ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕКТОР
HEAT CONVECTOR

Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики и касается конструктивного выполнения отопительного конвектора, который может быть использован, преимущественно, в системах центрального отопления зданий или сооружений.
Известен радиатор, содержащий трубы подачи и отвода теплоносителя, расположенные в открытом сверху и снизу кожухе, установленном в корпусе с образованием верхнего, нижнего и боковых проемов для прохода нагреваемой среды. В корпусе выполнены верхние и нижние окна, трубы снабжены вертикальными ребрами, в кожухе выполнены щели с жалюзи, отогнутыми в сторону нижнего окна, а ребра труб выполнены с вертикальными гофрами и установлены с плотным примыканием их краев к кожуху (см. Авторское свидетельство СССР №1106961, F24H 3/08, 09.07.1982 г.), при этом соединение труб осуществляется через подводящую и отводящую камеры.
Недостатком известного радиатора является то, что форма вертикальных ребер труб для прохода теплоносителя и порядок размещения боковых проемов для прохода нагреваемой среды предопределяют неоптимальную траекторию движения нагреваемой среды. В результате часть теплообменной поверхности труб с оребрением омываются воздухом, уже предварительно подогретым от близлежащих труб, что снижает разность температур между поверхностью труб и нагреваемой средой, и как следствие, уменьшает теплоотдачу радиатора.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является отопительный конвектор, содержащий корпус с проемами в верхней и нижней частях для входа и выхода нагреваемой среды, соединенные между собой трубы подачи и отвода теплоносителя с оребрением, выполненным в виде вертикально установленных пластин с отверстиями для размещения труб подачи и отвода теплоносителя (см. проспект Конвектор «Сантехпром Авто». Выпуск «Сантехпром. Отопительные конвекторы для однотрубных и двухтрубных систем отопления»).
Пластины плотно посажены на трубы и расположены на некотором расстоянии друг от друга для прохождения в просвете между ними нагреваемой среды - воздуха. Корпус имеет лицевую и боковые стороны, задняя стенка корпуса отсутствует, поскольку конвектор навешивается непосредственно на стену помещения. Днище корпуса также отсутствует, через проем в конвектор снизу поступает воздух. Выход воздуха осуществляется через перекрытый решеткой проем, расположенный в верхней части корпуса.
Недостатком известного решения является невысокая теплопроизводительность конвектора, что приводит к значительным габаритам конвектора и повышенным затратам металла в поверхности теплообмена для получения требуемой теплоотдачи. Указанный недостаток объясняется следующими основными причинами:
1. Ограничения в уровне интенсификации поверхности теплообмена. Указанное ограничение является специфичным для всех конвекторов, движение нагреваемой среды (воздуха) в которых осуществляется за счет разности плотностей нагретого воздуха и воздуха в помещении. Интенсификация теплообменной поверхности за счет увеличения в ней количества пластин оребрения, труб, введение турбулизаторов воздуха и пр. приводит к повышению аэродинамического сопротивления движению воздуха и, как следствие, к снижению теплоотдачи конвектора.
2. Неоптимальная траектория движения нагреваемой среды (воздуха) по теплообменной поверхности конвектора. Выбор такой траектории движения предопределен тем, что по соображениям компактности и удобства размещения конвектора в помещении, трубы теплообменника конвектора расположены по вертикали одна над другой. В результате воздух, проходящий сквозь теплообменник снизу вверх, попадает на верхнюю его половину уже предварительно нагретым от нижележащей оребренной трубы. Как следствие, в этой части теплообменника снижается разность температур между поверхностью теплообменника и воздухом, что приводит к снижению теплоотдачи конвектора.
Предлагаемое решение позволяет устранить указанные недостатки.
Техническим результатом является повышение теплоотдачи отопительного конвектора за счет интенсификации процесса теплообмена.
Достигается это тем, что отопительный конвектор, содержащий корпус с проемами в верхней и нижней частях для входа и выхода нагреваемой среды, соединенные между собой трубы подачи и отвода теплоносителя с оребрением, выполненным в виде вертикально установленных пластин с отверстиями для размещения труб подачи и отвода теплоносителя, и установленный на начальном участке трубы для подачи теплоносителя клапан автоматической регулировки теплоотдачи с терморегулирующей головкой, снабжен дополнительной трубой подачи теплоносителя, соединенной с основной трубой подачи теплоносителя непосредственно и параллельно, при этом каждая из пластин оребрения выполнена с дополнительным отверстием для размещения дополнительной трубы подачи теплоносителя, расположенным между отверстиями для размещения труб подачи и отвода теплоносителя со смещением к тыльной стороне конвектора, и имеет с лицевой стороны конвектора расположенный между указанными отверстиями боковой вырез преимущественно треугольной формы в сечении, вершина которого обращена к тыльной стороне конвектора, причем уголок каждой из пластин в нижней части с тыльной стороны конвектора выполнен срезанным, а корпус имеет на лицевой стороне выполненное с козырьком окно дополнительного входа нагреваемой среды, место расположения которого соответствует вырезам пластин, при этом козырек окна обращен вовнутрь корпуса с возможностью обеспечения его плотного прилегания к торцам пластин у нижней кромки боковых вырезов преимущественно треугольной формы.
Пластины выполнены либо гладкими, либо с вертикальными гофрами, имеющими в сечении различную геометрическую форму.
Отопительный конвектор снабжен турбулизаторами потока теплоносителя, преимущественно в виде спиралей, размещенных в трубах подачи и отвода теплоносителя.
Терморегулирующая головка клапана автоматической регулировки теплоотдачи конвектора расположена либо непосредственно в окне дополнительного входа нагреваемой среды, либо в отверстии корпуса.
Корпус отопительного конвектора выполнен в верхней и нижней частях с сужением.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
На фиг.1 изображен отопительный конвектор, общий вид.
На фиг.2 - то же, вертикальный разрез.
На фиг.3 изображена пластина оребрения.
На фиг.4 - схема соединения труб подачи и отвода теплоносителя.
Отопительный конвектор содержит корпус 1 с проемами 2 и 3 для входа и выхода нагреваемой среды, основную 4 и дополнительную 5 трубы подачи теплоносителя, трубу 6 отвода теплоносителя. Трубы 4 и 5 соединены между собой непосредственно и параллельно. Трубы 4, 5 и 6 имеют оребрение, выполненное в виде вертикально установленных пластин 7 с отверстиями 8, 9 и 10 для размещения труб подачи и отвода теплоносителя. Дополнительное отверстие 9 для размещения дополнительной трубы 5 подачи теплоносителя расположено между отверстиями 8 и 10 пластин со смещением к тыльной стороне конвектора.
Каждая из пластин выполнена с лицевой стороны конвектора с расположенным между отверстиями 8, 9 и 10 боковым вырезом 11 преимущественно треугольной формы в сечении, вершина которого обращена к тыльной стороне конвектора.
Уголок каждой из пластин в нижней части с тыльной стороны конвектора выполнен срезанным, что приводит к увеличению площади входной поверхности по воздуху и препятствует «перегреву» конвектора и снижению его теплоотдачи.
Корпус 1 имеет на лицевой стороне выполненное с козырьком 12 окно 13 дополнительного входа нагреваемой среды, место расположения которого соответствует боковым вырезам пластин. Козырек 12 окна 13 обращен вовнутрь корпуса 1 с возможностью обеспечения его плотного прилегания к торцам пластин у нижней кромки боковых вырезов преимущественно треугольной формы. Окно 13 обеспечивает дополнительный приток воздуха в корпус конвектора на часть поверхности оребрения, примыкающей к трубе 4, что также препятствует «перегреву» конвектора и снижению его теплоотдачи.
Корпус 1 в верхней части выполнен с сужением 14 для поджатая потока воздуха к воздуховыпускной решетке, а в нижней части - с сужением 15.
Пластины оребрения могут быть выполнены либо гладкими, либо с вертикальными гофрами, имеющими в сечении различную геометрическую форму.
Турбулизаторы потока (не показаны), преимущественно в виде спирали, витки которой плотно прилегают к внутренней поверхности трубы, а концы могут быть приварены к внутренней поверхности трубы.
На начальном участке трубы подачи теплоносителя установлен клапан автоматической регулировки теплоотдачи с терморегулирующей головкой 16, расположенной либо в окне 13 дополнительного входа нагреваемой среды, либо в отверстии 17 корпуса.
Работа отопительного конвектора осуществляется следующим образом.
Из подающих коллекторов (не показаны) системы отопления в трубы 4 и 5 конвектора подается теплоноситель, который отводится из конвектора по трубе 6. Теплоноситель, охлаждаясь, отдает тепло через стенки труб и пластины оребрения воздуху отапливаемого помещения, поступающему через нижний проем 2 корпуса и окно 13. Воздух через нижний проем 2 поступает на трубы 5 и 6, а через окно 13 - на трубу 4. Козырек 12 окна 13 перекрывает доступ предварительно подогретого на трубах 5 и 6 воздуха к окну 13, в результате чего воздух поступает в зону нагрева трубы 4.
Такое конструктивное выполнение оребрения труб, корпуса конвектора, расположение труб в пакете пластин, наличие турбулизаторов в трубах, а также схема движения теплоносителя в трубах и траектория движения воздуха, омывающего трубы и пластины, обеспечивают на каждой из оребренных труб максимально возможный перепад температур при оптимальном аэродинамическом сопротивлении движению воздуха. Как следствие, возрастает теплообмен, с одной стороны, между теплоносителем и внутренней поверхностью труб конвектора и, с другой стороны, между внешней поверхностью оребренных труб и омывающим их воздухом.