ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 1995 года по МПК F24C7/00 

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для отопления жилых зданий, сельскохозяйственных объектов, производственных и строительных помещений различного назначения, а также отопления передвижных объектов и складских помещений.

Известны электрорадиаторы с промежуточным теплоносителем, в качестве которого используется минеральное масло. Теплоноситель находится внутри корпуса отопительного прибора, а электронагреватель, например, выполненный в виде трубчатого электронагревателя (ТЭН), размещается внутри корпуса и омывается промежуточным теплоносителем.

В таких приборах электрическая энергия, подводимая к спиральному ТЭНу, преобразуется в тепловую энергию с максимальной температурой ТЭНа 130^о с, а тепловой поток с поверхности ТЭНа передается к промежуточной среде и за счет конвекции жидкости передается к корпусу прибора, который одновременно является поверхностью теплопередачи в отапливаемое помещение. При этом температура корпуса для эффективности теплопередачи должна достигать 100^о С.

Известно, что длительное тепловое излучение от источников с температурой около 100^о С плохо воспринимается человеком из-за большого перепада температуры между корпусом отопительного прибора и средой, в которой находится человек. Поэтому указанный отопительный прибор обладает низкой комфортностью. Для комфортности необходим незначительный перепад указанных температур.

Кроме того, эти приборы достаточно инерционны и выходят в номинальный режим за 25 мин, поэтому их не используют в помещениях с плохой теплоизоляцией и на открытом воздухе.

Такие приборы из-за использования ТЭНа весьма недолговечны, так как наработка на отказ ТЭНа составляет от 1 месяца до 1 года в зависимости от типа и конструкции ТЭНа, что создает у потребителей дополнительные трудности, связанные с необходимостью замены вышедшего из строя ТЭНа.

Кроме того, они имеют достаточно большой вес и габариты.

Известен отопительный прибор, состоящий из средства для подвода электрической энергии к ТЭН и теплопередающего узла, размещенных в корпусе прибора. В качестве теплопередающего узла используется кожух, в котором размещен теплоноситель (дистиллированная вода и легкокипящий теплоноситель).

Этому прибору присущи недостатки: инерционность, низкая комфортность, недолговечность, неудобная конфигурация. Большая часть перечисленных недостатков связана с несовершенной конструкцией ТЭНа.

В настоящее время ведутся разработки в области принципиально новых конструкций ТЭНа за счет использования современных технологий, в частности путем создания резистивных нагревательных элементов, полученных методами газотермического напыления, нанесенных непосредственно на металлическую поверхность.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать современный отопительный прибор с высокими показателями комфортности и эффективности отопления.

Поставленная задача решается тем, что в отопительном приборе, содержащем средство для подвода электроэнергии с нагревателем и теплопередающий узел, размещенные в корпусе, теплопередающий узел выполнен в виде тепловой трубы, на испарительный конец которой нанесен диффузионным методом поверхностный резистивный нагреватель, конденсационный конец - радиатор, а в корпусе выполнены вентиляционные отверстия. Тепловая труба снабжена теплоизоляционным слоем, расположенным над резистивным нагревателем. Pадиатор на конденсационном конце трубы выполнен в виде гофрообразных пластин, а на внутренней поверхности корпуса в зоне размещения радиатора установлен отражатель.

Нанесение диффузионным методом на испарительный конец тепловой трубы поверхностного резистивного нагревателя позволяет осуществить преобразование электрической энергии и передачу соответствующего теплового потока с минимальным перепадом температуры между нагревательным элементом и средой в отапливаемом помещении, что позволяет создать отопительный прибор с высоким отопительным эффектом. Под отопительным эффектом понимается количество затрачиваемой прибором электроэнергии для обеспечения в помещении заданных тепловых условий.

При диффузионном нанесении резистивного нагревателя на испарительный конец тепловой трубы в зоне преобразования электрической энергии в тепловую образуется неразъемное тепловое соединение, которое обеспечивает практически нулевое тепловое сопротивление. Таким образом, удалось преобразовать электрическую энергию в тепловую практически без тепловых потерь.

Использование в качестве теплопередающего узла тепловой трубы позволяет передавать полученный тепловой поток дальше (к потребителю) также с минимальными тепловыми потерями, минимальным тепловым перепадом, благодаря высокой теплопередающей способности самой трубы.

Снабжение же конденсационного конца тепловой трубы радиатором и выполнение его в виде гофрообразных пластин, а также выполнение вентиляционных отверстий в корпусе позволяет обеспечить высокоэффективную передачу теплового потока в отапливаемое помещение путем естественной конвекции.

Таким образом, температура нагревателя является достаточно низкой (до 150^о С), тепловая труба и ребра радиатора нагреты до температуры 100^о С, а температура корпуса прибора остается комфортной для человека (не более 40^о С).

Дополнительная теплоизоляция поверхностного резистивного нагревателя позволяет дополнительно повысить эффективность преобразования электрической энергии в тепловую и направить практически весь тепловой поток по тепловой трубе к радиатору.

Установка отражателя на внутренней поверхности корпуса в зоне размещения радиатора позволяет почти полностью преобразовать переданную тепловой трубой тепловую энергию в естественную конвекцию воздуха в отапливаемое помещение.

На фиг. 1 изображен отопительный прибор, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 - фрагмент теплопередающего узла, вид сбоку; на фиг.5 - то же, без теплоизоляции, вид сверху.

Вариант осуществления изобретения на примере отопительного прибора с двумя тепловыми трубами.

Отопительный прибор содержит средство для подвода электроэнергии 1, размещенные в корпусе 2 нагреватель и теплопередающий узел. Теплопередающий узел выполнен в виде тепловых труб 3. На испарительные концы тепловых труб 3 диффузионным методом, например ионно-плазменным напылением, газотермическим напылением или толстопленочной технологией, нанесен поверхностный резистивный нагреватель 4. Поверхностный резистивный нагреватель 4 может быть нанесен и на развитую поверхность испарительного конца тепловых труб 3, выполненную, например, в виде теплового соединителя 5, в который запрессованы испарительные концы тепловых труб 3. Для снижения тепловых потерь в приборе на поверхность нагревателя 4 дополнительно нанесен теплоизоляционный слой 6, например прокладка из паронита. Конденсационные концы тепловых труб 3 снабжены радиаторами 7. Радиаторы 7 могут быть выполнены в виде гофрообразных пластин. В корпусе 2 отопительного прибора выполнены вентиляционные отверстия 8. На внутренней поверхности корпуса 2 в зоне размещения радиаторов 7 установлены отражатели 9. Прибор снабжен ручкой 10 для переноски.

Устройство работает следующим образом.

Прибор подключают к сети с помощью средства для подвода электроэнергии 1, нагревается поверхностный резистивный нагреватель 4, в котором происходит преобразование электрической энергии в тепловую. И практически весь образовавшийся тепловой поток через тепловой соединитель 5 передается в испарительный конец тепловых труб 3. Далее по тепловым трубам 3 с небольшим температурным перепадом тепловой поток передается пластинам радиатора 7. С пластин радиатора 7 тепловой поток путем естественной конвекции передается в отапливаемое помещение.

Для усиления теплопередачи при естественной конвекции нагретого воздуха в отапливаемое помещение пластины радиатора 7 гофрированы, гофры выполнены неглубокими с маленьким шагом, что способствует турбулизации воздуха в пристеночном слое пластин радиатора 7 и увеличению поверхности теплоотдачи пластин радиатора. Увеличению турбулизации потоков нагретого воздуха способствуют и вентиляционные отверстия 8 в днище, верхней и боковых стенках корпуса 2. Для сокращения времени нагрева отапливаемого помещения в первоначальный период времени работы отопительного прибора в нижней части прибора под пластинами радиатора 7 может быть размещен вентилятор (не показан).

Снабжение прибора ручкой 10 позволяет сделать его переносным или существенно расширить функциональные возможности прибора за счет установки дополнительных приспособлений, позволяющих использовать прибор для сушки грибов, ягод, трав, белья или для увлажнения помещения.

Таким образом удалось создать малогабаритный переносной отопительный прибор ( 450×220×160 мм) с высоким отопительным эффектом (температура нагретого воздуха, выходящего из прибора в отапливаемое помещение составляет ≈ 90^о С). Прибор пожаробезопасен, так как максимальная температура в зоне нагревателя не превышает 150^о С. Прибор комфортен для человека на всех стадиях работы прибора - разогрев помещения и поддержание заданной температуры, так как температура корпуса прибора 2 в наиболее нагретых частях не превышает 40^о С. Прибор заявляемой конструкции малоинерционен и выходит на рабочий режим не более чем за 5 мин. Прибор высокотехнологичен и экологически чист.

Благодаря высокому отопительному эффекту энергопотребление при эксплуатации такого прибора примерно в 2 раза ниже, чем у известных приборов аналогичного назначения.

Использование: отопление жилых зданий, сельскохозяйственных объектов, производственных и строительных помещений различного назначения, а также для отопления передвижных объектов и складских помещений. Сущность: в отопительном приборе теплопередающий узел выполнен в виде тепловой трубы, на испарительный конец которой нанесен диффузионным методом поверхностный резистивный нагреватель, конденсационный конец трубы снабжен радиатором, который может быть выполнен в виде пакета гофрообразных пластин, а корпус отопительного прибора выполнен с вентиляционными отверстиями. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий средство для подвода электроэнергии, нагреватель и теплопередающий узел, размещенные в корпусе, отличающийся тем, что теплопередающий узел выполнен в виде тепловой трубы, испарительный конец которой имеет резистивный нагреватель, нанесенный диффузионным методом, а конденсационный конец - радиатор, причем корпус выполнен с вентиляционными отверстиями. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что тепловая труба снабжена теплоизоляционным слоем, расположенным над резистивным нагревателем. 3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что радиатор на конденсационном конце тепловой трубы выполнен в виде пакета гофрообразных пластин. 4. Прибор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен отражателем, установленныи на внутренней поверхности корпуса в зоне размещения радиатора.