ОТОПИТЕЛЬНЫЙ РАДИАТОР Российский патент 2006 года по МПК F24H3/00 

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для отопления жилых, производственных и общественных помещений.

Известен радиатор бытовой системы отопления из алюминиевых прессованных профилей, содержащий подводящий и отводящий коллекторы и соединенные с ними секции с вертикальными ребрами, при этом коллектор выполнен в форме асимметричной профильной трубы со смещенным каналом, промежуточные радиальные ребра секций выполнены прямыми, а панельные ребра секций имеют загнутые внутрь края (патент РФ №2151963, МПК F 24 H 3/02, публикация 2000 г.).

В известном устройстве задача интенсификации теплообмена между радиатором и воздухом решается увеличением площади поверхности радиатора и, соответственно, его габаритов.

Известен отопительный радиатор, состоящий из контактных половин: одной в виде плоского листа и второй в виде штампованной половины, при контакте которых образуются каналы для теплоносителя, и содержащий патрубки, причем при контакте двух половин образуются расширяющиеся коллекторы и плоскоовальные наклонные каналы с перемычками, обеспечивающие ускоренную циркуляцию и "пленочную" теплоотдачу, при этом внутренняя поверхность снабжена антикоррозийным покрытием, например омеднением, или изготовлена из нержавеющего материала, а на лицевой стороне плоского листа нанесены декоративные покрытия (патент РФ №2154775, МПК F 24 H 3/00, публикация 2000 г.).

Известен отопительный радиатор, состоящий из секций, образованных штампованными половинами, соединенных между собой посредством сварки с образованием циркуляционных каналов и подающих и выходных коллекторов, при этом циркуляционные каналы выполнены наклонными, подающий коллектор каждой секции имеет форму диффузора, а выходной - конфузора, секции радиатора соединены последовательно или попарно и образуют блоки, подсоединенные к системе отопления через диагонально расположенные соединительные патрубки (патент РФ №2154241, МПК F 24 H 3/00, публикация 2000 г.).

Использование известных устройств позволяет снизить гидродинамическое сопротивление теплоносителя системы центрального отопления (воды), но не решает задачу повышения эффективности теплообмена на границе твердотельного радиатора с воздухом помещения, а именно эта проблема при проектировании радиаторов является "узким местом" теплообменных аппаратов, т.к. скорость теплообмена между водой и радиатором в десятки раз больше, чем между радиатором и воздухом помещения.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых в устройствах отопительных систем различных помещений, а также повышение эффективности отопительной системы путем увеличения интенсивности передачи тепла от радиатора воздуху помещения без увеличения габаритов радиатора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Отопительный радиатор содержит две одинаковые зеркально расположенные относительно вертикальной плоскости и скрепленные между собой стенки, а также циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя, объединенные в общий контур с подводящим и отводящим патрубками радиатора. Стенки радиатора выполнены изогнутыми и при соединении друг с другом образуют ориентированный под углом к горизонту воздушный канал переменного поперечного сечения, имеющего на входе и выходе каплеобразную форму, с сужением кверху на входе в канал и с сужением книзу на выходе из него. Циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя образованы между наружной и внутренней пластинами стенок. Каждая стенка выполнена из двух соединенных друг с другом наружной и внутренней пластин, причем наружная пластина выполнена гладкой, а на внутренней выдавлен профиль в виде параллельных зигзагообразных линий.

Циркуляционные каналы выполнены с постоянным сечением по всей длине и расположены параллельно друг другу.

Снаружи радиатор покрыт теплоизоляционным материалом. Внутри радиатор покрыт защитным электропроводным материалом.

Сущность изобретения поясняется представленными на фиг.1-12 графическими материалами.

На фиг.1 схематично изображен отопительный радиатор, вид сбоку; на фиг.2, 3 - сечение АА и сечение ББ на фиг.1 (в увеличенном масштабе); на фиг.4 - радиатор (объемное изображение); на фиг.5, 6 - элементы подводящего и отводящего патрубков радиатора; на фиг.7-10 представлены наружные и внутренние пластины стенок радиатора; на фиг.11 - элемент теплоизоляционной оболочки; на фиг.12 - схема течения потоков воздуха через радиатор.

Отопительный радиатор образован двумя одинаковыми зеркально расположенными изогнутыми стенками 1 и 2. Стенка 1 состоит из наружной гладкой пластины 3 и внутренней профилированной пластины 4. Стенка 2 состоит из наружной гладкой пластины 5 и внутренней профилированной пластины 6. Образующие стенки 1 и 2 пластины 3, 4 и 5, 6 соответственно соединены между собой по периметру и в местах соприкосновения выдавленного профиля внутренних пластин с соответствующими участками наружных пластин.

На внутренних пластинах каждой стенки выдавлен профиль в виде параллельных зигзагообразных линий с участками 7, 8, ориентированными поочередно в вертикальном и горизонтальном направлении.

Между наружной и внутренней пластинами стенки 1 образованы циркуляционные каналы 9, имеющие постоянное сечение по всей длине, а также входной 10 и выходной 11 коллекторы для теплоносителя. Аналогичные каналы и коллекторы образованы в стенке 2. Коллекторы 10 и 11 обеих стенок сообщены соответственно с подводящим 12 и отводящим 13 патрубками радиатора.

Стенки 1 и 2 радиатора соединены между собой с образованием между ними наклонного воздушного канала 14 (фиг.12) с переменным, плавно изменяющимся от входа к выходу поперечным сечением. Вход 15 в канал 14 расположен ниже выхода 16 из канала. Поперечное сечение канала 14 на входе имеет каплеобразную форму с сужением кверху, поперечное сечение канала на выходе имеет также каплеобразную форму, но с сужением книзу.

Пластины обеих стенок радиатора изготавливают штамповкой из листового стального проката толщиной 1,5 мм.

Крепление пластин каждой стенки производят по периферийным кромкам посредством сварки. В середине в местах соприкосновения внутренней и наружной пластин их дополнительно скрепляют точечной сваркой.

Обе стенки радиатора соединяют сваркой по кромкам 17 и 18 в верхней и нижней частях радиатора.

Снаружи радиатор может быть покрыт оболочкой 19 из пористого теплоизоляционного материала, которую изготавливают по форме наружной поверхности радиатора и крепят к радиатору посредством клея, крепежных обручей, болтов или дополнительного металлического листа (не показан) в зависимости от адгезии и механических свойств теплоизоляционного материала.

Внутри стенки радиатора покрываются защитным электропроводным материалом, например краской, или цинком, или хромом.

Для крепления радиатора к стене в нем выполнены отверстия 20.

Радиатор имеет стандартизованные размеры и подходит для монтажа в существующую систему централизованного водяного отопления. Для бытовых помещений среднего размера (площадью 15-25 м²) наиболее оптимальны габаритные размеры радиатора 600×900×150 мм.

Радиатор работает следующим образом.

Горячая вода из системы центрального теплоснабжения через подводящий патрубок 12 радиатора подается во входные коллекторы 10 каждой стенки и через отводящий патрубок 13 радиатора отводится из выходного коллектора 11 каждой стенки.

Перенос тепла в радиаторе происходит преимущественно за счет конвекции. Теплоноситель системы централизованного отопления (вода) протекает по циркуляционным каналам 9 внутри стенок 1 и 2 радиатора и нагревает их. В воздушном канале 14 происходит гравитационная конвекция. Нагретый воздух поднимается вдоль внутренних поверхностей стенок 1 и 2 вертикально вверх, достигает верхней части радиатора и вдоль наклонной верхней части 21 канала 14 (фиг.12), все более нагреваясь и ускоряясь, течет к выходу 16 из канала. На входе 15 в канал образуется разрежение, которое обеспечивает подачу новых порций холодного воздуха в радиатор.

Профилированная внутренняя поверхность воздушного канала 14 радиатора служит для увеличения поверхности теплообмена, а также обеспечивает турбулизацию воздушного потока.

Наклонное расположение коллекторов 10, 11 радиатора предотвращает образование воздушных пробок, т.к. подводящий патрубок 12, по которому скапливающиеся пузырьки воздуха свободно уходят вверх, находится в верхней части радиатора.

В предложенной конструкции отопительного радиатора обеспечивается интенсивный теплообмен внутри его воздушного канала и создание направленного потока струи нагретого воздуха, движущегося с большой скоростью вдоль канала. В силу того что канал выполнен наклонным, выходящий из него воздушный поток характеризуется существенной величиной как вертикальной, так и горизонтальной составляющей скорости.

Таким образом, при работе предлагаемого радиатора происходит как интенсивный теплообмен внутри радиатора, так и хорошее перемешивание и равномерное распределение нагретого воздуха, вышедшего из радиатора, с воздухом помещения.

В конечном счете это приводит как к уменьшению времени разогрева холодных помещений, так и к уменьшению затрат энергии на отопление помещений в стационарном тепловом режиме.

Изобретение предназначено для применения в отопительной технике, а именно может быть использовано для отопления жилых, производственных и общественных помещений. Отопительный радиатор содержит две одинаковые зеркально расположенные относительно вертикальной плоскости и скрепленные между собой стенки, а также циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя, объединенные в общий контур с подводящим и отводящим патрубками радиатора, причем стенки радиатора выполнены изогнутыми и при соединении друг с другом образуют ориентированный под углом к горизонту воздушный канал переменного поперечного сечения, имеющего на входе и выходе каплеобразную форму, с сужением к верху на входе в канал и с сужением книзу на выходе из него, при этом каждая стенка выполнена из двух соединенных друг с другом наружной и внутренней пластин, причем наружная пластина выполнена гладкой, на внутренней выдавлен профиль в виде параллельных зигзагообразных линий, а циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя образованы между наружной и внутренней пластинами стенок. Изобретение позволяет расширить арсенал технических средств, используемых в устройствах отопительных систем различных помещений, а также повысить эффективность отопительной системы путем увеличения интенсивности передачи тепла от радиатора воздуху помещения без увеличения габаритов радиатора. 3 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Отопительный радиатор, содержащий две одинаковые зеркально расположенные относительно вертикальной плоскости и скрепленные между собой стенки, а также циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя, объединенные в общий контур с подводящим и отводящим патрубками радиатора, отличающийся тем, что стенки радиатора выполнены изогнутыми и при соединении друг с другом образуют ориентированный под углом к горизонту воздушный канал переменного поперечного сечения, имеющего на входе и выходе каплеобразную форму, с сужением к верху на входе в канал, и с сужением к низу на выходе из него, при этом каждая стенка выполнена из двух соединенных друг с другом наружной и внутренней пластин, причем наружная пластина выполнена гладкой, на внутренней выдавлен профиль в виде параллельных зигзагообразных линий, а циркуляционные каналы и коллекторы для теплоносителя образованы между наружной и внутренней пластинами стенок.2. Радиатор по п.1, отличающийся тем, что циркуляционные каналы выполнены с постоянным сечением по всей длине и расположены параллельно друг другу.3. Радиатор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снаружи покрыт теплоизоляционным материалом.4. Радиатор по п.3, отличающийся тем, что внутри он покрыт защитным электропроводным материалом.