СИСТЕМА ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F24D5/00 F24D15/00 

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления высоких и большепролетных помещений производственных и общественных объектов, например помещений цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также для обогрева открытых обслуживаемых площадок.

Известна система лучистого отопления больших помещений, включающая линейные греющие элементы и профилированные отражатели, установленные, с целью повышения эффективности отопления рабочей зоны, по обе стороны от греющего элемента на расстоянии, равном их фокусным расстояниям. При этом греющие элементы с отражателями установлены симметрично вдоль двух противоположных стен помещения один над другим по всей высоте рабочей зоны (см. а.с. SU 1206566A, МПК 4 F 24 D 15/00, F 24 С 15/22, опубл. 23.01.86, Бюл. №3).

Однако известная система лучистого отопления больших помещений имеет недостатки. Установка греющих элементов один над другим по высоте рабочей зоны, и, соответственно, боковая по отношению к ним установка отражателей, приводит к образованию высокоинтенсивных восходящих конвективных потоков, что будет сопровождаться как высокой подвижностью воздуха в рабочей зоне (и, следовательно, сквозняками и подъемом осевшей на ограждения пыли), так и большими потерями тепла. Значительная часть тепла, доставленная греющими элементами, уходит в верхнюю часть помещения, минуя рабочую зону. Это снижает лучистую составляющую теплоотдачи греющих элементов и энергоэффективность системы в целом.

Наиболее близкими по технической сущности являются системы лучистого отопления больших помещений, для которых характерно расположение линейных греющих элементов и профилированных отражателей в горизонтальной плоскости. К таким относится продукция многих мировых производителей газовых отопительных устройств - Roberts Gordon (США), SYSTEMA (Италия), GoGas (Германия) и других. Производимые ими системы лучистого отопления больших помещений включают линейные греющие элементы в виде излучающих труб, размещаемые в горизонтальной плоскости вместе с (закрепленными) собранными над ними профилированными отражателями и устанавливаемые при помощи подвесок на требуемую высоту над отапливаемой рабочей зоной («Модульные газолучистые обогреватели с излучающими трубами INFRA 6В-9В-12 В». Инструкция по монтажу и эксплуатации. Издание 12IT0111 фирмы SYSTEMA). Горизонтальное расположение линейных греющих элементов и профилированных отражателей повышает лучистую составляющую теплоотдачи греющих элементов и энергоэкономичность системы в целом.

Вместе с тем данные системы имеют недостатки, связанные с потерей тепла вследствие конвекции. Опытные исследования модели излучателя, соответствующей по размерам отопителю фирмы SYSTEMA типа INFRA 6B, установленного в модели помещения размерами 6×6×10 м и расположенного в поле зрения интерферометра сдвига - прибора ИАБ-453 с интерференционной приставкой (см. интерферограмму фиг.1), показали следующее. Интенсивные конвективные потоки воздуха, образующиеся на излучающих трубах, выходят из-под профилированного отражателя, обтекают его и устремляются в верхнюю зону помещения, что приводит к бесполезным для отапливаемого помещения потерям тепла отопительной системой.

Техническим результатом (задачей) изобретения является уменьшение конвективной и увеличение лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов, повышение эффективности отопления рабочей зоны и энергоэкономичности в целом системы лучистого отопления больших помещений.

Технический результат достигается тем, что в системе лучистого отопления больших помещений, включающей линейные греющие элементы в виде излучающих труб, размещаемые в горизонтальной плоскости вместе с собранными над ними профилированными отражателями и устанавливаемые при помощи подвесок на требуемую высоту над отапливаемой рабочей зоной, согласно изобретения над профилированными отражателями соосно и горизонтально закреплены прямоугольные металлические панели, причем высота их установки h над отражателями находится в пределах до полутора диаметров меньшей трубы излучателя d_min(h≤1,5 d_min), а длина l_brd и ширина b_brd панели превышают длину l_ref и ширину b_ref отражателя на половину ширины отражателя b_ref с каждой стороны (l_brd=l_ref+b_ref; b_brd=2b_ref). Для улучшения условий скопления воздуха под панелями по их краям до уровня нижнего среза отражателя установлены вертикальные бортовые ограждения, где:

l_brd - длина панели;

b_brd - ширина панели;

l_ref - длина отражателя;

b_ref - ширина, отражателя.

С целью лучшей задержки нагретого воздуха, выходящего из-под профилированного отражателя, панели могут быть плоскими, или двухскатными с уклоном до 15° к полу в обе стороны от продольной оси.

Для повышения температуры панелей и увеличения их лучистой теплоотдачи сверху панели может быть установлена теплоизоляция (не показана).

На фиг.1 показана интерферограмма тепловых потоков над системой лучистого отопления по прототипу. На фиг.2 показано схематическое изображение предлагаемой системы лучистого отопления больших помещений. На фиг.3 показана аксонометрическая схема одного из отопительных модулей системы с поперечным разрезом А-А. На фиг.4 показана интерферограмма тепловых потоков над системой лучистого отопления по изобретению.

Система лучистого отопления больших помещений (фиг.2) включает линейные греющие элементы 1 в виде излучающих труб, размещенные в горизонтальной плоскости вместе с собранными над ними профилированными отражателями 2 и с подвесками 3 для установки на требуемой высоте помещения. Над профилированными отражателями 2 соосно и горизонтально закреплены прямоугольные металлические панели 4. Высота их установки h (см. фиг.2 разрез А-А) над отражателями находится в пределах до полутора диаметров меньшей трубы d_min излучателя 1 (h≤1,5 d_min). Кроме того, длина l_brd и ширина b_brd панели 4 превышают длину l_ref и ширину b_ref отражателя 2 на половину ширины отражателя 2 b_ref с каждой стороны (l_brd=l_ref+b_ref; b_brd=2b_ref). Панели 4 могут быть плоскими (фиг.3), а также двухскатными с уклоном до 15° к полу в обе стороны от продольной оси (на фиг.3 показано пунктиром 5). Сверху панели может устанавливаться теплоизоляция (не показана). По краям панели 4 (5) до уровня нижнего среза отражателя могут устанавливаться бортовые ограждения 6.

На фиг.1 представлена интерферограмма конвективных потоков воздуха над системой лучистого отопления по прототипу, где 2 - отражатель, 3 - подвеска, 7 - турбулентные конвективные потоки нагретого воздуха. Интенсивные конвективные потоки воздуха 7, образующиеся на излучающих трубах 1, выходят из-под профилированного отражателя 2, обтекают его и устремляются в верхнюю зону помещения, что приводит к бесполезным для отапливаемого помещения потерям тепла отопительной системой.

На фиг.4 представлена интерферограмма конвективных потоков воздуха над системой лучистого отопления по изобретению, где 2 - отражатель, 3 - подвеска, 4 - панель, 8, 9 - слабые ламинарные токи, 10 - слабый конвективный восходящий поток.

Система лучистого отопления больших помещений работает следующим образом. Конвективные потоки нагретого воздуха, образующиеся на излучающих трубах 1 и выходящие из-под профилированного отражателя 2, обтекая его и устремляясь вверх, задерживаются горизонтально закрепленными металлическими панелями 4 (5). Вследствие небольшой высоты h установки панелей 4 (5) над отражателями 2 турбулизации потоков воздуха возле них не происходит, что снижает конвективную теплоотдачу от корпуса отражателя 2. Кроме того, задерживаемый панелями 4 (5) нагретый воздух скапливается под ними, а после образования слоя толщиной h+h_ref достигает низа отражателя 2 и начинает препятствовать дальнейшему выходу нагретого воздуха из-под него. Таким образом, снижение конвективной теплоотдачи от отражателей 2 и уменьшение количества удаляющегося из-под них нагретого воздуха приводит к повышению температуры излучающих труб 1 и отражателей 2, а вследствие этого - к уменьшению конвективной и увеличению лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов, повышению эффективности отопления рабочей зоны и энергоэкономичности в целом системы лучистого отопления больших помещений. Для улучшения условий скопления воздуха под панелями 4 по их краям до уровня нижнего среза отражателя 2 установлены вертикальные бортовые ограждения 6.

С целью лучшей задержки нагретого воздуха, выходящего из-под профилированного отражателя 2, панели могут быть выполнены также двухскатными с уклоном до 15° к полу в обе стороны от продольной оси.

Для повышения температуры панелей 4 (5) и увеличения их лучистой теплоотдачи сверху может устанавливаться теплоизоляция (не показана).

Опытные исследования модели излучателя, установленного в модели помещения размерами 6×6×10 м согласно изобретения, с закрепленной над профилированным отражателем 2 соосно и горизонтально прямоугольной металлической панелью 4 и расположенного в поле зрения интерферометра (см. интерферограмму фиг.4), показывают отсутствие турбулентных конвективных потоков воздуха 7 над профилированным отражателем 2, имевших место в предыдущих испытаниях излучателя по прототипу (ср. с фиг.1). При этом над профилированным отражателем 2 возникают слабые ламинарные токи 8, 9 и слабый конвективный восходящий поток 10 над менее нагретой, чем отражатель 2, панелью 4, что и снижает конвективные потери греющих элементов. Сравнение результатов замеров температуры поверхности излучающих труб модели по изобретению и прототипу показали следующее. При одинаковой мощности 78,8 Вт, подаваемой на излучатели, температура труб в испытаниях с панелью 4 (см. фиг.4) оказалась на 10°С выше, чем без нее (см. фиг.1), и достигла 260°С (533, 15К). Рост лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов модели излучателя при этом составляет 7,9%, его можно подсчитать по формуле

[(T₂/T₁)⁴-1]·100=[(533, 15/523, 15)⁴-1]·100=7,9%,

где Т₂, T₁ - соответственно температуры труб в испытаниях с панелью и без панели.

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления высоких и большепролетных помещений производственных и общественных объектов, например помещений цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также для обогрева открытых обслуживаемых площадок. Технический результат: уменьшение конвективной и увеличение лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов, повышение эффективности отопления рабочей зоны и энергоэкономичности в целом системы лучистого отопления больших помещений. Система лучистого отопления больших помещений включает линейные греющие элементы в виде излучающих труб, размещаемые в горизонтальной плоскости вместе с собранными над ними профилированными отражателями и устанавливаемые при помощи подвесок на требуемую высоту над отапливаемой рабочей зоной. Над профилированными отражателями соосно и горизонтально закреплены прямоугольные металлические панели. Высота их установки h над отражателями находится в пределах до полутора диаметров меньшей трубы излучателя d_min(h≤1,5 d_min), а длина l_brd и ширина b_brd панели превышают длину l_ref и ширину b_ref отражателя на половину ширины отражателя b_ref с каждой стороны (l_brd=l_ref+b_ref; b_brd=b_ref). Для улучшения условий скопления воздуха под панелями по их краям до уровня нижнего среза отражателя установлены вертикальные бортовые ограждения, где: l_brd - длина панели, b_brd - ширина панели, l_ref - длина отражателя, b_ref - ширина отражателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система лучистого отопления больших помещений, включающая линейные греющие элементы в виде излучающих труб, размещаемые в горизонтальной плоскости вместе с собранными над ними профилированными отражателями и устанавливаемые при помощи подвесок на требуемую высоту над отапливаемой рабочей зоной, отличающаяся тем, что над профилированными отражателями соосно и горизонтально закреплены прямоугольные металлические панели, причем высота их установки h над отражателями находится в пределах до полутора диаметров меньшей трубы излучателя d_min(h≤1,5 d_min), а длина l_brd и ширина b_brd панели превышают длину l_ref и ширину b_ref отражателя на половину ширины отражателя b_ref с каждой стороны (l_brd=l_ref+bref; b_brd=b_ref), для улучшения условий скопления воздуха под панелями по их краям до уровня нижнего среза отражателя установлены вертикальные бортовые ограждения,

где l_brd - длина панели;

b_brd - ширина панели;

l_ref - длина отражателя;

b_ref - ширина отражателя.