Стеклопакеты с электронагревом

Стеклопакеты с электронагревом

В продолжение темы, поднятой в предыдущих статьях, рассмотрим более подробно принцип работы стеклопакетов с электронагревом, предназначенных для удаления (таяния) снега и льда на светопрозрачных кровлях, а также стеклопакетов с электронагревом для увеличения теплоэффективности помещений.



Светопрозрачные кровли с электронагревом. Общие сведения. Конструкция.

Конструктивно светопрозрачная кровля с электронагревом (атриум) выполняется в виде отдельных стеклопакетов. При этом, в зависимости от архитектурных решений, возможны два варианта установки К-стекла как нагревательного элемента.

Первый вариант. Закаленное К-стекло является наружным с нагреваемой поверхностью во второй позиции. Второе стекло в стеклопакете может быть любым закаленным или триплексным. В таком варианте кровля будет абсолютно прозрачной, без каких-либо оттенков.

Второй вариант. В качестве наружного стекла используется триплекс. Первое стекло в триплексе – закаленное солнцезащитное или тонированное в массе, любого цвета и насыщенности. Оно предназначено для реализации эстетических замыслов архитектора. Второе – закаленное К-стекло с нагреваемой поверхностью в третьей позиции. Второе стекло в стеклопакете – любое закаленное или триплекс.



Как правило, размеры стеклопакетов с электронагревом не должны превышать 1000х1000 мм. Данное требование связано с уменьшением потребляемого тока каждого отдельного стеклопакета и, как следствие, – упрощением электрической схемы коммутации.

Электронагрев стеклопакетов обеспечивает удаление (таяние) снега и льда с поверхности кровли в зимнее время с целью уменьшения на нее весовой нагрузки, а также для реализации, собственно, самой идеи атриума – создания бесконечного пространства в снежную пору.

Питающее напряжение подается к стеклопакетам посредством электродов, установленных на поверхности токопроводящего слоя К-стекла. Электроды выполнены по технологии порошкового спекания "коммон-проводом". Данная технология обеспечивает надежный и долговременный контакт электрода с поверхностью К-стекла при "нулевом" электрическом сопротивлении перехода провод-стекло, а также при отсутствии соединения электродов с подводящими напряжение проводами. Каждый стеклопакет имеет выводы (длиной 0,5 м) для подключения питающего напряжения, которые подключены к клеммным колодкам, установленным на ригелях конструкции светопрозрачной кровли. Далее посредством проводов с соответствующим сечением стеклопакеты через клеммные колодки соединяются между собой согласно выбранной схеме подключения к источнику питающего напряжения. Такое конструктивное решение оптимально с точки зрения обеспечения ремонтопригодности. При необходимости любой стеклопакет можно легко отключить от общей системы электроснабжения и заменить другим.

Электрическая мощность, схемы включения, алгоритм работы

Для обеспечения заданной функции (способствование таянию снега и льда) мощность нагрева поверхности стеклопакета будет зависеть от нескольких факторов: питающего напряжения, температуры окружающей среды, величины снежного покрова, скорости таяния снега, угла наклона кровли.

Установлено, что для средней температуры зимой в средней полосе России эта мощность составляет 100–300 Вт/м2. Исходя из этого, а также удельного сопротивления К-стекла, равного 18–20 Ом, питающее напряжение должно находиться в пределах 50–70 В.



Как видно из рисунка 1, диапазон рабочих мощностей достаточно широк. Это связано с существующими разновидностями снежинок ("звезды", "ежи", "столбики", "иглы"), имеющими различные плотности, их массой (0,0001–0,003 г) и значением теплоты плавления льда, равной 79,69 кал/г.

Максимальная потребляемая мощность светопрозрачной кровли с электронагревом рассчитывается по формуле:300 Вт . S м2, где:
300 Вт – максимальная удельная электрическая мощность 1 м2,
S, м2 – площадь светопрозрачной кровли.

Электропитание стеклопакетов небольших площадей (до 30 м2) осуществляется от однофазной сети переменного тока 50 Гц. В иных случаях электропитание стеклопакетов осуществляется от трехфазной сети переменного тока 50 Гц, с равномерным распределением нагрузки. Выбор такого типа питающего напряжения позволяет уменьшить сечение кабеля общей питающей сети, по сравнению с однофазным напряжением 220 В с частотой 50 Гц. Исходя из принципа равномерного распределения нагрузки, подключение стеклопакетов к сети переменного тока происходит по последовательно-параллельной схеме, при этом напряжение питания на отдельном стеклопакете составляет 73,3 В.

Общая потребляемая мощность электронагреваемой кровли зависит от вариантов реализации функции управления. Для уменьшения мгновенной потребляемой мощности стеклопакеты могут включаться каскадно, в шахматном порядке и т.д., что позволяет снизить мгновенную потребляемую мощность в 2 или даже в 4 раза. С этой целью в схему управления включена обратная связь, в качестве которой используются датчики температуры, установленные на внешней стороне стеклопакетов – по одному на каждую включаемую группу. В качестве датчиков наличия осадков (снега) используются датчики, представляющие собой элемент, резко меняющий проводимость при попадании на него атмосферных осадков. Датчики имеют встроенный подогреватель малой мощности (Рис. 2).



Габаритные размеры датчиков: диаметр – 72 мм, высота – 27 мм, масса – 200 г.

Конструктивно блок питания и пульт управления объединены в одном металлическом модульном корпусе размерами 1600х600х400 мм (Рис. 3). Кнопки управления и световая сигнализация выведены на переднюю панель корпуса. В качестве элементов управления в корпусе установлены:
- промежуточные электромагнитные реле для гальванической развязки между силовыми цепями и цепями управления,
- ограничители мощности с индикацией для тестирования работоспособности стеклопакетов,- пускатели,
- тепловые реле, выполняющие функцию устройств защитного отключения,
- реле времени для отключения питающего напряжения по истечении заданного промежутка времени,- кнопки вкл./выкл. с индикацией состояния электронагрева кровли.



Все элементы электрической схемы управления электронагревом выполнены в виде сменных блоков и узлов, устанавливаемых на DIN-рейках.

Стеклопакеты с электронагревом: электробезопасность