УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ПОМЕЩЕНИЯ
ROOM HEATING DEVICE

Изобретение относится к области отопительной техники, в частности к отопительным радиаторам, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий. Конкретно рассматривается конструкция отопительного радиатора, реализующего функцию интенсивной передачи нагретого воздуха в объем помещения.
Практика показывает, что нагрев воздуха в помещении осуществляется за счет теплопередачи между воздушной массой в помещении и нагретой поверхностью радиатора, в результате чего образуется поток нагретого воздуха, перемешиваемый естественным путем с ненагретой частью воздушного объема помещения. Время нагрева всего объема воздуха в помещении и его поверхностей прямо зависит от скорости протекания конвективного процесса. Так как температура горячей воды в радиаторе имеет ограниченную величину, а объемы помещения различны и порой имеют открытое взаимодействие с наружным воздухом, то управление скоростью конвективного процесса в радиаторах осуществляют за счет расширения площади поверхностей каналов путем образования ребер и применения материалов с высокой теплопроводностью.
Известен радиаторный блок для систем отопления, содержащий ряд оребренных вертикальных колонок обтекаемой формы, соединенных горизонтальными каналами. При этом оребренные вертикальные колонки выполнены с трапециевидным поперечным сечением, параметры которого регламентированы, а для сосредоточения турбулизации потока теплоносителя у фронтальной поверхности радиатора горизонтальные соединительные каналы смещены (SU №198602, 1969 г.). В указанном техническом решении наличие ребер на вертикальных колонках и смещение горизонтальных каналов во фронтальной плоскости радиатора способствует увеличению теплопередачи. Однако и в этом случае площадь теплопередающих поверхностей слишком мала.
Недостатком известного радиатора является грубая шероховатая поверхность проходных каналов вследствие того, что колонки изготовляют отливкой, что способствует засорению каналов и, следовательно, снижению эксплуатационной надежности.
В SU №1776924, кл. F24D 3/00, 23.11.1992 г. секционный радиатор, выполненный из трубчатых элементов, снабженных оребрением и подключенных своей полостью к сборному и раздающему коллекторам, посредством радиальных отверстий, выполненных в верхней и нижней частях, снабжен дистанционирующими втулками, коллектор выполнен составным из отрезков труб с концевыми участками, снабженными резьбой противоположного направления, заведенными в упомянутые отверстия и скрепленные с трубчатыми элементами посредством резьбового соединения, при этом упомянутые дистанционирующие втулки размещены вокруг упомянутых отрезков труб между трубчатыми элементами, а последние имеют квадратное сечение и их полости заглушены в торцах пробками.
Недостаток такого секционного радиатора, состоящего из составных соединительных коллекторов с правой или левой резьбой, втулок с большим количеством уплотнений для обеспечения герметичности соединений, - сложность сборки, монтажа и регулировки каждой секции и радиатора в целом, его эксплутационная ненадежность.
Известен секционный радиатор, содержащий в каждой секции горизонтальные и вертикальные каналы для прохода теплоносителя и вертикальные теплоотдающие ребра, каждая из секций имеет отражатель с горизонтальной верхней плоскостью, заднюю панель для навески радиатора на стену, переднюю панель, вертикальные теплоотдающие ребра, расположенные между панелями, а ширина передней панели и верхней горизонтальной плоскости отражателя выбрана таким образом, что при сборке образуется сплошная поверхность, при этом теплоотдающие ребра имеют разную высоту, увеличивающуюся от задней панели к передней панели, причем верхняя часть ближайшего к передней панели ребра по высоте передней панели имеет к ней наклон для создания направленного потока нагретого воздуха в обогреваемое помещение (RU №2127854, F24H 3/06, 20.03.1999 г.).
Недостаток такого секционного радиатора - наличие только одного отражателя с горизонтальной верхней поверхностью, что снижает поток нагретого воздуха в помещение, портит эстетический вид радиатора.
Известен секционный отопительный радиатор, содержащий ряд продольных оребренных труб из алюминиевого профиля, при помощи ниппелей герметично закрепленных в отверстиях верхнего и нижнего коллекторов, также изготовленных из алюминиевого профиля, и полости которых сообщаются посредством герметичных соединений, выполненных в виде ниппеля, снабженного резьбовым участком, размещенным в резьбовом отверстии верхнего и нижнего коллекторов, при этом в основании каждого отверстия выполнена фаска, сопрягаемая с кромкой, которой заканчивается резьба на ниппеле, причем фаска внутренней поверхности трубы после напрессовки ее на ниппель образует между собой V-образный кольцевой зазор, в котором установлена герметизирующая прокладка, а на запрессованном в трубе участке ниппеля выполнены канавки и в них установлены уплотнения (RU №2059933, F24D 3/12, 19/00, F28F 1/10, 10.05.1996 г.).
Недостатком данного радиатора является наличие запрессованных ниппелей с резьбовыми соединениями, что усложняет сборку радиаторов и уменьшает надежность при его эксплуатации, в том числе при его разгерметизации. Главным недостатком данной конструкции наряду с конструкциями вышеприведенных аналогов с использованием ниппельных, втулочных или патрубковых соединений является наличие ступенчатых переходов при запрессовке этих соединений в каналы внутренней поверхности трубы, способствующих разрыву потока, образованию кавитационниого процесса и, как следствие, корродированию торцевых поверхностей, приводящих к выходу из строя этих соединений.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание радиатора, обладающего высокой эксплуатационной эффективностью теплопередачи при упрощении конструкции.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в усилении естественной конвекции и сокращении времени на прогрев помещения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обогрева помещения, представляющее собой радиатор, имеющий входной и выходной патрубки для впуска горячей воды и ее протекания по змееобразно расположенному каналу в направлении выходного патрубка, снабжено гидротурбиной, свободно установленной на подшипниках внутри канала и несущей, по крайне мере, два постоянных магнита, и воздушной крыльчаткой, свободно смонтированной с возможностью вращения на наружной поверхности канала соосно оси вращения гидротурбины и несущей, по крайне мере, два постоянных магнита, обращенных к постоянным магнитам гидротурбины для передачи вращения последней воздушной крыльчатке при протекании горячей воды по каналу.
При этом на входе в канал устройство может быть снабжено краном для закрытия/открытия канала и регулирования подачи горячей воды и краном для устранения воздушных пробок.
Для усиления магнитной связи гидротурбина и воздушная крыльчатка каждая снабжена четырьмя постоянными магнитами.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - вид с лицевой стороны радиатора;
фиг.2 - вид с тыльной стороны радиатора;
фиг.3 - разрез гидротурбины;
фиг.4 - крыльчатка;
фиг.5 - показано взаимодействие гидротурбины с крыльчаткой.
Устройство для обогрева помещения представляет собой секционный радиатор (фиг.1 и 2), который имеет входной 1 и выходной 2 патрубки для впуска горячей воды и ее протекания по змееобразно (зигзагообразно, волнообразно) расположенному каналу 3 в направлении выходного патрубка 2. Входной патрубок подключается к трубопроводу централизованной подачи горячей воды из системы отопления, а выходной патрубок сообщен с каналом слива воды, прошедшей канальную систему радиатора. На входе в канал устройство (радиатор) может быть снабжено краном для закрытия/открытия канала и регулирования подачи горячей воды (на чертежах не показан) и краном 4 для устранения воздушных пробок. В этой части радиатор представляет собой известную конструкцию. Радиатор выполнен из алюминиевых компонентов для обеспечения повышенной теплопроводности и ускорения нагрева поверхностей. При этом в настоящем радиаторе может отсутствовать оребрение.
Особенностью заявленного секционного радиатора согласно настоящему изобретению является то, что он выполнен с реализацией функции интенсификации естественной конвекции, что позволяет существенно сократить время на прогрев помещения за счет принудительного перемещения нагретого воздуха от радиатора в объем помещения.
Данная функция реализуется за счет снабжения радиатора гидротурбиной 5, свободно установленной на подшипниках с возможностью вращения на двух подшипниках внутри канала так, что поступающий поток горячей воды, попадая на лопатки 6 турбины, вращает ее. На гидротурбине с одного ее конца закреплены, по крайней мере, два постоянных магнита 7. Постоянные магниты обращены в сторону тыльной части радиатора. На тыльной поверхности радиатора закреплена воздушная крыльчатка 8 (крепление в открытом кожухе для свободного перемещения воздуха). Крыльчатка 8 свободно смонтирована на одном подшипнике с возможностью вращения на наружной поверхности канала соосно оси вращения гидротурбины и несет на обращенной в сторону гидротурбины поверхности, по крайне мере, два постоянных магнита 9, обращенных к постоянным магнитам гидротурбины для передачи вращения последней воздушной крыльчатке при протекании горячей воды по каналу. Для надежности взаимодействия и усиления магнитной связи гидротурбина и воздушная крыльчатка каждая снабжена четырьмя постоянными магнитами.
За счет естественной циркуляции воды в системах отопления или принудительной с помощью циркуляционного насоса горячая вода проходит через определенный змеевик внутри радиатора, в котором вмонтирована гидротурбина, вода толкает лопасти гидротурбины. В гидротурбине вмонтировано четыре постоянных магнита в виде круглых пятаков с одинаковыми магнитными полями, где все одноименные полюсы магнитов смотрят в одну сторону (скажем S или N). После чего вода освобождается, приводя гидротурбину во вращение, и направляется к выходному патрубку.
На внешнем корпусе гидротурбины приварен вал для посадки воздушной крыльчатки (вентилятора) с подшипником, на которой находятся тоже четыре постоянных магнита, которые размещены в таком же порядке, как и на гидротурбине. Магниты гидротурбины и магниты воздушной крыльчатки максимально приближены друг к другу для лучшего сцепления и передачи крутящего момента от гидротурбины к воздушной крыльчатке. При циркуляции воды в системе отопления вращаются лопасти гидротурбины, которая передает вращение через постоянные магниты воздушной крыльчатке (вентилятору), и при этом через воздушный поток, создаваемый воздушной крыльчаткой (вентилятором), принудительно снимается тепло с радиатора, что дает возможность за более короткое время обогреть или обменять холодный воздух на теплый в помещении.
Благодаря постоянным магнитам обеспечивается возможность привода воздушной крыльчатки во вращение без использования сальников, что дает высокое КПД передачи энергии и большой срок эксплуатации. Это изобретение экономит энергию всех отопительных систем потому, что время работы их уменьшается за счет быстрого обмена воздуха в помещении.