ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КАМИН ЭКОНОМИЧНЫЙ ДЕЛИКАТНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ (ОК-ЭДМ) Российский патент 2005 года по МПК F24B1/28 F24B1/18 

Предложение относится к отопительным системам-каминам и печам, работающим на твердом топливе, и обеспечивает получение дополнительных потребительских свойств этих систем.

Известны отопительные печи, предназначенные для отопления помещений в городских домах и в домах сельской местности.

К одной из таких отопительных систем относится, в частности, отопительная печь, основные функциональные элементы которой, состоят из топливника с топочной дверцей, оборотного пустотелого дымового канала и дымовой трубы. Отопление помещения происходит за счет накопления тепла в массиве-корпусе печи и последующей отдачи тепла от массива-корпуса отопительной печи.

Известны, также, каминные кассеты, которые являются базовыми элементами каминов, предназначенных для отопления помещений в домах городского типа и в домах сельской местности, а также в коттеджах.

Эти каминные кассеты обеспечивают длительное (более 10 часов) непрерывное горение твердого топлива (дров) за счет присущих им конструктивных особенностей. Коэффициент полезного действия (КПД) достигает у каминных кассет 75%.

В каминах, в которых установлены каминные кассеты, используется конвекционное тепло - потоки теплого воздуха, исходящие из конвекционной камеры камина.

Известны также открытые камины, в которых обогрев помещения осуществляется за счет тепла, исходящего из топки, однако коэффициент полезного действия у открытого камина во много раз ниже, чем у каминных кассет.

Кроме того, известны комбинированные конструкции отопительных систем, когда в одном конструктиве совмещены отопительная печь и открытый камин. Такая конструкция описана в "Словаре терминов, понятий и определений, встречающихся в литературе на тему: хозяйственно-бытовые печи и камины", составитель С.Миркис. Издательство "Питер" С.-Петербург, 2002 и помещена в Интернете.

При этом отопительный камин представляет собой печь, оборудованную довольно большими входными дверцами и имеющую, как правило, верхнее и нижнее соединение (в соединительном узле) с дымовой трубой.

При открытом положении верхнего соединительного узла и входных дверец камин практически не отапливает помещение (из-за низкого коэффициента полезного действия) и служит, в основном, украшением интерьера и источником локального тепла (вблизи топливника с открытыми дверцами).

При закрытых входных дверцах отопительная система превращается в обычную отопительную печь.

Известен еще один отопительный камин, который, как и предыдущий отопительный камин, превращается в отопительную печь при закрытой дверце и в камин - при открытом положении верхнего соединительного узла и открытой дверце. Этот отопительный камин описан в книге А. Коробейника "Печи и Камины". Издательство "Феникс". Ростов-на-Дону. 2001 и выбран нами в качестве прототипа.

Отопительный камин, выбранный в качестве прототипа, является камином, совмещенным с отопительной печью и образует единый массив-корпус. Этот массив-корпус содержит топливник с топочной дверцей, оборотный пустотный дымовой канал отопительной печи и дымовую трубу.

Говоря о пустотелости канала, мы подразумеваем, что он образован путем выборки материала массива-корпуса из общей массы массива-корпуса (или, естественно, путем оставления соответствующих пустот-полостей при кладке печи). Говоря о «пустотелости», мы подчеркиваем, что при образовании канала никакие другие материалы, кроме материала массива-корпуса, не были использованы. В частности, не были использованы металлические трубы или трубы из иного материала.

Трактуемое понятие пустотелости относится как к дымовому каналу, так и к конвекционному каналу.

Пневматический канал может быть выполнен любым образом: или аналогично дымовому и конвекционному каналам, или с помощью дополнительных труб, шлангов или иных воздуховодов.

В отопительном камине, в его массиве-корпусе вход топливника является поддувалом (местом, куда поступает воздух из отапливаемого помещения). Выход топливника соединен с входом оборотного дымового канала. Выход оборотного дымового канала через дымовую задвижку соединен с нижней частью дымовой трубы.

Основным недостатком отопительной системы, выбранной в качестве прототипа, является то, что:

- отопительный камин в режиме открытого камина имеет низкий коэффициент полезного действия (КПД) и не аккумулирует тепло в материале массива-корпуса. Все тепло уходит в дымовую трубу и отапливает, по существу, улицу;

- отопительный камин в режиме отопительной печи аккумулирует тепло в материале массива-корпуса, однако в процессе его топки помещение отапливается плохо, т.к. конвекционное тепло исходит лишь от нагретой закрытой дверцы топки отопительного камина.

Кроме того, к недостатку известного отопительного камина относится невозможность в процессе его топки регулировать процесс нагревания отапливаемого помещения (регулирование тепла с помощью добавления дров здесь не рассматривается).

Регулировка процесса нагревания отапливаемого помещения достаточно хорошо решена в еще одних известных нагревательных устройствах - электрических конвекторах, которые могут поддерживать заданную пользователем температуру отапливаемого помещения благодаря их автоматическому включению/выключению под управлением датчика температуры отапливаемого помещения.

Еще одним недостатком отопительного камина, выбранного прототипом, является относительно медленное нагревание дымового канала при растопке холодной отопительной системы, что приводит к выбросам дыма в помещение и может затянуть процесс растопки на достаточно длительное время. Очевидно, что для лучшего разжигания отопительной печи желательно иметь прогретую отопительную систему и сухие дрова (в рамках настоящей заявки речь пойдет об обеспечении более быстрого - по сравнению с известными отопительными системами - нагревания предлагаемой отопительной системы - см. ниже).

При выборе прототипа мы отдали предпочтение отопительной многофункциональной системе (и камин, и печь), а известные камины с конвекционным теплом упомянули лишь в качестве аналога, посчитав, что для предлагаемого технического решения известность отопительных систем с совмещенными функциями является более существенной.

Цель заявляемой отопительной системы состоит в устранении вышеперечисленных недостатков известных отопительных систем. Предлагаемый отопительный камин позволяет:

- увеличить эффективность работы отопительного камина в режиме «камин» (т.е. увеличить КПД камина) и сохранить при этом эффективность работы отопительного камина в режиме «отопительная печь»;

- обеспечить возможность регулирования нагрева помещения (путем перераспределением тепла, идущего на конвекционный нагрев помещения и тепла, идущего на нагрев массива-корпуса):

- обеспечить возможность автоматического регулирования нагрева помещения (режим поддержания заданной температуры);

- обеспечить ускоренный нагрев дымоходных каналов отопительной системы для сведения к минимуму возможности выброса дыма в помещение при растопке холодной отопительной системы. Заявляемый отопительный камин, как и известный, выбранный в качестве прототипа отопительный камин, совмещает в единой конструкции (в массиве-корпусе) камин и отопительную печь.

Заявляемый отопительный камин - камин, совмещенный с отопительной печью и образующий единый массив-корпус, содержащий (как и прототип) топливник с топочной дверцей, оборотный пустотелый дымовой канал отопительной печи и дымовую трубу, при этом вход топливника - поддувало, а его выход соединен с входом оборотного дымового канала, выход которого через дымовую задвижку соединен с нижней частью дымовой трубы.

Указанные цели удалось достигнуть благодаря совокупной реализации следующего:

- в качестве топливника в массиве-корпусе отопительной системы установлена высокоэффективная (КПД до 75%) каминная кассета длительного горения твердого топлива (дров);

- эта каминная кассета установлена так, что между стенками каминной кассеты и массивом-корпусом образована пустотелая конвекционная (тепловая) камера;

- в камине-корпусе дополнительно выполнен пустотелый конвекционный канал, изолированный материалом массива-корпуса от дымового канала. Прокладка трассы пустотелого конвекционного канала, изолированного материалом массива-корпуса от пустотелого дымового канала, в непосредственной близости от дымового канала обеспечивает возможность его дополнительного нагревания: дымовой канал одновременно нагревается изнутри традиционным способом - горячим воздухом и дымом из каминной кассеты и снаружи - через материал массива-корпуса, изолирующий конвекционный канал от дымового канала, при прохождении нагретого конвекционного потока воздуха по конвекционному каналу.

Поверхность пустотелого конвекционного канала, прилегающая к дымовому каналу, выполнена особым образом. Она (эта поверхность) выполнена так, что ее площадь превышает минимально возможную. Если сечение конвекционного канала прямоугольное, то минимальная площадь определяется произведением высоты конвекционного канала на его основание - глубину или ширину (в соответствии с нижеприведенным чертежом по фиг.1 - на глубину). При соприкосновении с поверхностью большей площади конвекционного потока воздуха возникает повышенная отдача тепла стенкам конвекционного канала. Это способствует более интенсивному нагреванию внутренней поверхности конвекционного канала и, таким образом, способствует более интенсивному нагреванию дымового канала, тепло которому передается через материал массива-корпуса.

- вход конвекционного канала соединен с выходом конвекционной камеры, а выход конвекционного канала - с отапливаемым помещением;

- в конвекционном канале установлена конвекционная задвижка - блокиратор конвекционного потока воздуха;

- в массиве-корпусе дополнительно выполнен пустотелый пневматический канал, а конвекционная задвижка образована в точке подключения пневматического канала к конвекционному каналу. При этом конвекционная задвижка выполнена в виде пневматического реле. Известные пневматические реле могут быть разделены на две основные группы в зависимости от их технической реализации. К первой группе относятся пневматические реле, строящиеся на элементах с подвижными деталями. Ко второй группе относятся пневматические реле без подвижных деталей, в которых используется взаимодействие течений (взаимодействие потоков воздуха). В предлагаемом отопительном камине предлагается использовать вторую группу пневматических реле.

- к входу пневматического канала подключен выход электрического нагнетателя воздуха отапливаемого помещения, а вход нагнетателя воздуха связан электрической цепью с пусковым элементом (в качестве нагнетателя воздуха может быть использован обычный электрический вентилятор или электрический насос);

- отопительному камину придан датчик температуры отапливаемого помещения, который установлен или на наружной стороне массива-корпуса, или в отапливаемом помещении. При этом выходной узел этого датчика температуры выполнен в виде пускового элемента нагнетателя воздуха. В качестве датчика температуры может быть использован датчик, аналогичный датчику электрических конвекторов, (см., например, конвектор типа "Atlantic", Франция)

Следует отметить, что в электрических отопительных системах (конвекторах) регулировку температуры отапливаемого помещения осуществляют путем замыкания/размыкания цепи электрического тока через нагревательный элемент, используя для этого датчик температуры. При этом мощность электросети расходуется оптимально.

Прямой аналогией в отопительных системах на твердом топливе было бы поджигание/гашение дров в камине, но это решение не выдерживает критики. Естественно, дрова в предлагаемом отопительном камине никто гасить не собирается, а регулировка тепла отапливаемого помещения осуществляется за счет перераспределения тепла, выделяемого горящими дровами.

Как было указано выше, тепло дров может:

- накапливаться в аккумулирующем элементе - в материале массива-корпуса отопительной печи,

- исходить из конвекционного канала в отапливаемое помещение для его непосредственного нагревания.

Предлагаемая регулировка температуры отапливаемого помещения основана на том, что тепло конвекционных каналов используют или по прямому назначению (выводят в отапливаемое помещение), либо используют для дополнительного нагрева материала массива-корпуса (его аккумулируют, т.е., имеют отложенное использование выработанного при горении дров тепла). В этом смысле вполне допустимо говорить о деликатном обогреве отапливаемого помещения предлагаемым отопительным камином (по аналогии с термином ″деликатная стирка″ в стиральных машинах).

Проведенный нами патентный поиск не выявил известных отопительных систем на твердом топливе, которые обеспечивали бы достижение указанного потребительского свойства в том виде, в котором это реализовано в нашем техническом решении.

Итак, предлагаемый отопительный камин имеет следующую совокупность основных элементов и связей между ними, которые можно было бы охарактеризовать так:

Отопительный камин - камин, совмещенный с отопительной печью и образующий единый массив-корпус, содержащий топливник с топочной дверцей, оборотный пустотелый дымовой канал отопительной печи и дымовую трубу, при этом вход топливника - поддувало, а его выход соединен с входом оборотного дымового канала, выход которого через дымовую задвижку соединен с нижней частью дымовой трубы. В массиве-корпусе топливника установлена каминная кассета длительного горения твердого топлива (дров, древесного или каменного угля) так, что между стенками каминной кассеты и массивом-корпусом образована пустотелая конвекционная камера, а в массиве-корпусе дополнительно выполнен пустотелый конвекционный канал, изолированный материалом массива-корпуса от дымового канала, вход конвекционного канала соединен с выходом конвекционной камеры, а его выход - с отапливаемым помещением.

Пустотелый конвекционный канал выполнен так - что площадь прилегающей к дымовому каналу - поверхности конвекционного канала превышает минимально возможную - определяемую произведением высоты конвекционного канала на его основание - глубину или ширину.

Если сечение конвекционного канала - прямоугольное, то минимальная площадь прилегающей к дымовому каналу поверхности конвекционного канала определяется произведением высоты конвекционного канала на его основание - глубину или ширину (в нашем случае - на глубину, т.к. конвекционный канал расположен рядом с дымовым каналом). Если бы конвекционный канал был расположен сзади дымового канала, то - на ширину.

Если конвекционный канал не прямолинейный, то площадь его внутренней поверхности определяется суммой площадей элементов, образующих этот канал.

Увеличение площади внутренней поверхности конвекционного канала, прилегающей к дымовому каналу, может быть достигнуто, например, увеличением коэффициента трения этой поверхности (созданием неровности этой поверхности путем, например, колки кирпича и его укладки колотой стороной внутрь) или усложнением ее конфигурации (ребристая поверхность). Кроме того, рассматриваемая поверхность может быть выполнена из кирпича, в котором по одной из сторон прорезаны (например, с помощью отрезной машинки - "Болгарки") пазы так, что эта поверхность образует радиатор.

При этом, чем большая разница температур внутренних стенок конвекционного канала и конвекционного потока воздуха, тем интенсивнее осуществляется отбор тепла внутренними поверхностями конвекционного канала от конвекционного потока, и в первую очередь той поверхностью, которая прилегает к дымовому каналу.

При равенстве указанных температур отбор тепла от конвекционного потока прекращается, и все конвекционное тепло идет на нагрев отапливаемого помещения.

И здесь вновь можно говорить о деликатном нагреве отапливаемого помещения.

Кроме того, в конвекционном канале установлена конвекционная задвижка - блокиратор конвекционного потока воздуха.

Для дальнейшего развития настоящего предложения в массиве-корпусе дополнительно выполнен пневматический канал, а конвекционная задвижка образована в точке подключения выхода пневматического канала к конвекционному каналу в виде пневматического реле. При этом к входу пневматического канала подключен выход электрического нагнетателя воздуха (например, вентилятора или насоса) отапливаемого помещения, а вход включения/выключения нагнетателя воздуха связан электрической цепью с пусковым элементом этого нагнетателя воздуха.

Отопительному камину придан датчик температуры отапливаемого помещения, который установлен или на наружной стороне массива-корпуса, или в отапливаемом помещении, при этом выходной узел датчика температуры выполнен в виде пускового элемента нагнетателя воздуха.

На фиг.1 приведена схема конструктивного выполнения отопительного камина в соответствии с основной идеей п.1 формулы.

На фиг.2 приведен один из возможных вариантов выполнения конструкции внутренней поверхности конвекционного канала, которая обеспечивает повышенное сопротивление конвекционному потоку воздуха и способствует более интенсивному нагреву внутренней поверхности конвекционного канала при растопке отопительного камина.

На фиг.3 приведена схема конструктивного выполнения отопительного камина в соответствии с основной идеей п.3 формулы.

На фиг.4 приведена схема конструктивного выполнения отопительного камина в соответствии с основной идеей п.4 формулы.

На фиг.5 приведена схема конструктивного выполнения отопительного камина в соответствии с основной идеей п.5 формулы.

На фиг.1 изображено двухэтажное строение 1, в котором установлен предлагаемый отопительный камин 2, образующий единый массив-корпус 3, совмещающий в себе камин и отопительную печь.

Массив-корпус 3 содержит топливник 4 с топочной дверцей 5, оборотный пустотелый дымовой канал 6 и дымовую трубу 7.

Топливник 4 имеет вход 8 для подачи холодного воздуха в отопительную систему, который обычно называется «поддувало».

Выход 9 дымового канала 6 через дымовую задвижку 10 соединен с нижней частью 11 дымовой трубы 7. Дымовая задвижка 30 на фиг.1 изображена в виде пунктира. Направление движения дымовой задвижки перпендикулярно плоскости чертежа.

В массиве-корпусе 3 в качестве топливника 4 установлена каминная кассета 12 длительного горения твердого топлива так, что между стенками 13 каминной кассеты 12 и массивом-корпусом 3 образована пустотелая конвекционная камера 14.

В массиве-корпусе 3 дополнительно выполнен пустотелый конвекционный (тепловой) канал 15, изолированный материалом массива-корпуса 3 от дымового канала 6. На фиг.1 фрагментом такого изоляционного элемента является элемент 16.

Вход 17 конвекционного канала 15 соединен с выходом 18 конвекционной камеры 14. Выход 19 конвекционного канала 15 связан с отапливаемым помещением строения 1.

Вход 20 конвекционной камеры 14 связан с нижней частью отапливаемого помещения (для подачи холодного воздуха, подлежащего нагреванию).

Элементы 21-22 на фиг.1 не изображены, их номера - зарезервированы.

На фиг.2 приведена детализация конструктивного выполнения одного из элементов отопительного камина 2 - а именно - детализация выполнения внутренней поверхности конвекционного канала 15.

Ребристая внутренняя поверхность 23 конвекционного канала 15 при прохождении по ней конвекционного потока воздуха способствует повышенной передачи тепла, что, в свою очередь, способствует более быстрому прогреву массива-корпуса 3 отопительного камина и, в первую очередь, более быстрому прогреву дымового оборотного канала 6. На фиг.2 показаны две ребристые поверхности конвекционного канала, одна из которых прилегает к дымовому каналу.

На фиг.3. в дополнение к фиг.1, показана конвекционная задвижка 24, которая является блокиратором конвекционного потока воздуха.

Элементы 25-27 на фиг.3 не изображены, их номера - зарезервированы.

На фиг.4 раскрыто выполнение конвекционной задвижки 24.

На фиг.4 показано, что в дополнение к фиг.1, 3 в массиве-корпусе 3 дополнительно выполнен пневматический канал 28. При этом конвекционная задвижка 24 образована в точке 29 подключения выхода пневматического канала 28 к конвекционному каналу 15.

К входу 30 пневматического канала 28 подключен выход 31 электрического нагнетателя 32 воздуха. Электрический нагнетатель 32 воздуха имеет вход 33, который электрической цепью 34 (двухпроводной) связан с пусковым элементом 35 (в составе которого имеется выходной исполнительный элемент 36). Выходом 31 электрического нагнетателя 32 воздуха являются лопасти электрического вентилятора, реализующего функции нагнетателя 32.

На фиг.4 элементы 37-39 не изображены, их номера зарезервированы.

На фиг.5 показано, что отопительному камину 2 придан датчик 40 температуры, который может быть установлен как на внешней стороне массива-корпуса отопительного камина, так и в любом месте отапливаемого помещения. В составе датчика 40 температуры имеется выходной узел 41, который выполнен в виде пускового элемента 35 (узел/элемент 41 аналогичен узлу/элементу 35). Выходной узел 41 имеет исполнительный элемент 42 (выполненный в виде контакта).

Рассмотрим работу предлагаемого отопительного камина, изображенного на фиг.1.

Для конкретности будем считать, что первый этаж строения 1 должен отапливаться теплом, аккумулированным материалом массива-корпуса 3 отопительного камина, а второй этаж строения 1 должен отапливаться конвекционным теплом отопительного камина 2.

Обратим также внимание на то, что дымовой канал 6 и конвекционный канал 15 образованы в массиве-корпусе отопительного камина 2 в непосредственной близости друг от друга и отделены они друг от друга изоляционным элементом 16, толщина которого мала. При использовании для отопительного камина кирпича, дымовой и конвекционный каналы целесообразно разделять кладкой в половину кирпича (т.е. толщина элемента 16 равна толщине половины кирпича).

Итак, допустим, что необходимо растопить холодный отопительный камин 2.

После разжигания дров в каминной кассете 12 (дрова закладывают в кассету через дверцу 5, после чего дверцу 5 закрывают, а вход 8 для подачи холодного воздуха открывают) горячий воздух и дым по дымовому каналу 6 поднимается из каминной кассеты 12 к дымовой трубе 7, нагревая внутреннюю поверхность дымового канала 6. Одновременно нагреваются стенки 13 каминной кассеты и нагревают воздух в пустотелой конвекционной камере 14. Этот воздух по пустотелому конвекционному каналу 15 поднимается вверх отопительного камина, нагревая стенки дымового канала 6 снаружи. Подчеркиваем, что, как видно из чертежа на фиг.1-5, наружная стенка пустотелого дымового канала 6 является внутренней стенкой пустотелого конвекционного канала 15.

Одновременный обогрев стенок дымового канала 6 с двух сторон (и с внутренней стороны и с внешней стороны) приводит к более быстрому нагреванию дымового канала 6. Это обеспечивает более быстрое (по сравнению с известными отопительными системами, например, с прототипом) достижение хорошей тяги в дымовом канале предлагаемого отопительного камина, т.е. приводит, как минимум, к существенному уменьшению поддымления отопительного камина 2 при его растопке.

Выполнение внутренней поверхности конвекционного канала 15 с увеличенной, по сравнению с минимально возможной, поверхностью конвекционного канала - прилегающей к дымовому каналу (в нашем исполнении по фиг.2 - вообще ребристой - см. элемент 23) приводит к следующему. При прохождении по внутренней поверхности конвекционного канала 15 нагретого конвекционного потока воздуха из-за высокого трения потока воздуха (что вызвано увеличенной поверхностью) о стенки (поверхность) канала происходит более интенсивное нагревание внутренних стенок конвекционного канала 15 и, таким образом, более интенсивное нагревание как стенок (поверхности) дымового канала 6, так и вообще массива-корпуса 3 отопительного камина 2.

Когда материал массива-корпуса 3, из которого сложены конвекционные каналы, нагреется до температуры конвекционного потока воздуха, дальнейший отъем тепла от конвекционного потока прекращается и все тепло идет на нагрев отапливаемого помещения. Рассмотренный процесс отъема тепла от конвекционного потока воздуха является адаптивным (!).

Установка в предлагаемом отопительном камине в качестве топливника 4 (см. прототип) каминной кассеты 12 длительного горения топлива с высоким КПД (до 75%) обеспечивает достижение известным образом именно этих известных полезных потребительских свойств - длительного горения топлива и высокого КПД (до 75%).

Но в дополнение к упомянутому известному КПД предлагаемого отопительного камина 2 увеличивается (по сравнению с отопительными системами на базе известных каминных кассет) на некоторую дополнительную величину за счет того, что дым и теплый воздух (уже на 75% отдавшие свою энергию) в известных отопительных системах на базе каминных кассет, поступают непосредственно в дымовую трубу 7, а в предлагаемом отопительном камине 2 - дополнительно проходят через поворотные дымовые каналы 6 и дополнительно нагревают массив-корпус отопительного камина (ведь у них осталось еще все-таки 25% их неиспользованной энергии).

Таким образом, предлагаемый отопительный камин 2 обеспечивает повышение эффективности отопительной системы.

Напомним, что в отопительной системе, выбранной в качестве прототипа, отопительный камин используется или как камин (летом), или как отопительная печь (зимой). В предлагаемом отопительном камине работают одновременно оба режима отопительного камина - прототипа (напомним, при этом, что конвекционных каналов в отопительном камине - прототипе вообще нет).

Один из параметров - КПД - предлагаемой отопительной системы 2 мы сравниваем не с соответствующим параметром прототипа (отопительным открытым камином, когда о КПД вообще говорить не приходится), а с соответствующим параметром отопительных систем на базе каминных кассет, которые были упомянуты в начале описания настоящей заявки в качестве аналога. Этим сравнением мы хотим подчеркнуть, что даже при существенно более жестком сравнении, имеющем место при сравнении с устройством - аналогом, предлагаемая отопительная система 2 имеет определенное преимущество.

После того когда дымовой канал 6 будет разогрет теплом горящих дров, в каминной кассете 12 закрывают вход 8 для подачи холодного воздуха. Начинается обычный для каминных кассет режим длительного горения топлива.

При горении дров в каминной кассете 12 теплый воздух по конвекционному каналу 15 поднимается на второй этаж строения и через выход 19 конвекционного канала 15 поступает в отапливаемое помещение второго этажа, обеспечивая его обогрев.

После того как топливо сгорело, можно добавить в отопительный камин новую порцию дров или закрыть дымовую задвижку 10 и завершить процесс топки отопительного камина 2.

Рассмотрим работу отопительного камина 2 в соответствии с фиг.3.

На фиг.3, в дополнение фиг.1, изображена конвекционная задвижка 24, которая позволяет перекрыть конвекционный канал 15. Это можно сделать тогда, когда температура отапливаемого помещения (в нашем примере - помещения на втором этаже строения) достигла требуемой величины (значения).

При закрывании конвекционной задвижки 24 теплый воздух из конвекционного канала перестанет поступать в отапливаемое помещение и нагревать его.

При этом в каминной кассете продолжается горение дров и нагревание воздуха в конвекционной камере 14. Тепло нагретого воздуха в этом случае пойдет на дополнительный нагрев массива-корпуса отопительного камина 2. Вместо непосредственного нагревания помещения на втором этаже строения конвекционное тепло начнет аккумулироваться в стенках конвекционного канала 15 и далее в материале массива-корпуса 3, чтобы затем быть использованным при остывании помещения (в нашем примере - помещения первого этажа строения).

Базовый нагрев массива-корпуса 3 при прохождении горячего потока воздуха и дыма по дымовым каналам 6 - очевиден и не требует дополнительного пояснения.

Рассмотрим работу отопительного камина 2 в соответствии с фиг.4.

Изображенная на фиг.4 конвекционная задвижка 24 выполнена неподвижной, с использованием пневматического реле (которое образовано в точке 29 - в той самой точке, в которой была установлена конвекционная задвижка 24, изображенная на фиг.3). Для образования пневматического реле без подвижных элементов в массиве-корпусе 3 отопительного камина 2 образован пневматический канал 28, выход которого подключен в точке 29 к конвекционному каналу 15.

К входу 30 пневматического канала 28 подключен выход 31 нагнетателя (в простейшем случае - обыкновенного вентилятора на 220 В). При нагнетании воздуха (лопостями вентилятора) из помещения первого этажа в канал 28 (через вход 30 канала 28) этот воздух попадает в точку 29 соединения пневматического канала 28 и конвекционного канала 15.

Параметры потока воздуха в пневматическом канале 28 можно изменять путем изменения параметров вращения лопостей вентилятора (нагнетателя воздуха 32).

Если под одним из параметров понимать скорость, то эта скорость должна превышать скорость потока воздуха в конвекционном канале 15. В этом случае конвекционный поток воздуха из канала 15 пройти выше точки 29 не сможет (пневматическое реле ему преградило путь).

Пневматическое реле (неподвижное), образованное в точке 29, имеет два входа (один из них является выходом пневматического канала 28, а другой - образован конвекционным каналом 15 в точке 29), и один выход - продолжение конвекционного канала выше (по чертежу) точки 29. Поток воздуха на выходе пневматического реле определяется соотношением параметров потоков воздуха на его входах.

Рассмотрим работу отопительного камина 2 в соответствии с фиг.5.

В отличие от фиг.1-4, на фиг.5 показан датчик 40 температуры отапливаемого помещения. Этот датчик может быть установлен как на внешней поверхности отопительного камина 2, так и в любом месте отапливаемого помещения (в данном случае датчик температуры установлен в отапливаемом помещении второго этажа).

Если температура в отапливаемом помещении выше, чем температура, заданная в датчике 40, то контакт 42 замкнут и вентилятор 32 (точнее - нагнетатель воздуха) включен. Воздух из пневматического канала 28 поступает в точку 29 и блокирует подачу теплого воздуха в точку 19 конвекционного канала 15. Нагревание отапливаемого помещения второго этажа прекращено. При этом в каминной кассете 12 дрова продолжают гореть, воздух в конвекционной камере 14 продолжает нагреваться и теплый воздух, подаваемый в конвекционный канал 15 (в котором пневматическое реле осуществило его блокировку), интенсивно начинает нагревать стенки конвекционного канала 15 и тем самым нагревать массив-корпус отопительного камина 2. Идет процесс аккумулирования тепла, отдаваемого горящими дровами.

Как только температура отапливаемого на втором этаже помещения упадет, датчик 40 температуры воздействует на контакт 42, контакт 42 разомкнется, вентилятор 32 перестанет вращаться, подача воздуха в пневматический канал 28 прекратится, пневматическое реле (выполненное без подвижных элементов !) в точке 29 перестанет блокировать конвекционный канал и теплый воздух вновь начнет подаваться в отапливаемое помещение второго этажа. Описанный процесс будет продолжаться до тех пор, пока не сгорят дрова в каминной кассете 12 и не будет закрыта задвижка 10 дымовой трубы 7.

Следует обратить внимание, что описанный процесс обеспечивает переключение режима работы отопительного камина 2 из режима обогрева помещения конвекционным теплом в режим аккумулирования тепла в материале, из которого изготовлен отопительный камин (например, в кирпиче), а также обратное переключение режима работы отопительного камина без использования каких бы то ни было подвижных элементов конструкции.

По своей эффективности этот режим эквивалентен включению/выключению электрических конвекторов, о которых было упомянуто выше. Это - бесспорное достоинство предлагаемого отопительного камина.

В заключение необходимо отметить, что в предлагаемом отопительном камине могут быть использованы каминные кассеты длительного горения как с высоким КПД (75%), стоимость которых - максимальная, так и с более низким КПД, стоимость которых существенно меньше. Наличие оборотных дымовых каналов, по которым в соответствии с настоящим предложением пропускают неиспользованное в каминной кассете тепло, позволяет повысить КПД отопительной системы в целом, т.е. создать современную Экономичную Деликатную Многофункциональную отопительную систему.

Отопительный камин эффективный многофункциональный (ОК-ЭДМ), на твердом топливе может быть использован для отопления дачных домов, коттеджей, а также квартир в домах городского типа. Отопительный камин - камин, совмещенный с отопительной печью и образующий единый массив-корпус содержит топливник с топочной дверцей, оборотный пустотелый дымовой канал отопительной печи и дымовую трубу. Вход топливника - поддувало, а его выход соединен с входом оборотного дымового канала, выход которого через дымовую задвижку соединен с нижней частью дымовой трубы. В массиве-корпусе в качестве топливника установлена каминная кассета длительного горения твердого топлива так, что между стенками каминной кассеты и массивом-корпусом образована пустотелая конвекционная камера, а в массиве-корпусе дополнительно выполнен пустотелый конвекционный канал, изолированный материалом массива корпуса от дымового канала. Вход конвекционного канала соединен с выходом конвекционной камеры, а его выход - с отапливаемым помещением. Технический результат: повышение эффективности системы отопления, деликатность процесса обогрева отапливаемого помещения и многофункциональность системы. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Отопительный камин - камин, совмещенный с отопительной печью и образующий единый массив-корпус, содержащий топливник с топочной дверцей, оборотный пустотелый дымовой канал отопительной печи и дымовую трубу, при этом вход топливника - поддувало, а его выход соединен с входом оборотного дымового канала, выход которого через дымовую задвижку соединен с нижней частью дымовой трубы, отличающийся тем, что в массиве-корпусе в качестве топливника установлена каминная кассета длительного горения твердого топлива так, что между стенками каминной кассеты и массивом-корпусом образована пустотелая конвекционная камера, а в массиве-корпусе дополнительно выполнен пустотелый конвекционный канал, изолированный материалом массива корпуса от дымового канала, вход конвекционного канала соединен с выходом конвекционной камеры, а его выход - с отапливаемым помещением.2. Отопительный камин по п.1, отличающийся тем, что пустотелый конвекционный канал выполнен так, что площадь прилегающей к дымовому каналу поверхности конвекционного канала превышает минимально возможную, определяемую произведением высоты конвекционного канала на его основание - глубину или ширину.3. Отопительный камин по п.1 или 2, отличающийся тем, что в конвекционном канале установлена конвекционная задвижка - блокиратор конвекционного потока воздуха.4. Отопительный камин по п.3, отличающийся тем, что в массиве-корпусе дополнительно выполнен пневматический канал, конвекционная задвижка образована в точке подключения выхода пневматического канала к конвекционному каналу в виде пневматического реле, при этом к входу пневматического канала подключен выход электрического нагнетателя воздуха отапливаемого помещения, а вход включения/выключения нагнетателя воздуха связан электрической цепью с пусковым элементом.5. Отопительный камин по п.4, отличающийся тем, что ему придан датчик температуры отапливаемого помещения, который установлен на наружной стороне массива-корпуса или в отапливаемом помещении, при этом выходной узел датчика температуры выполнен в виде пускового элемента нагнетателя воздуха.