) из керамической плитки толщиной 5 мм. Нагревательные элементы выполнены из углеродной ленты шириной 100 мм с линейным электрическим сопротивлением 2,0 Ом/м, соединены параллельно и расположены равномерно по площади пола. Отношение ширины ленты к ее длине составляет 1:10, отношение площади ленты к площади пола составляет 0,9. Example 1. An electrically heated floor contains a base 1, a heat-insulating layer 2 of PPE-3M foam 3 mm thick, a base layer 3 of concrete 2 cm thick, a heat-accumulating layer 5 of concrete 4.5 cm thick, a coating 6 (clean floor) of ceramic tiles 5 mm thick. The heating elements are made of a carbon tape 100 mm wide with a linear electrical resistance of 2.0 Ohm / m, connected in parallel and arranged uniformly over the floor area. The ratio of the width of the tape to its length is 1:10, the ratio of the area of the tape to the floor area is 0.9.

Пример 2. Электрообогреваемый пол имеет структуру как в примере 1, за исключением того, что лента имеет ширину 40 мм, а отношение ширины к ее длине 1:75, отношение суммарной площади лент к площади пола 0,4, линейное электрическое сопротивление ленты 6,5 Ом/м. Example 2. An electrically heated floor has the structure as in example 1, except that the tape has a width of 40 mm, and the ratio of the width to its length is 1:75, the ratio of the total area of the tapes to the floor area is 0.4, the linear electrical resistance of the tape is 6, 5 ohm / m.

Пример 3. Электрообогреваемый пол имеет структуру как в примере 1, за исключением того, что лента имеет ширину 16 мм, а отношение ширины к длине 1:125, отношение площадей 0,2, линейное электрическое сопротивление ленты 20 Ом/м. Example 3. An electric heated floor has the structure as in example 1, except that the tape has a width of 16 mm, and the ratio of width to length is 1: 125, the area ratio is 0.2, and the linear electrical resistance of the tape is 20 Ohm / m.

В первом примере градиент температуры по поверхности пола составляет менее 1,5^oC при средней температуре 30^oC, во втором примере 2^oC при средней температуре 30^oC и в третьем примере градиент 2,5^oC при средней температуре 25^oC.In the first example, the temperature gradient on the floor surface is less than 1.5 ^o C at an average temperature of 30 ^o C, in the second example 2 ^o C at an average temperature of 30 ^o C and in the third example a gradient of 2.5 ^o C at an average temperature of 25 ^o C .

Таким образом, электрообогреваемый пол заявляемой конструкции, обеспечивающий комфортный тепловой режим на поверхности пола, безопасен за счет применения сверхнизкого напряжения 12 или 24 В, экологически чист, долговечен и надежен в эксплуатации, так как углеродные ленты в качестве нагревательных элементов при температуре 50-70^oC на поверхности ленты беспрерывно могут работать более 40 лет, позволяет экономить электроэнергию за счет оптимального выбора геометрических соотношений углеродных лент.Thus, the electric heated floor of the claimed design, providing a comfortable thermal regime on the floor surface, is safe due to the use of ultra-low voltage of 12 or 24 V, environmentally friendly, durable and reliable in operation, since carbon tapes as heating elements at a temperature of 50-70 ^o C on the surface of the tape can continuously work for more than 40 years, allows you to save electricity due to the optimal choice of geometric ratios of carbon tapes.

Claims (1)

Электрообогреваемый пол, содержащий теплоизолирующий, подстилающий, теплоаккумулирующий слой, покрытие и соединенные параллельно нагревательные элементы в виде углеродных лент, отличающийся тем, что пол выполнен монолитным на едином основании, а углеродные ленты, характеризующиеся шириной 15 - 100 мм и линейным электрическим сопротивлением 2 - 20 Ом/м, расположены между подстилающим и теплоаккумулирующим слоями равномерно по площади пола так, что отношение ширины к длине ленты составляет 1 : 10 - 1 : 125, а отношение суммарной площади лент к площади пола составляет 0,2 - 0,9. An electrically heated floor containing a heat-insulating, underlying, heat-accumulating layer, a coating and parallel heating elements in the form of carbon tapes, characterized in that the floor is made monolithic on a single base, and carbon tapes, characterized by a width of 15-100 mm and a linear electrical resistance of 2-20 Ohm / m, are located between the underlying and heat-accumulating layers uniformly over the floor area so that the ratio of the width to the length of the tape is 1: 10 - 1: 125, and the ratio of the total area of the tapes to the area the gender is 0.2 - 0.9.

Images