ТЕПЛОВАЯ ПАНЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК F24D3/16 F24D3/12 F28D15/00 

Изобретение относится к системам лучистого отопления и охлаждения, и может быть использовано для отопления и охлаждения, как небольших и невысоких гражданских зданий и помещений, так и для высоких и большепролетных помещений производственного, коммерческого и общественного назначения, а именно промышленных цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также помещений, требующих соблюдения норм эстетики и дизайна, и требуется создания определенных зон обогрева или охлаждения, для более рационального использования тепловой энергии.

Известна система лучистого отопления больших помещений, которая 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 (см. патент РФ №2300710, МПК F24D, опубл. 10.06.2007 г., Бюл. №16).

Недостатком данного решения является сложность изготовления самой системы отопления из-за наличия металлических панелей и отражателей, требующих определенных расстояний при взаимном расположении, привязанных к габаритным размерам всей панели и диаметра труб, по которым подается теплоноситель, наличие вертикальных бортовых ограждений и возможности доступа воздуха к трубопроводам непосредственно, что приводит к потерям тепла из-за конвекции нагретого, при контакте с ними, воздуха. Также к недостаткам можно отнести сложность монтажа подобных систем в помещениях с высокими требованиями к эстетическому виду, что требует значительных дополнительных технических решений и дорогостоящих работ по их осуществлению.

Известна панель лучистого отопления, содержащая линейные греющие элементы в виде труб для передачи тепла и теплоизоляцию, при этом трубы имеют прямоугольное сечение, передача тепла осуществляется от жидкого теплоносителя к лучеиспускающему экрану, с которым трубы находятся в тепловом контакте, а теплоизоляцией является один или несколько слоев минераловатного утеплителя, а сечение выполнено в виде прямоугольника со сторонами 40×20 мм или прямоугольника со сторонами 60×20 мм (см. патент РФ №130048, МПК F24D, опубл. 10.07.2013 г., Бюл. №19).

Недостатком данного решения являются высокие конвекционные теплопотери при контакте боковых нагревательных элементов, проблемы с прокачкой теплоносителя через элементы прямоугольного сечения, из-за повышенного сопротивления течению воды, сложности стыковки прямоугольных сечений с традиционной арматурой для систем водоснабжения, имеющей круглое поперечное сечение и невозможности, из-за прямоугольного сечения трубопроводов для теплоносителя, создавать локальные модули сложного контура с заданными геометрическими характеристиками, а также высокой стоимости изготовления коррозионностойких труб прямоугольного сечения для передачи теплоносителя.

Известно устройство лучистого отопления/охлаждения (прототип), выполненное с возможностью создания системы лучистого отопления/охлаждения, содержащее излучающую металлическую панель, греющие элементы в виде труб, теплоизоляцию, а излучающая металлическая панель выполнена профилированной, с вмонтированными в профили греющими элементами, при этом профиль имеет каплеобразную форму, а межосевое расстояние греющих элементов составляет 60 -150 мм, теплоизоляция содержит, по меньшей мере, один слой жидкого теплоизоляционного полимерного покрытия, выполненного на основе связующего, полых микрошариков и/или микросфер и добавок, обеспечивающих коррозионноустойчивые свойства, и повышающие инфлекторную (отражающую) функцию для лучистого теплового потока и расположенных на верхних поверхностях излучающей панели и вмонтированных в нее греющих элементов (труб) (см. патент РФ №160965, МПК F24D, опубл. 10.04.2016 г., Бюл. №10).

Недостатком данного решения является невозможность более рационального и экономного использования теплового (лучистого) излучения, путем направления его в зоны необходимого нагрева, что приводит к излишним потерям полученного от теплоносителя тепла, повышающих стоимость обогрева всего помещения в целом.

Технической задачей изобретения является создание тепловой панели для систем лучистого отопления или охлаждения, с возможностью направления лучистого излучения, полученного от теплоносителя тепла, в зоны необходимого нагрева, что обеспечит более эффективное его использование, и, как следствие, снижение финансовых затрат на обогрев помещения в целом.

Техническим результатом изобретения является создание тепловой панели для систем лучистого отопления и охлаждения, с возможностью направления лучистого излучения в заданные зоны обогрева, что позволит более эффективно использовать полученное от теплоносителя тепло.

Указанный технический результат достигается за счет того, что создается тепловая панель для систем лучистого отопления или охлаждения, содержащая профилированную излучающую металлическую панель с установленными в профили греющими элементами в виде труб с межосевым расстоянием от 60 мм до 150 мм, теплоизоляцию, отличающаяся тем, что профилю излучающей панели с установленным в нем греющим элементом, а также межпрофильным участкам, придают параболическую форму, причем высота параболы профиля с нагревательными элементами составляет 1,1 - 1,2 диаметра греющего элемента, а высота параболы межпрофильных участков составляет 0,05 - 0,1 длины межпрофильного участка, при этом, вершины парабол профиля с греющим элементом и межпрофильного участка направлены в сторону потолка здания, а сама тепловая панель снабжена по бокам на всю длину отражающими козырьками, дополнительно возвращающими тепловое излучение в заданную рабочую зону, причем крайние панели имеют со стороны внешней стены более длинный козырек, длина которого составляет 1,4 - 1,6 длины внутреннего козырька, что препятствует попаданию теплового излучения на внешнюю стену, и направляет его в зону необходимого нагрева.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором:

Фиг. 1 - структура тепловой панели для систем лучистого отопления.

Фиг. 2 - профильный участок тепловой панели параболической формы с встроенным греющим элементом.

Фиг. 3-межпрофильный участок тепловой панели параболической формы.

Фиг. 4 - крайняя тепловая панель с увеличенным наружным козырьком со стороны внешней стены и внутренним козырьком.

Фиг. 5 - принцип работы тепловой панели с параболическими участками профиля.

Тепловая панель для систем лучистого отопления 1 (см. Фиг. 1) шириной Вт.п., и высотой Нт. п., состоит из корпуса 2, выполненного из оцинкованной или нержавеющей стали, алюминия или меди толщиной 0,35 мм - 1,5 мм, профилированной так, что участки, в которых расположены нагревательные элементы, а также межпрофильные участки имеют параболическую форму, (см. Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3). При этом рабочие участки профиля тепловой панели параболической формы имеют установленные в себе нагревающие элементы (трубы) 3 (см. Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) диаметром dн.э., которые, в свою очередь, соединены через коллектор с магистральной теплотрассой, подающей теплоноситель (на рисунке не показано). Этим профильным участкам придана параболическая форма, таким образом, что высота параболы Нп.р.п. составляет 1.1 - 1.2 (1н.э. (см. Фиг. 2), а сама верхушка параболы направлена в сторону потолка или крыши обогреваемого здания (см. Фиг. 1, Фиг. 2). Имеющимся межпрофильным участкам длиной Lм.п. (см. Фиг. 1, Фиг. 3), также придается параболическая форма с высотой параболы Нп.м., равной 0,05 - 0,1 Lм.п., а верхушка параболы направлена в сторону крыши или потолка обогреваемого здания. Верхняя часть тепловой панели покрыта теплоизоляцией 4 (см. Фиг. 1) в виде теплоизоляционного полимерного покрытия, или слоя минераловатной изоляции, или стекловолоконной теплоизоляции, или базальтового волокна, или слоя пенополиуретана, пенополистирола, пеноизоценурата. По бокам тепловой панели 1 (см. Фиг. 1, Фиг. 4) на всю ее длину прикреплены отражающие козырьки 5 и 6, имеющие как симметричную длину для козырька внутреннего Lк.в. (см. Фиг. 1), так и несимметричную длину одного из наружных козырьков Lк.н. (см. Фиг. 4), что характерно для крайних панелей, и позволяет предотвратить попадание теплового излучения на наружную стену здания и избежать дополнительных непродуктивных потерь тепла. При этом длина козырька наружного Lк.н., находящегося со стороны внешней стены здания составляет 1,4 - 1,6 Lк.в.

Изобретение работает следующим образом.

Рассчитанный, согласно проекту обогрева помещения, набор тепловых панелей для лучистого обогрева или охлаждения помещения, с заданными размерами и характеристиками по теплопередаче, изготавливается на производственном предприятии, где поверхностям тепловой панели придается параболическая форма, при этом вершины этих параболических участков направлены в сторону потолка или крыши обогреваемого здания. Согласно нормам физики волновых излучений, к которым относится инфракрасное излучение, полученное от теплоносителя тепло, трансформируясь в лучистое инфракрасное излучение, направляется в фокусную точку F, которую имеет любое параболическое тело (см. Фиг. 5) и через которую проходят все лучи, падающие на параболу параллельно ее оси. В нашем случае - в направление крыши здания или потолка, в сторону которых направлены вершины парабол рабочих профильных участков и межпрофильных участков. В то же время все лучи, прошедшие через точку фокуса F (см. Фиг. 5) и, попав на поверхность параболы, отразятся и направятся параллельно оси параболы, в нашем случае в сторону пола. Таким образом, параболические участки создадут определенную упорядоченность движения инфракрасных волн, исходящих из нагревающих элементов и самого профиля тепловой панели, и будут перенаправлены в рабочую зону высотой Нр.з., заданную для данной тепловой панели, а не будут потеряны в хаотичном движении, как в случае с линейной поверхностью профиля тепловой панели (см. Фиг. 5).

Как показали практические исследования и замеры, наиболее качественную передачу излучения в определенные фокусные зоны, обеспечивают пропорции величины параболических кривых, составляющие для рабочих профильных участков, где расположены греющие элементы 1,1 - 1,2 диаметра греющего элемента, и для межпрофильных участков 0,05 - 0,1 длины межпрофильного участка, которые получают тепловую энергию путем теплообмена. Однако, в силу свойств волнового излучения, к которому относится и инфракрасное излучение, часть его может рассеиваться в пространстве с боков тепловой панели. Для предотвращения этого эффекта, тепловую панель оснащают, вдоль всей ее длины отражающими козырьками, которые расположены с боков тепловых панелей вдоль всей их длины, что позволяет для внутренних панелей, с козырьками равной длины, вернуть часть хаотичного излучения, которое упустили параболические участки тепловой панели в направление рабочей зоны панели высотой Нр.з., а для крайних панелей с увеличенной в длиной козырька, расположенного со стороны внешней стены обогреваемого здания, не дать части хаотичного теплового излучения попасть на стену здания, что позволит возвратить его в направление рабочей зоны, и, тем самым, добиться более эффективного использования тепловой энергии, полученной от теплоносителя.

В целом, проведенные замеры показали, что внесенные изменения в конструкцию тепловой панели позволяют повысить эффективность передачи тепла, и снизить на 3 - 5% затраты на обогрев помещений, по сравнению с конструкцией, заявленной в прототипе.

Проведенный патентный поиск показал, что предложенное техническое решение отвечает условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» и позволяет повысить энергоэффективность систем лучистого отопления за счет более эффективного сбора и перенаправления лучистого излучения в рабочие зоны обогрева.

Изобретение относится к системам лучистого отопления и охлаждения и может быть использовано для отопления и охлаждения. Техническим результатом изобретения является создание тепловой панели для систем лучистого отопления и охлаждения, с возможностью направления лучистого излучения в заданные зоны обогрева, что позволит более эффективно использовать полученное от теплоносителя тепло. Технический результат достигается за счет того, что тепловая панель для систем лучистого отопления или охлаждения содержит профилированную излучающую металлическую панель с установленными в профили греющими элементами в виде труб с межосевым расстоянием от 60 до 150 мм, теплоизоляцию, причем профилю излучающей панели с установленным в нем греющим элементом, а также межпрофильным участкам придают параболическую форму, причем высота параболы профиля с нагревательными элементами составляет 1,1-1,2 диаметра греющего элемента, а высота параболы межпрофильных участков составляет 0,05-0,1 длины межпрофильного участка, при этом вершины парабол профиля с греющим элементом и межпрофильного участка направлены в сторону потолка здания, а сама тепловая панель снабжена по бокам на всю длину отражающими козырьками, причем крайние панели имеют со стороны внешней стены более длинный козырек, длина которого составляет 1,4-1,6 длины внутреннего козырька. 5 ил.

Тепловая панель для систем лучистого отопления или охлаждения, содержащая профилированную излучающую металлическую панель с установленными в профили греющими элементами в виде труб с межосевым расстоянием от 60 до 150 мм, теплоизоляцию, отличающаяся тем, что профилю излучающей панели с установленным в нем греющим элементом, а также межпрофильным участкам придают параболическую форму, причем высота параболы профиля с нагревательными элементами составляет 1,1-1,2 диаметра греющего элемента, а высота параболы межпрофильных участков составляет 0,05-0,1 длины межпрофильного участка, при этом вершины парабол профиля с греющим элементом и межпрофильного участка направлены в сторону потолка здания, а сама тепловая панель снабжена по бокам на всю длину отражающими козырьками, дополнительно возвращающими тепловое излучение в заданную рабочую зону, причем крайние панели имеют со стороны внешней стены более длинный козырек, длина которого составляет 1,4-1,6 длины внутреннего козырька, что препятствует попаданию теплового излучения на внешнюю стену и направляет его в зону необходимого нагрева.