Способ и устройство для повышения эффективности теплоотдачи нагревательного прибора в газообразных средах Российский патент 2021 года по МПК F24D3/08 F24D19/00 F24D19/08 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах центрального и автономного теплоснабжения помещений в жилых, общественных и производственных зданиях, а также промышленного и технологического нагрева, прогрева, обогрева.

Известно, что для отопления помещений используют отопительные приборы, представляющие собой, как правило, секционные радиаторы отопления.

Известные на сегодня конструкции алюминиевых радиаторов отопления, как правило обеспечивают не достаточно высокий коэффициент теплоотдачи (не более 5-25 Вт/м²-К) от поверхности радиатора к воздуху в помещении.

Известно использование различных способов и дополнительных конструктивных элементов, позволяющих повысить эффективность коэффициента теплоотдачи радиаторов систем отопления. Это покраска радиаторов в темный цвет, так как гладкая, темная поверхность отдает на 5-10% тепла больше (см. http://max-energy-saving.info/index.php?pg=catalog/29.htmn.

Или установка на стене за радиатором фольгированного теплоотражающего экрана, перенаправляющего тепловое излучение, идущее к стене, в комнату, или использование специальных кожухов (экранов), изготовленных из алюминия или стали, дополняющие конструкцию радиатора (см. http://otoplenie-gid.ru/elementy/radiatori/221-teplootdacha-radiatorov-otopleniya;http://radiko-radiator.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%83%D0%В2%D0%В5%D0%ВВ%D0%В8%D1%87%D0%В8%D1%82%D1%8C-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BE%D1%82%D0%B4%D0%B0%D1%87%D1%83-%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0//).

Так установка теплоотражающего экрана из материала с низким (около 0,05 Вт/м С°) коэффициентом теплопроводности (например, алюминиевой фольги) на стене за радиатором отопления полностью изолирует стены от нагрева, тем самым, понижая потери тепла. Установив теплоотражающий экран за радиатором отопления можно повысить температуру внутри помещения, как минимум, на +1 - +2°С.

А увеличение эффективности радиатора путем наращивания его площади с помощью специального кожуха (экрана) осуществляется исходя из элементарных законов физики: между площадью поверхности радиаторов и величиной тепла, которое им излучается, имеется прямая пропорциональность (см http://www.teplovich.com/2013/05/kak-povysit-teplootdachu-radiatorov.html//.

Однако все эти конструктивные элементы, усложняют конструкцию нагревательных приборов, портят их внешний вид, не технологичны, поскольку требуют выполнения дополнительных технологических переходов, а также требуют приобретения, изготовления и крепления дополнительных элементов (кожух, фольга и т.п.). При этом, используемая в известном способе установка с указанными выше конструктивными элементам, способствует незначительному повышению эффективности теплоотдачи приборов.

Известен отопительный прибор, включающий металлический корпус, например, из алюминия или алюминиевого сплава, содержащий наружные лицевую заднюю и внутренние теплоотдающие поверхности, при этом, задняя наружная теплоотдающая поверхность выполнена с низким коэффициентом теплового излучения, например <0,1 и с высоким коэффициентом теплового отражения, например >0,9, причем в процессе монтажа отопительный прибор устанавливается задней наружной теплоотдающей поверхностью к наружной стене отапливаемого помещения (см. патент RU, №127435, МПК: F24H 3/00, опубл. 27.04.2013 г.).

Задачей, достигаемой с помощью известного устройства, является повышение эффективности отопления приборами простой конструкции.

Однако, данная известная конструкция и используемый в ней способ, не представляет возможности реализовать приложенную концепцию в случае, когда корпус нагревательного прибора выполнен не из алюминия или его сплава. Кроме того, в известной конструкции отсутствует описание способа снижения коэффициента теплового излучения и отражения, без которого невозможно практическое применение известного устройства.

Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является создание способа повышения эффективности теплоотдачи нагревательного прибора и устройства для его осуществления, простого конструктивно, который гарантированно обеспечит снижение интенсивности теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, для любого материала корпуса нагревательного прибора.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе повышения эффективности теплоотдачи нагревательного прибора в газообразных средах, заключающемся в выполнении наружной задней теплоотдающей поверхности нагревательного прибора, обращенной к наружной ограждающей конструкции, с возможностью снижения теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, путем использования алюминий содержащей фольги, согласно изобретению, снижение теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности нагревательного прибора по направлению в наружной ограждающей конструкции осуществляется нанесением алюминий - содержащей фольги на наружную заднюю теплоотражающую поверхность нагревательного прибора, обращенную к наружной ограждающей конструкции в виде покрытия, при этом в качестве покрытия используют алюминий содержащую фольгу с шероховатостью поверхности фольги, составляющей не более 2,5 мкм.

При этом, корпус нагревательного прибора для улучшения конвективной теплоотдачи помещают на расстоянии более 10 мм, для угнетения конвенции - от 2 мм до 10 мм.

А нагревательный прибор для газообразных сред, с расположенным внутри его корпуса источником тепловой энергии, наружная задняя теплоотдающая поверхность которого, обращенная к наружной ограждающей конструкции, выполнена с возможностью снижения теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, с использованием алюминий содержащей фольги, согласно изобретению, возможность снижения интенсивности теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, обеспечивается нанесением алюминий содержащей фольги на наружную заднюю теплоотражающую поверхность нагревательного прибора, обращенную к наружной ограждающей конструкции в виде покрытия, при этом шероховатость поверхности алюминиевой фольги составляет не более 2,5 мкм.

Заявителем экспериментально установлено, что именно нанесение алюминий содержащей фольги на заднюю поверхность нагревательного прибора, обращенную к поверхности наружной ограждающей конструкции, позволяет достичь снижения теплового потока в направлении поверхности наружной ограждающей конструкции на 80-95%.

По мнению заявителя, достижение снижения тепловых потерь в сторону поверхности наружной ограждающей конструкции обеспечивается за счет того, что поверхность алюминий содержащей фольги, обладает низкой степенью черноты, достаточной для снижения тепловой радиации задней поверхности нагревательного прибора в сторону наружной поверхности ограждающей конструкции, на которой данный обогреватель установлен или закреплен, что в итоге исключает бесполезный нагрев данной поверхности конструкции, что способствует повышению общей эффективности нагревательного прибора. Это объясняется тем, что тела с низким коэффициентом черноты не только отражают тепловое излучение, но и почти не излучают его, поскольку алюминий содержащая фольга имеет низкий коэффициент черноты, то и его излучение является минимальным. Заявляемая конструкция представлена на чертежах.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемого изобретения; на фиг. 2 - изображены пропорции лучистой эмиссии от заявляемого нагревательного прибора.

В тексте описания использован термин: ограждающая конструкция, под которым следует понимать строительные конструкции (стены, перекрытия, перегородки и т.п.), которые образуют наружную оболочку здания, защищающую его от воздействия тепла, влаги, ветра и т.п., а также разделяют здание на отдельные помещения.

Заявляемый нагревательный прибор для газообразных сред представляет собой корпус 1, внутри которого расположен источник тепловой энергии. В качестве источника тепловой энергии может использоваться газ, вода, пар, масло, электричество. Корпус 1 нагревательного прибора размещен своей наружной задней теплоотдающей поверхностью 2 к ограждающей конструкции 3, например к стене под окном здания. Наружная задняя теплоотдающая поверхность 2 корпуса 1, обращенная к наружной ограждающей конструкции 3, содержит слой 4 алюминий содержащей фольги. Шероховатость наружной поверхности слоя 4 алюминий содержащей фольги составляет не более 2,5 мкм.

Слой 4 алюминий содержащей фольги может быть присоединен к поверхности наружной задней теплоотдающей поверхности 2 корпуса 1 любым известным способом: приклеиванием различными клеями, липкими составами, клеями расплавами, клеевыми составами с остаточной липкостью, двухсторонними скотчами (лайнерными и безлайнерными), присоединением при помощи плавкого полимерного слоя, наложением фольги на свеженанесенную краску, прикреплением при помощи зажимов, шурупов, саморезов и прочих механических крепежных элементов, наложением, подвешиванием, напылением, нанесением, гальваническим способом, привариванием, точечной сваркой и т.д.

Заявляемый нагревательный прибор работает следующим образом: Для угнетения 80-90% эмиссии тепловой радиации исходящей с задней стенки любого нагревательного прибора в газообразных средах на его заднюю (обращенную к ограждающей конструкции) поверхность наносится слой алюминий содержащей фольги (любым известным из уровня техники способом). При этом, шероховатость наружной поверхности слоя 4 алюминий содержащей фольги не должен превышать 2,5 мкм. В частности, снижение шероховатости поверхности алюминий содержащей фольги ниже Ra 0.63 мкм, позволит добиться дополнительного угнетения тепловой радиации на дополнительные 5-10%.

Нагревательный прибор должен размещаться (подвешиваться) на некотором расстоянии от поверхности наружной ограждающей конструкции 3, для улучшения конвективной теплоотдачи на расстоянии более 10 мм (обычно 20-50 мм), для угнетения конвекции (если она не нужна или вредна) на расстоянии от 2 мм до 10 мм.

Одним из преимуществ получаемый от внедрения этого метода и устройства, является снижение потери тепловой энергии на 5-10% за счет исключения перегрева поверхности ограждающей конструкции на проекции примыкания нагревательного прибора. Другим преимуществом является общее повышение температуры поверхности нагревателя на 3-10% за счет невозможности отдавать тепло лучистым способом значительной частью поверхности и смещения теплоотдающей способности нагревателя в сторону кондукции и конвекции.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ и устройство предназначены для повышения эффективности теплоотдачи нагревательного прибора в газообразных средах. Устройство включает расположенный внутри корпуса 1 устройства источник тепловой энергии, на наружную заднюю теплоотдающую поверхность 2 которого, обращенную к наружной ограждающей конструкции 3 (стене), нанесен слой 4 алюминийсодержащей фольги, шероховатость поверхности которой составляет не более 2,5 мм. Изобретение позволяет повысить эффективность теплоотдачи нагревательного прибора за счет гарантированного снижения интенсивности теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, для любого материала корпуса нагревательного прибора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ повышения эффективности теплоотдачи нагревательного прибора для газообразных сред, заключающийся в выполнении наружной задней теплоотдающей поверхности нагревательного прибора, обращенной к наружной ограждающей конструкции, с возможностью снижения теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, путем использования алюминийсодержащей фольги, отличающийся тем, что снижение теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности нагревательного прибора по направлению в наружной ограждающей конструкции, осуществляется нанесением алюминийсодержащей фольги на наружную заднюю теплоотражающую поверхность нагревательного прибора, обращенную к наружной ограждающей конструкции в виде покрытия, при этом в качестве покрытия используют алюминийсодержащую фольгу с шероховатостью поверхности фольги, составляющей не более 2,5 мкм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корпус нагревательного прибора для улучшения конвективной теплоотдачи помещают на расстоянии более 10 мм, для угнетения конвенции - от 2 до 10 мм.

3. Нагревательный прибор для газообразных сред с расположенным внутри его корпуса источником тепловой энергии, наружная задняя теплоотдающая поверхность которого, обращенная к наружной ограждающей конструкции, выполнена с возможностью снижения теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, с использованием алюминийсодержащей фольги, отличающийся тем, что возможность снижения интенсивности теплового потока, исходящего с задней теплоотдающей поверхности по направлению к наружной ограждающей конструкции, обеспечивается нанесением алюминийсодержащей фольги на наружную заднюю теплоотражающую поверхность нагревательного прибора, обращенную к наружной ограждающей конструкции в виде покрытия, при этом шероховатость поверхности алюминиевой фольги составляет не более 2,5 мкм.