НАПОЛЬНЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕКТОР Российский патент 2008 года по МПК F24H3/00 

Данное техническое решение относится к средствам отопления жилых и промышленных помещений, преимущественно вестибюлей зданий, производственных или иных помещений.

Известен отопительный конвектор, включающий теплообменник в виде трубчатых элементов, установленных в кожухе конвектора, который выполнен из отдельных панелей, соединенных между собой и с верхней частью кожуха [1].

Известны напольные конвекторы с кожухом, изготавливаемые ОАО «САНТЕХПРОМ», каждый из которых содержит установленный в кожухе теплообменник, который включает изогнутую трубу, образующую ветви, расположенные вдоль кожуха и закрепленные на ветвях трубы пластины теплообмена, входную концевую часть трубы для ввода в нагревательные элементы теплоносителя, выходную концевую часть трубы для вывода теплоносителя из нагревательных элементов, при этом кожух имеет опоры для установки конвектора на пол обогреваемого помещения [2].

Известен напольный конвектор, содержащий кожух, в котором расположен теплообменник, представляющий собой несколько ярусов нагревательных элементов, при этом боковые стенки кожуха выполняют кроме функций элементов воздуховода и несущей конструкции функции опор [3].

Известен также отопительный конвектор, содержащий кожух с установленными в нем теплообменником, при этом кожух выполнен из соединяемых между собой передней и задней частей [4].

Известен напольный конвектор, включающий теплообменник и расположенный над ним выполненный из панелей кожух [5].

Известны панельные напольные обогреватели, каждый из которых включает выполненный из соединенных между собой панелей кожух, в котором расположен теплообменник, при этом кожух имеет напольные опоры [6-9].

Известны напольные обогреватели, теплообменники которых расположены в кожухах, имеющих опоры для установки обогревателей на полу обогреваемого помещения [10-13].

Из известных наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к описываемому конвектору является напольный отопительный конвектор, содержащий кожух, имеющий верхнюю, боковые, переднюю и заднюю стенки, установленный в кожухе теплообменник, имеющий трубу, входную концевую часть трубы для ввода в нее теплоносителя и выходную концевую часть трубы для вывода из нее теплоносителя, при этом труба теплообменника имеет расположенные вдоль кожуха ветви с закрепленными на них пластинами теплообмена, образующими с ветвями трубы нагревательные элементы, которые сообщены между собой и установлены в ряд, образующий, по крайней мере, один ярус нагревательных элементов [2].

Данный конвектор рассчитан на небольшую мощность, причем повышение его мощности связано с определенными конструктивными изменениями габаритов кожуха и теплообменника нелинейного характера, поскольку при существенном повышении мощности изменяются не только конструкции и габариты указанных узлов, но также изменяется взаимное расположение этих узлов по отношению друг к другу. При создании ряда модификаций конвекторов большой мощности возникла задача максимальной унификации узлов конвектора и элементов этих узлов с целью сокращения издержек производства.

Решаемой технической задачей данного напольного отопительного конвектора является создание универсального и максимально унифицированного конвектора большой мощности.

Поставленная задача решается тем, что в напольном отопительном конвекторе, содержащем кожух, имеющий верхнюю, боковые, переднюю и заднюю стенки, установленный в кожухе теплообменник, имеющий трубу, входную концевую часть трубы для ввода в нее теплоносителя и выходную концевую часть трубы для вывода из нее теплоносителя, при этом труба теплообменника имеет расположенные вдоль кожуха ветви с закрепленными на них пластинами теплообмена, образующими с ветвями трубы нагревательные элементы, которые сообщены между собой и установлены в ряд, образующий, по крайней мере, один ярус нагревательных элементов, - концевые части трубы на виде конвектора сбоку расположены со смещением к задней или к передней стенкам кожуха от вертикальной оси конвектора, концы трубы расположены между передней и задней стенками в средней части конвектора, отношение глубины А конвектора к его высоте Н выбрано из условия А/Н=0,1÷0,7, отношение числа ярусов Ян нагревательных элементов к числу Нэ нагревательных элементов выбрано из условия Ян/Нэ=0,1÷1,0 при номинальном тепловом потоке Qну конвектора в пределах от 3,6 до 14,6 кВт.

В первом варианте конвектор имеет при Qну=3,6÷5,6 кВт, Ян=1 и Нэ=2÷4, отношение А/Н=0,5÷0,7.

Во втором варианте конвектор имеет при Qну=5,6÷8,6 кВт, Ян=1÷2 и Нэ=4÷8, отношение А/Н=0,35÷0,5,

В третьем варианте конвектор имеет при Qну=8,6÷10,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, отношение А/Н=0,35÷0,5.

В четвертом варианте конвектор имеет при Qну=10,6÷12,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, отношение А/Н=0,1÷0,35.

В пятом варианте конвектор имеет при Qну=12,6÷14,6 кВт, Ян=3÷4, и Нэ=12÷16, отношение А/Н=0,1÷0,35.

При данных соотношениях параметров представленных вариантов конвекторов создана базовая модель конвектора с ее базовыми узлами и максимально унифицированными элементами этих узлов, что позволило из идентичных по форме и габаритам элементов создать модели конвекторов, наиболее полно удовлетворяющие потребительский спрос в строительстве.

На фиг.1 показан первый вариант напольного отопительного конвектора на виде спереди с вырезом лицевой передней стенки,

на фиг.2 - вид А на фиг.1,

на фиг.3 - вид Б на фиг.1,

на фиг.4 - узел В на фиг.1,

на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1,

на фиг.6 - вид Д на фиг.1,

на фиг.7 показан второй вариант напольного отопительного конвектора на виде спереди с вырезом лицевой передней стенки,

на фиг.8 - вид Ж на фиг.7,

на фиг.9 показан третий вариант напольного отопительного конвектора на виде спереди с вырезом лицевой передней стенки,

на фиг.10 - вид К на фиг.9,

на фиг.11 показан четвертый вариант напольного отопительного конвектора на виде спереди с вырезом лицевой передней стенки,

на фиг.12 - вид Л на фиг.11

на фиг.13 показан пятый вариант напольного отопительного конвектора на виде спереди с вырезом лицевой передней стенки,

на фиг.14 - вид М на фиг.13,

на фиг.15 - вид Н на фиг.1 (для всех вариантов конвекторов),

на фиг.16 - таблица параметров 5 вариантов напольного отопительного конвектора.

Для всех представленных вариантов напольного отопительного конвектора он содержит установленный в кожухе 1 (фиг.1) теплообменник 2, который включает изогнутую во взаимно перпендикулярных плоскостях трубу 3, образующую ветви 4 трубы 3. Ветви 4 расположены вдоль кожуха и на них закреплены теплообменные пластины 5 (пластины оребрения), образующие с ветвями 4 нагревательные элементы 6 теплообменника.

Сущность представленных технических решения поясняется в основном описанием первого варианта конвектора (фиг.1-6). Нагревательные элементы 6 конвектора (фиг.6) сообщены между собой закругленными участками 7 трубы, причем на виде сбоку конвектора нагревательные элементы 6 расположены таким образом, что образуют собой ряды 8 и ярусы 9 (фиг.6, 10). Труба 3 имеет входную концевую часть 10 для ввода в нее и нагревательные элементы 6 теплоносителя и выходную концевую часть 11 для вывода теплоносителя из трубы 3 и из нагревательных элементов 6. Каждый нагревательный элемент 6 содержит прямолинейные и закругленные участки трубы 3.

Отношение Ян - числа ярусов 9 нагревательных элементов 6 теплообменника, к Нэ - числу нагревательных элементов в первом варианте конвектора является оптимальным при значении Ян/Нэ=0,25. Это значение является оптимальным только для данного варианта конвектора при номинальном тепловом потоке Qну=3,6÷5,6 кВт. Оптимальное значение Ян/Нэ=0,25 находится между минимальным и максимальным значениями этого параметра, характеризующего конструкцию конвектора. Установлено, что для данного варианта оптимальное число нагревательных элементов находится в пределах от двух до четырех (Нэ=2÷4), а оптимальное значение отношения глубины А конвектора к его высоте Н находится в пределах А/Н=0,5÷0,7. Например, при оптимальной глубине конвектора А=400 мм, оптимальная высота Н данного варианта конвектора равна 650 мм.

При общем числе Нэ нагревательных элементов во всех представленных вариантах конвектора в пределах от четырех до шестнадцати единиц, установлен номинальный тепловой поток Qну от 3,6 до 14,6 кВт (фиг.16), наиболее полно отвечающий техническим требованиям строительства.

Во втором и всех последующих вариантах конвектора, в отличие от первого его варианта, участки трубы 3 смежных больших сторон 12 (фиг.7-13) нагревательных элементов 6 сообщены между собой приваренными к этим участкам трубы с их торцевых сторон вертикально расположенными патрубками 13. Между смежными сторонами нагревательных элементов 6 образованы зазоры 14 (фиг.7).

Во всех вариантах конвектора, на виде сбоку, входная концевая часть 10 (фиг.6) и выходная концевая часть 11 трубы 3 расположены со смещением на расстояние d от средней части теплообменника 2 конвектора в сторону задней стенки 15 кожуха 1 или в сторону передней стенки 16 кожуха. Причем входное и выходное отверстия указанных частей 10 и 11 трубы расположены в центральной части теплообменника 2 и конвектора на указанном виде.

Кожух конвектора имеет боковые стенки 17 и 18 (фиг.1, 7) и верхнюю стенку 19 со множеством выполненных в ней воздуховыпускных отверстий 20.

Входная концевая часть 10 трубы 3 (фиг.6) и выходная концевая часть 11 трубы 3 имеют удлинения, включающие расположенные под углами наклонные участки 21 и 22 трубы и вертикальные участки 23 и 24 трубы. На концах вертикальных участков 23 и 24 входной концевой части 10 трубы 3 и выходной концевой части 11 трубы 3 трубы имеются соответствующие им входное и выходное отверстия.

Каждый вариант конвектора имеет вертикальную ось 25, которая расположена в средней части конвектора на виде сбоку. Каждый нагревательный элемент 6 сообщен со смежным нагревательным элементом закругленной частью 26 трубы.

Кожух каждого варианта конвектора включает верхнюю часть 27 и, по крайней мере, одну нижнюю часть 28. Части кожуха соединены между собой и с боковыми стенками 17 и 18 кожуха отбортовками 29 боковых стенок или панелей, из которых выполнены передняя и задняя стенки 15 и 16. Отбортовки 29 связаны между собой соединениями 30, которые могут быть разъемными и неразъемными (винтовыми или заклепочными).

Модификации кожуха включают, по крайней мере, одну или две средние части 31 кожуха (фиг.2), которые соединены аналогичным образом с верхней частью 27 и нижней частью 28 кожуха. Средняя часть 31 также выполнена из упомянутых отдельных идентичных панелей, соединенных с боковыми стенками кожуха и между собой аналогичным образом.

Боковые стенки 17 и 18 кожуха в каждом варианте конвектора выполнены удлиненными в нижнюю сторону и выполняют, кроме своих основных функций, функции опор конвектора, которые устанавливаются на пол обогреваемого помещения.

Каждый вариант конвектора имеет связанные с кожухом и теплообменником 2 дополнительные опоры 32 (фиг.1), которые соединены аналогичными соединениями 30 с несущими нагрузку элементами конвектора, и расположены между боковыми стенками 17 и 18 кожуха. Передняя и задняя стенки 15 и 16 кожуха выполнены из горизонтально расположенных вышеупомянутых панелей 33, соединенных между собой и боковыми стенками кожуха.

Между нижними кромками 34 кожуха и полом 35 обогреваемого помещения образован воздухозабор или воздухозаборные проемы 36, предназначенные для доступа холодного воздуха в полость кожуха конвектора.

Каждый вариант конвектора имеет в нижней части закрепленные на кожухе 1 кронштейны 37 (фиг.6), посредством которых теплообменник 2 связан с кожухом. Кронштейны 37 расположены симметрично с двух противоположных сторон конвектора по его длине и глубине.

В дополнительных опорах 32 (фиг.3) каждого варианта конвектора выполнены отверстия 38, которые предназначены для крепления конвектора к полу обогреваемого помещения, при этом каждый вариант конвектора имеет рукоятки 39 (фиг.2), установленные в отверстиях 40 боковых стенок. К этим рукояткам крепят пластину воздушной заслонки (не показана) для регулировки движения воздуха в полости кожуха конвектора. Отбортовки 29 панелей 33 соединены с боковыми стенками заклепками 41.

Каждый вариант конвектора имеет глубину А (фиг.2), равную расстоянию между передней стенкой 15 и задней стенкой 16 кожуха, а также высоту Н (фиг.1), равную расстоянию от пола 35 обогреваемого помещения до верхней стенки 19 кожуха, а также длину L (фиг.1), которая равна расстоянию между боковыми стенками 17 и 18 кожуха конвектора.

Опытным путем установлен ряд однотипных крупногабаритных конвекторов большой мощности - пять вариантов (моделей) напольных конвекторов, которые представлены в таблице (фиг.16). Конвектор КПВК15-4,6К с параметрами Qну=3,6÷5,6 кВт, Ян=1 и Нэ=2÷4, А/Н=0,5÷0,7. Конвектор КПВК15-7,5К с параметрами Qну=5,6÷8,6 кВт, Ян=1÷2, Нэ=4÷8, А/Н=0,35÷0,5. Конвектор КПВК15-9,5К с параметрами Qну=8,6÷10,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, А/Н=0,35÷0,5. Конвектор КПВК15-11,0К с параметрами Qну=10,6÷12,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, А/Н=0,1÷0,35. Конвектор КПВК15-13,5 с параметрами Qну=12,6÷14,6 кВт, Ян=3÷4, и Нэ=12÷16, А/Н=0,1÷0,35.

В соответствии с требуемым номинальным тепловым потоком Qну, который необходим для определенного обогреваемого объема помещения, выбирают соответственно установленному значению теплового потока обозначение конвектора по указанной таблице параметров конвекторов и определяют габариты кожуха. Соответственно выбранному кожуху выбирают теплообменник с определенным числом ярусов нагревательных элементов и числом нагревательных элементов в теплообменнике, соответствующих установленному номинальному тепловому потоку Qну.

Монтируют на полу обогреваемого помещения конвектор и крепят его к полу 35, для чего в отверстия 38 (фиг.3) кронштейнов 32 (фиг.1) и отверстия пола (не показаны) вводят крепежные элементы и фиксируют их в указанных отверстиях.

Подают теплоноситель в отверстие 42 одного конца трубы 3 и через входную концевую часть 10 трубы 3 (фиг.3) теплоноситель конвектора поступает в теплообменник 2, который передает тепло в воздушную полость кожуха 1 и нагревает имеющийся в ней воздух. При этом создается перепад температур воздуха в нижней и верхней частях кожуха, поскольку через в воздухозаборный проем 36 (фиг.1) поступает в кожух холодный воздух, а нагретый теплообменником воздух, расположенный в зоне теплообменника и выше него, поднимается вверх и увлекает за собой холодный воздух. При этом в кожухе создается воздушная тяга, которая при необходимости регулируется установленной в кожухе пластинчатой воздушной заслонкой путем поворота заслонки рукоятками 39 вокруг ее продольной оси.

Нагретый воздух выходит из кожуха через воздуховыпускные отверстия 20 верхней стенки 19 (фиг.6, 15). Из выходного отверстия 43 трубы 3 (фиг.6) через выходную концевую часть 11 трубы 3 теплоноситель отводится в магистраль отопления.

Предусмотрен способ сборки конвектора, включающий операции соединения панелей 33 кожуха (фиг.2) с боковыми стенками 17 и 18, между собой и с верхней частью 27 кожуха, а также операции крепления теплообменника 2 в кожухе (фиг.1).

Существенной особенностью способа является то, что выполняют сначала первую операцию сборки кожуха и соединяют боковые стенки 17 и 18 кожуха с панелями 33 передней и задней стенок 15 и 16 кожуха (фиг.2). Затем выполняют вторую операцию - в перевернутом виде устанавливают на монтажном полу верхнюю часть 27 кожуха (фиг.6) воздуховыпускными отверстиями 20 вниз. После этого устанавливают нижнюю часть 28 кожуха на перевернутую верхнюю часть 27 кожуха, стыкуют эти части стыковочными местами и жестко соединяют их винтами (не показаны). Если кожух конвектора включает кроме названных соединяемых частей средние части 31 кожуха, тогда перевернутую верхнюю часть 27 кожуха стыкуют с одной из средних частей кожуха.

После проведения указанных операций крепят теплообменник 2 на кронштейнах 37 кожуха (фиг.6).

Далее конвектор переворачивают на 180 градусов и устанавливают боковыми стенками 17 и 18 и дополнительными опорами 32 на пол 35 обогреваемого помещения (фиг.1).

После сборки конвектора входная и выходная части 10 и 11 трубы 3 теплообменника занимают центральное место по отношению к передней и задней стенкам 15 и 16 кожуха на виде сбоку (фиг.6), что, во-первых, облегчает сборку конвектора, так как кожух конвектора во время сборки может быть повернут относительно теплообменника любой его стороной, во-вторых, позволяет выполнить кожух унифицированным для всех вариантов конвектора и, в третьих, такая конструкция унифицирует привязку конвектора к тепловой сети.

При необходимости уменьшения или повышения мощности конвектора высоту Н конвектора изменяют изменением числа панелей в кожухе. При этом изменяют число Ян ярусов 9 нагревательных элементов 6 теплообменника 2 или число нагревательных элементов в ярусе.

Поскольку все нагревательные элементы 6 выполнены идентичными по форме, то установленные в ряд 8 и соединенные между собой пластинами 5 теплообмена нагревательные элементы 6, представляющие собой один жесткий узел, - ярус 9, легко снимаются с кронштейнов 37, устанавливаются и фиксируются на них.

Источники информации

1. RU 0007181 U1, 16.07.1998.

2. Каталог отопительного оборудования ОАО «САНТЕХПРОМ», 2005 с.5 (прототип, копия прилагается).

3. SU 1158826 А, 30.05.1985.

4. DE 19808512 A1, 27.02.1998.

5. DE 10297819 T5, 10.06.2005.

6. JP 987895 S, 02.05.1997, ВОИС.

7. JP 802542 S, 27.02.1990, ВОИС.

8. JP2 89453 A, 19.10.2001.

9. FR 561726, 12.11.1999, ВОИС.

10. DE 49810992, 23-03, 10.05.1999.

11. RU 43070 S, 16.12.1996.

12. SU 1580123 А1, 23.07.1990.

13. RU 2273815, 01.10.2004.

Изобретение предназначено для нагрева воздуха и может быть использовано для отопления. Напольный отопительный конвектор содержит кожух, имеющий верхнюю, боковые, переднюю и заднюю стенки, установленный в кожухе теплообменник, имеющий трубу, входную концевую часть трубы для ввода в нее теплоносителя и выходную концевую часть трубы для вывода из нее теплоносителя. Труба теплообменника имеет расположенные вдоль кожуха ветви с закрепленными на них пластинами теплообмена, образующими с ветвями трубы нагревательные элементы, которые сообщены между собой и установлены в ряд, образующий, по крайней мере, один ярус нагревательных элементов. Концевые части трубы, на виде конвектора сбоку, расположены со смещением к задней или к передней стенкам кожуха от вертикальной оси конвектора, концы трубы расположены между передней и задней стенками в средней части конвектора, отношение глубины А конвектора к его высоте Н выбрано из условия А/Н=0,1÷0,7, отношение числа ярусов Ян нагревательных элементов к числу Нэ нагревательных элементов выбрано из условия Ян/Нэ=0,1÷1,0 при номинальном тепловом потоке Qну конвектора в пределах от 3,6 до 14,6 кВт. Изобретение обеспечивает создание универсального и максимально унифицированного конвектора большой мощности. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Напольный отопительный конвектор, содержащий кожух, имеющий верхнюю, боковые, переднюю и заднюю стенки, установленный в кожухе теплообменник, имеющий трубу, входную концевую часть трубы для ввода в нее теплоносителя и выходную концевую часть трубы для вывода из нее теплоносителя, при этом труба теплообменника имеет расположенные вдоль кожуха ветви с закрепленными на них пластинами теплообмена, образующими с ветвями трубы нагревательные элементы, которые сообщены между собой и установлены в ряд, образующий, по крайней мере, один ярус нагревательных элементов, отличающийся тем, что концевые части трубы, на виде конвектора сбоку, расположены со смещением к задней или к передней стенкам кожуха от вертикальной оси конвектора, концы трубы расположены между передней и задней стенками в средней части конвектора, отношение глубины А конвектора к его высоте Н выбрано из условия А/Н=0,1÷0,7, отношение числа ярусов Ян нагревательных элементов к числу Нэ нагревательных элементов выбрано из условия Ян/Нэ=0,1÷1,0 при номинальном тепловом потоке Qну конвектора в пределах от 3,6 до 14,6 кВт.2. Напольный отопительный конвектор по п.1, отличающийся тем, что при Qну=3,6÷5,6 кВт, Ян=1, Нэ=2÷4, отношение А/Н=0,5÷0,7.3. Напольный отопительный конвектор по п.1, отличающийся тем, что при Qну=5,6÷8,6 кВт, Ян=1÷2 и Нэ=4÷8, отношение А/Н=0,35÷0,5.4. Напольный отопительный конвектор по п.1, отличающийся тем, что при Qну=8,6÷10,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, отношение А/Н=0,35÷0,5.5. Напольный отопительный конвектор по п.1, отличающийся тем, что при Qну=10,6÷12,6 кВт, Ян=2÷3 яруса и Нэ=8÷12, отношение А/Н=0,1÷0,35.6. Напольный отопительный конвектор по п.1, отличающийся тем, что при Qну=12,6÷14,6 кВт, Ян=3÷4, и Нэ=12÷16, отношение А/Н=0,1÷0,35.