Способ поддержания температурного режима парного помещения бани

Способ поддержания температурного режима парного помещения бани

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам использования банного оборудования и предназначено для удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно к способам поддержания температурного режима парного помещения бани.

Уровень техники

Известен способ поддержания температурного режима парного помещения бани (RU 126035 U1, опубликовано 20.03.2013 г.), включающий использование во внутреннем пространстве конструкции бани печи с дымоходом. Причем печь представляет собой единственное устройство для поддержания необходимой температуры во внутреннем пространстве бани, а также для нагревания и испарения воды. Недостатком указанного аналога является отсутствие автоматического регулирования температурного режима парного помещения бани, а также отсутствие подогрева до определенной температуры потолка бани и лежака.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в поддержании температурного режима парного помещения бани за счет автоматического регулирования температуры подогрева потолка и банной полки. Использование потолка для подогрева позволяет равномерно прогревать воздух помещения бани сверху вниз, при этом поддержание необходимой температуры банной полки способствует также более комфортному использованию ее пользователем. Заявленный результат достигается способом поддержания температурного режима парного помещения бани, включающим следующие этапы, а именно установление предельной температуры для воздуха t₁ в парном помещении бани, которую выбирают в диапазоне от 0°С до 80°С, установление предельной температуры для потолка t₂, которую выбирают в диапазоне от 20°С до 150°С, установление комфортной температуры нагрева для банной полки и отключения охладителя теплоносителя поверхности банной полки t₃, которую выбирают в диапазоне от 0°С до 50°С, установление предельного превышения температуры для банной полки Δt₃ при перегреве банной полки свыше выбранной t₃, которую выбирают в диапазоне от 0,5°С до 3°С, осуществление измерения текущих температур воздуха t_в, поверхности потолка t_пт и поверхности банной полки t_плк и управление включением/отключением нагревательных элементов потолка, нагревателя и охладителя теплоносителя банной полки в соответствии с условиями, а именно при одновременном выполнении условий t_в<t₁ и t_пт<t₂ прогревают поверхность потолка посредством включения потолочных нагревательных элементов, при выполнении хотя бы одного из условий t_пт≥t₂ или t_в≥t₁ отключают прогрев поверхности потолка потолочными нагревательными элементами, при выполнении условия t_плк<t₃ прогревают поверхность банной полки, которая снабжена трубчатыми теплообменными элементами с жидким теплоносителем и облицована плотными каменными материалами, посредством включения нагревателя теплоносителя, при выполнении условия t_плк≥t₃ отключают нагреватель теплоносителя банной полки, при выполнении условия t_плк≥(t₃+Δt₃) осуществляют понижение температуры всей поверхности банной полки до температуры t₃ посредством включения охладителя теплоносителя банной полки, где (t₃+Δt₃) -это температура срабатывания охладителя теплоносителя поверхности банной полки.

Осуществление изобретения

Заявленным способом можно поддерживать разные температурные режимы парного помещения бани. Далее приведены примеры использования указанных режимов.

Режим «дежурный зима» - (при отрицательных температурах внешнего воздуха) - задача обеспечить плюсовую температуру в парном помещении с целью недопущения замерзания теплоносителя, допустим воды, или же промораживания ограждающих конструкций (в которых возможен конденсат пара).

Для осуществления этого режима, поскольку подразумевается, что парное помещение хорошо утеплено и потери тепла незначительны, достаточно лишь из диапазона "установление предельной температуры для воздуха t₁ в парном помещении бани, которую выбирают в диапазоне от 0°С до 80°С," выбрать 1°С. При этом независимо от установленных предельных температур нагрева для потолка t₂ (диапазон возможных от 20 до 100°С) и для полки t₃ (диапазон от 0 до 50°С) в парном помещении будет стабильно поддерживаться температура воздуха выше, чем t_в=1°С. Мощности теплового излучения от потолка даже при минимальных значениях для t₂=20°С и t₃=0 (полок не подогревается) может быть вполне достаточно для компенсации теплопотерь парного помещения.

Если все же при сильных морозах и при таких выбранных минимальных температурах для потолка и полки мощность излучения тепла окажется недостаточной, то можно увеличить предельную температуру нагрева потолка или же полки. Например, в этом режиме можно выбрать t₂=100°С. Очевидно, что до такой температуры потолок практически никогда не нагреется, поскольку есть ограничение для отключения потолочных нагревателей: t_в=1°C.

Если мы выбираем предельную комфортную температуру нагрева для банной полки и отключения охладителя теплоносителя поверхности банной полки t₃=0°С, то это означает, что нагрев полки в этом режиме при t_в=1°С будет отключен, а поддержание заданной температуры воздуха t_в поддерживается только потолочными нагревательными элементами. Если же мы выберем температуру ограничения нагрева для полки, например t₃=40°С, то температура воздуха в парном помещении за счет тепла от полки будет выше 1°С, при этом потолочные нагреватели включаться не будут, поскольку t_в≥t₁, при t₁=1°С.

Режим «Теплая лежанка русской печи». В этом режиме, в первую очередь, мы должны будем выбрать желаемую температуру для полки, а также выбрать желаемую комфортную температуру для воздуха. Здесь возможны разные варианты, например:

- Режим 2а. Длительный прогрев на слегка теплой полке. Выбираем предельную для t_плк t₃ в диапазоне от 25 до 40°С, при этом для t_в, например, выбираем t₁ от 20 до 25°С, а для текущей температуры поверхности потолка t_пт, например, выбираем t₂=30°С. При таких выбранных параметрах для t_1, t₂ и t₃ можно хоть всю ночь проспать на теплом подогреваемой полке при комфортной t_в (как на лежанке большой русской печи).

- Режим 2б. Сильный прогрев на подогреваемой полке с интенсивным потением. Выбираем предельную t_плк t₃ в диапазоне от 40 до 50°С, при этом для t_в, например, также выбираем t₁ от 20 до 25°С, а для t_пт, например, выбираем t₂=30°С. При таких выбранных параметрах для t_1, t₂ и t₃ можно очень сильно прогреть больную спину на горячей полке до интенсивного потения при комфортной температуре воздуха (локальный прогрев).

Режим «Инфракрасная баня» - аналог прогрева тела человека в «Горниле большой русской сводчатой печи). В этом режиме предельную текущую температуру поверхности потолка t_пт и t_в выбираем выше выбранной текущей температуры поверхности банной полки t_плк. Например, при выбранной предельной для t_плк t₃=42°С выбираем для t_в t₁=50°С, а для t_пт t₂=60°С, при этом выбираем предельную разность температур перегрева полки, например, Δt₃=1°С. При такой предельной температуре потолка спектральный состав исходящего от него теплового излучения наиболее благоприятен для организма человека и является лечебно-оздоровительным. В этом режиме возможен перегрев полки свыше выбранной для него t₃=42°С, поскольку он будет нагреваться лучистым теплом от горячего потолка и очень теплого воздуха в парном помещении бани (50°С). При превышении t_плк выше (t₃+Δt₃), то есть, как мы выбрали, на 1 градус выше 42°С, включится охладитель теплоносителя банной полки и будет работать до тех пор, пока температура полки не опустится до t₃.

Режим «Жаркая Сауна». В этом режиме предельную t_пт и t_в также выбираем выше выбранной t_плк. Например, при выбранной предельной для t_плк t₃=42-44°С, выбираем для t_в t₁=80°С, а для t_пт t₂=100°С, при этом выбираем предельную разность температур перегрева полки, например Δt₃=2°С. При такой предельной температуре потолка в парном помещении бани установится тепловой режим, полностью идентичный тепловому режиму суховоздушной Сауны. Однако при этом в отличие от Сауны воздух и ограждающие конструкции прогреваются не конвекцией горячего воздуха вдоль раскаленных поверхностей саунной печи, а за счет теплового излучения от потолочных нагревательных элементов. При этом в воздухе отсутствует так называемый эффект «выжигания кислорода», то есть отсутствует пригорание органики (споры, пыльца, ароматы и пр.), содержащейся в воздухе парной.

Режим «Быстрый прогрев парного помещения бани». В этом режиме предельную для t_пт можно выбрать максимальную из возможного диапазона, например выбираем t₂=150°С.

Для быстрого прогрева воздуха и ограждающих конструкций парного помещения важно выбрать удельную мощность потолочных нагревательных элементов. Например, при выбранной удельной мощности подогреваемых потолочных панелей 500 В/кв.м площади панелей по закону излучения Планка разность температур между излучателем (потолочной панелью) и окружающими предметами (ограждающими конструкциями) будет составлять примерно 50-60°С. То есть по мере прогрева воздуха и ограждающих конструкций от, допустим начальной t_в=1°С, температура излучения потолочных панелей по мере прогрева парного помещения будет повышаться от вначале ~50°С до установленной для t_в+50°С. Допустим, мы выбрали для t_в t₁=70°С, тогда при достижении t_в=70°С нагрев потолочных панелей отключится, при этом они будут иметь температуру ~120°С. То есть при такой удельной мощности потолочных нагревательных панелей они даже не нагреются до предельной установленной t₂=150°С.

Если же мы установим в парное помещение потолочные панели с удельной мощностью 1500 Вт/кв.м, то разность температур панелей и ограждающих конструкций парного помещения будет уже примерно 120°С. То есть в начале прогрева парной от 1°С панели примут температуру ~120°С. По мере прогрева парного помещения до достижения t_в=~30°С температура потолочных панелей достигнет ограничения t₂=150°С. Таким образом, этот этап прогрева будет происходить при максимальной мощности потолочных панелей.

Дальнейший прогрев парного помещения до выбранной нами t_в (допустим t₁=70°С) будет происходить при ограничении температуры нагрева поверхности потолочных панелей, равной 150°С. Таким образом, средняя излучаемая тепловая мощность потолочных нагревательных панелей будет постепенно уменьшаться при постоянной температуре потолочных панелей, равной 150°С. При достижении выбранной температуры воздуха tв нагрев потолочных панелей будет включаться только на краткие промежутки времени на восполнение тепловых потерь через ограждающие конструкции, вентиляцию и пр., а это значит, что будет уменьшаться и средняя температура поверхности потолочных панелей.

Выбор удельной мощности теплового излучения потолочных нагревательных панелей для конкретного случая применения зависит как от поставленной задачи использования парного помещения (например, коммерческая парная ежедневного пользования в СПА-салоне, где нет необходимости быстрого прогрева, или же частная парная в промораживаемом срубе), так и от возможных ограничений по допустимой отведенной мощности присоединения.

При наличии в парном помещении бани генератора пара, в том числе порций перегретого пара, возможны паровые режимы: режим «Мягкая русская парная баня»; режим «Жаркая русская баня»; режим «Хаммам - паровая баня».

Способ поддержания температурного режима парного помещения бани, включающий следующие этапы, а именно установление предельной температуры для воздуха t₁ в парном помещении бани, которую выбирают в диапазоне от 0°С до 80°С, установление предельной температуры для потолка t₂, которую выбирают в диапазоне от 20°С до 150°С, установление комфортной температуры нагрева для банной полки и отключения охладителя теплоносителя поверхности банной полки t₃, которую выбирают в диапазоне от 0°С до 50°С, установление предельного превышения температуры для банной полки Δt₃ при перегреве банной полки свыше выбранной t₃, которую выбирают в диапазоне от 0,5°С до 3°С, осуществление измерения текущих температур воздуха t_в, поверхности потолка t_пт и поверхности банной полки t_плк и управление включением/отключением нагревательных элементов потолка, нагревателя и охладителя теплоносителя банной полки в соответствии с условиями, а именно при одновременном выполнении условий t_в<t₁ и t_пт<t₂ прогревают поверхность потолка посредством включения потолочных нагревательных элементов, при выполнении хотя бы одного из условий t_пт≥t₂ или t_в≥t₁ отключают прогрев поверхности потолка потолочными нагревательными элементами, при выполнении условия t_плк<t₃ прогревают поверхность банной полки, которая снабжена трубчатыми теплообменными элементами с жидким теплоносителем и облицована плотными каменными материалами, посредством включения нагревателя теплоносителя, при выполнении условия t_плк≥t₃ отключают нагреватель теплоносителя банной полки, при выполнении условия t_плк≥(t₃+Δt₃) осуществляют понижение температуры всей поверхности банной полки до температуры t₃ посредством включения охладителя теплоносителя банной полки, где (t₃+Δt₃) - это температура срабатывания охладителя теплоносителя поверхности банной полки.