ГАЗОВЫЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК F23D14/12 

Изобретение относится к климатическому оборудованию, а именно к конструкциям систем газового лучистого отопления помещений инфракрасным излучением.

Широкое распространение в настоящее время получали т. н. “темные” газовые инфракрасные излучатели, способные генерировать безвредное для человеческого организма излучение и имеющие повышенный уровень пожарной безопасности. На их базе создано большинство систем лучистого отопления крупных производственных помещений.

Типичный “темный” газовый инфракрасный излучатель состоит из излучающего элемента, выполненного в виде прямой или U-образной стальной радиационной трубы, на одном конце которой установлен герметично соединенный с трубчатым излучателем металлический горелочный блок, содержащий горелку и электрическую аппаратуру управления и безопасности, а на другом конце - вытяжной вентилятор для удаления продуктов сгорания, зеркального отражателя, расположенного над трубчатым излучателем, и поддерживающих кронштейнов.

Нагрев излучающего элемента осуществляется за счет энергии горения газовоздушной смеси внутри радиационной трубы. Направление потока излучения корректируется в заданном направлении с помощью отражателя. Вентилятор обеспечивает подачу воздуха в горелку для образования горючей газовоздушной смеси и отвод продуктов сгорания в атмосферу.

Энергия, выделяемая при полном сгорании топлива в излучателе указанного типа, расходуется на:

- энергию излучения;

- энергию, отводимую от излучателя конвективными, восходящими потоками нагреваемого окружающего воздуха;

- энергию, теряемую с выбрасываемыми в атмосферу продуктами сгорания (уходящими газами).

Потери с уходящими газами для инфракрасных нагревателей в среднем составляют 10% от общей энергии. Основные составляющие энергии излучения, передаваемая находящимся в рабочей зоне (пространство около пола на уровне человеческого роста) людям и предметам, которую можно принять как полезную, и энергия, которая затрачивается на нагрев воздуха, поднимающегося вверх. Последняя составляющая энергия конвективных потерь расходуется нерационально, так как практически не участвует в создании комфортных условий в рабочей зоне.

Снижение потерь приводит к повышению доли энергии излучения, т.е. к повышению эффективности инфракрасного излучателя, что количественно выражается в увеличении коэффициента полезного действия (КПД) излучателя.

Одним из путей повышения КПД излучателя является уменьшение тепловых потерь, обусловленных отдачей тепла тыльной (нерабочей) поверхностью отражателя и утечкой горячего воздуха из пространства между радиационной трубой и внутренней поверхностью отражателя. Возникающие при этом тепловые потоки приводят к нерациональному обогреву верхней, нерабочей зоны помещения (созданию теплой воздушной “подушки” вблизи потолка) и затрудняют выполнение требований пожарной безопасности при монтаже и эксплуатации газовых инфракрасных излучателей.

Известны технические решения, в которых проблема снижения конвективных потерь тепла в газовом инфракрасном излучателе решается подбором конфигурации отражателей (1) или выполнением отражателя в виде замкнутой полости, т.е. разделенных зазором нижней пластины, обращенной к радиационной трубе и выполняющей собственно функции отражателя, и верхней пластины, обращенной к потолку обогреваемого помещения (2).

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран газовый инфракрасный излучатель, включающий прямую радиационную трубу, на одном конце которой размещена горелка, а на другом конце - вытяжной вентилятор, и полость, образованную отражателем и экраном и ограничивающую область, внутри которой расположена радиационная труба. Для снижения температуры экрана в полость вводится теплоизолирующая среда, в качестве которой используется нагнетаемый вентилятором воздух, поступающий в полость через ее открытый торец, обращенный к горелке (3).

Известный газовый инфракрасный излучатель хотя и позволяет снизить температуру внешней поверхности экрана и повысить его теплоизоляцию, однако приводит к интенсификации безвозвратного уноса тепла, поглощаемого отражателем.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, - повышение КПД газового инфракрасного излучателя.

Указанная задача решается тем, что в газовом инфракрасном излучателе, включающем радиационную трубу, на одном конце которой установлена горелка, снабженная каналами подачи газа и воздуха, а на другом конце размещен вентилятор; полость, ограничивающую область, внутри которой расположена радиационная труба, и состоящую из отражателя и соединенного с ним посредством дна экрана, причем один торец полости выполнен с возможностью забора воздуха из окружающей среды, полость соединена посредством воздуховода с каналом подачи воздуха в горелку, а в дне полости выполнены отверстия, расположенные равномерно по всей ее длине.

Сущность изобретения заключается в использовании тепла, ранее теряемого с уходящими конвективными потоками воздуха от нагретого отражателя и из пространства между отражателем и радиационной трубой для подогрева воздуха, подаваемого в горелку. Подогрев воздуха, являющегося компонентом газовоздушной смеси, приводит к росту температуры горения природного газа (при подогреве воздуха на 300°С температура горения природного газа возрастает на ~190°С) и существенному увеличению в общем тепловом балансе доли энергии излучения и, соответственно, КПД газового инфракрасного излучателя.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами. На фиг.1 схематически изображен заявляемый газовый инфракрасный излучатель, фронтальный разрез; на фиг.2 показан разрез А-А.

Газовый инфракрасный излучатель, закрепляемый на потолке обогреваемого помещения, состоит из стальной радиационной трубы 1, на одном конце которой герметично установлена горелка 2, снабженная каналами подачи газа 3 и воздуха 4, а на противоположном конце - вентилятор 5, посредством которого осуществляется засасывание газовоздушной смеси в трубу 1 и удаление из нее продуктов сгорания, и имеющей трапецеидальный профиль полости, ограничивающей область пространства, в которой располагается радиационная труба 1. Полость образована отражателем 6 и экраном 7, соединенными между собой внизу посредством дна 8, в котором выполнены отверстия 9. Торец 10 полости, обращенный к вентилятору 5, выполнен открытым для забора воздуха из окружающей среды. Посредством воздуховода 11 полость соединена с каналом 4 подачи воздуха в горелку 2.

Газовый инфракрасный излучатель работает следующим образом. В горелку 2 подается газ и воздух и в результате сгорания газовоздушной смеси формируется факел 12. Возникающий тепловой поток распространяется по трубе 1, и теплота горения передается стенкам радиационной трубы 1, которые нагреваются и излучают инфракрасное излучение в окружающую среду. Посредством отражателя 6 излучение направляется на обогреваемые зоны помещения. Продукты сгорания отводятся в атмосферу с помощью вытяжного вентилятора 5.

Подача воздуха в полость и далее к горелке 2 производится по двум каналам: по первому, основному каналу, через открытый торец 10 полости; и по второму каналу - через отверстия 9 в дне 8 полости за счет работы вентилятора 5. Воздух, забираемый по первому каналу и имеющий температуру окружающей среды в области размещения газового инфракрасного излучателя, проходя через полость между отражателем 6 и экраном 7, нагревается за счет отбора тепла отражателя и препятствует перегреву внешней поверхности отражателя 6. По второму каналу через перфорированные отверстия 9 в дне 8 в полость поступает нагретый воздух из-под внутренней поверхности отражателя 6. Оба воздушных потока за счет развиваемой вентилятором 5 тяги по воздуховоду 11 поступают в канал 4 горелки 2. В результате, как уже отмечалось выше, повышается температура горения газа и увеличивается доля энергии излучения, передаваемой находящимся в рабочей зоне людям и предметам. Подача горячего воздуха к горелке 2 по второму каналу позволяет одновременно снизить потери теплого воздуха, связанные с его утечкой из-под отражателя 6.

Таким образом, заявляемый газовый инфракрасный излучатель позволяет снизить долю энергии, теряемой на нерациональный нагрев окружающего воздуха, использовать эту составляющую для подогрева воздуха, подаваемого на горелку и, тем самым, повысить по сравнению с прототипом общий КПД газового инфракрасного излучателя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент США №4 676 222, кл. 126/91 А, 1987 г.

2. Патент США №6 138 662, кл. 126/91 А, 2000 г.

3. Патент США №4 727 854, кл. 126/92 В, 1988 г. (прототип).

Изобретение относится к конструкциям систем газового лучистого отопления помещений инфракрасным излучением. Газовый инфракрасный излучатель включает радиационную трубу, на одном конце которой установлена горелка, снабженная каналами подачи газа и воздуха, а на другом конце размещен вентилятор, полость, ограничивающую область, внутри которой расположена радиационная труба, и состоящую из отражателя и соединенного с ним посредством дна экрана, причем один торец полости выполнен с возможностью забора воздуха из окружающей среды, полость соединена посредством воздуховода с каналом подачи воздуха в горелку, а в дне полости выполнены отверстия, расположенные равномерно по всей ее длине. Использование изобретения позволяет повысить КПД газового инфракрасного излучателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газовый инфракрасный излучатель, включающий радиационную трубу, на одном конце которой установлена горелка, снабженная каналами подачи газа и воздуха, а на другом конце размещен вентилятор, полость, ограничивающую область, внутри которой расположена радиационная труба, и состоящую из отражателя и соединенного с ним посредством дна экрана, причем один торец полости выполнен с возможностью забора воздуха из окружающей среды, отличающийся тем, что полость соединена посредством воздуховода с каналом подачи воздуха в горелку, а в дне полости выполнены отверстия.2. Газовый инфракрасный излучатель по п.1, отличающийся тем, что отверстия в дне полости расположены равномерно по всей ее длине.