СЕКЦИОННЫЙ РАДИАТОР

Полезная модель относится к области отопительной техники, в частности к секционным алюминиевым радиаторам, применяемым для отопления помещений, и к трубчатым элементам (секциям) таких радиаторов.
Секционные радиаторы являются наиболее распространенными отопительными приборами, используемыми в системах отопления жилых, общественных и производственных зданий. Секционные алюминиевые радиаторы характеризуются высокой теплоотдачей, относительно небольшими весом и стоимостью. На теплоотдачу секционного радиатора влияют такие параметры как количество секций, конфигурация секции (профиль), ее размеры, способ изготовления составляющих элементов, состав сплава и другие параметры. Таким образом, совершенствование профиля секций является одним из направлений развития данной области техники.
Известен теплообменный профиль (свидетельство на полезную модель RU 36725, МПК F28F 1/10, опубл. 20.03.2004), содержащий трубу для прохода теплоносителя и теплорассеивающий элемент, выполненный в виде двух продольных стенок, расположенных с противоположных сторон трубы параллельно друг к другу, и продольных пластин, радиально расположенных между стенками. По меньшей мере две радиальные пластины профиля образуют с каждой продольной стенкой замкнутый воздушный канал на всем протяжении стенки. Воздушные каналы, продольные стенки и радиальные пластины расположены относительно оси трубы по принципу симметрии.
Известен теплообменный профиль (патент на полезную модель RU 42642, МПК F28F 1/10, опубл. 10.12.2004), содержащий трубу для прохода теплоносителя и тепло-рассеивающий элемент, выполненный в виде двух продольных стенок, расположенных с противоположных сторон трубы параллельно друг к другу, и продольных теплоотводящих пластин, расположенных между стенками радиально относительно трубы. Внешние и внутренние радиальные пластины профиля образуют с каждой продольной стенкой два замкнутых воздушных канала.
Известен секционный радиатор бытовой системы отопления из алюминиевых прессованных профилей (патент РФ на изобретение RU 2254521, МПК F24H 3/00, опубл. 20.06.2005), содержащий подводящий и отводящий коллекторы, соединенные с ними вертикальные трубчатые осесимметричные секции с осевыми радиальными ребрами, задней и передней наружными панелями. Трубчатый канал секции представляет собой трубу с вертикальными теплоотдающими ребрами, выполненными радиальными осевыми, и промежуточные симметрично-изогнутые ребра.
Известен секционный радиатор бытовой системы отопления из алюминиевых прессованных профилей (патент РФ на изобретение RU 2391609, МПК F24H 3/00, опубл, 10.06.2010), содержащий подводящий и отводящий коллекторы, и соединенные с ними осесимметрично расположенные трубчатые секции в виде трубы с вертикальными теплоотводящими ребрами, выполненными радиальными осевыми, с промежуточными симметрично изогнутыми ребрами. Трубчатый канал секции в сечении представляет собой трубу с одной парой радиальных ребер, размещенных горизонтально, одной парой ребер, изогнутых параллельно наружной панели преимущественно на одной четверти длины ребра и смещенных относительно оси канала секции на угол 45°, одной парой симметричных ребер, расположенных относительно друг друга под углом преимущественно 90°, составляющих в поперечном сечении равнобедренный треугольник (замкнутую полость), на сторонах которого, по крайней мере, на половине их длины расположена пара горизонтальных ребер. Наружная и задняя панели секции имеют на краях технологические утолщения с внутренним и наружным выступом.
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому решению и поэтому выбрано заявителем в качестве прототипа.
Недостатками вышеприведенных конструкций, в т.ч. и прототипа, является низкое значение приведенного теплового потока с одной секции радиатора - не более 140…170 Вт/секцию.
В прототипе ширина секции превышает глубину секции. Расчеты, произведенные заявителем, позволили сформировать зависимости массогабаритных и тепловых характеристик радиатора от различных геометрических параметров. Так, наиболее эффективным мероприятием для увеличения теплоотдачи является увеличение глубины профиля, так как скорость прироста массы в этом случае существенно меньше прироста тепловой мощности по сравнению с вариантом наращивания ширины при сохранении минимальной глубины. Кроме того, канал теплоносителя в прототипе смещен к задней панели секции, что снижает эффективность нагрева воздуха в передней части секции. Поэтому прототип не обеспечивает достаточно высокую интенсивность теплообмена.
В основу полезной модели поставлена задача создания нового секционного радиатора, имеющего оптимальные размеры и сечение с точки зрения оптимального соотношения массогабаритных и тепловых характеристик секции и радиатора в целом.
Технический результат - увеличение теплоотдачи с одной секции радиатора при одновременном снижении металлоемкости применяемого профиля, а также повышение технологичности изготовления.
Для достижения поставленной задачи в секционном радиаторе, содержащем верхний и нижний коллекторы, соединенные с ними вертикальные трубчатые секции, каждая из которых представляет собой канал для прохода теплоносителя через секцию радиатора с системой теплоотводящих ребер и содержит переднюю и заднюю панели, согласно полезной модели, ширина секции равна ее глубине или они отличаются друг от друга не более чем на 10%, канал теплоносителя имеет центральное или близкое к центральному расположение относительно центра поперечного сечения секции.
Каждая секция содержит одну пару симметричных ребер, расположенных в плоскости, проходящей через продольную ось канала теплоносителя, одну пару симметричных ребер, расположенных под углом к поперечной оси канала теплоносителя и образующих с передней панелью замкнутую воздушную полость, одну пару симметричных изогнутых ребер, имеющих наклонную относительно продольной оси канала часть и часть, параллельную задней панели.
Каждая секция дополнительно содержит три ребра, образующих с задней панелью две замкнутые воздушные полости.
Ребра, расположенные в плоскости, проходящей через продольную ось канала теплоносителя, выполнены короткими с длиной, составляющей не более 30% от ширины секции.
Ширина секции должна соответствовать ее глубине, либо отличаться от нее, но не более чем на 10%, именно такие параметры секции обеспечивают близкую к максимальному значению площадь боковой поверхности секции. Это приводит к получению максимального или близкого к максимальному значению отдаваемого воздуху тепла при постоянном значении площади поперечного сечения секции.
Преимуществами центрального или близкого к центральному расположения канала теплоносителя являются равномерность нагрева передней и задней панелей секции, которые обеспечивают большую часть теплоотдачи к воздуху, а также удобство сборки и монтажа секции и коллекторов.
Заявляемая конфигурация секции обеспечивает высокое значение среднего приведенного коэффициента теплоотдачи к воздуху, составляющее не менее 194 Вт/секцию, а также равномерность нагрева передней и задней панелей секции.
Наличие замкнутых воздушных полостей, образуемых ребрами с задней панелью, дополнительно способствует интенсивной передаче тепла к задней стенке секции.
Выполнение ребер, расположенных в плоскости, проходящей через продольную ось канала теплоносителя, короткими, длиной не более 30% от ширины секции, обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления при протекании воздуха внутри поперечного сечения секции, но в то же время дает дополнительную теплоотдачу к воздуху.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное техническое решение соответствует понятию «новизна».
Кроме того, предлагаемое техническое решение может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение в секционных радиаторах, применяемых для отопления помещений, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами:
на фиг. 1 представлен общий вид секционного радиатора в сборе;
на фиг. 2 - вид радиатора сбоку;
на фиг. 3 - поперечный разрез секции радиатора.
Ниже приведен один из примеров осуществления настоящей полезной модели. Данный пример приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.
Секционный радиатор содержит верхний и нижний коллекторы 1 и соединенные с ними вертикальные трубчатые секции 2 (фиг. 1, 2). Верхний и нижний коллекторы 1 выполнены в виде профильной трубы с каналом для прохода теплоносителя между секциями радиатора, полым козырьком, расположенным с передней стороны, и опорной частью.
Каждая вертикальная трубчатая секция 2 радиатора представляет собой канал 3 для прохода теплоносителя через секцию радиатора с системой теплоотводящих ребер для увеличения площади теплопередачи (фиг. 3). Канал теплоносителя 3 имеет центральное или близкое к центральному расположение относительно центра поперечного сечения профиля секции (отклонение от центра не более 5%).
Каждая вертикальная трубчатая секция 2 содержит:
- переднюю 4 и заднюю 5 панели,
а
- одну пару симметричных коротких ребер 6 (длина ребра составляет не более 30% от ширины секции), расположенных в плоскости, проходящей через продольную ось  канала теплоносителя 3, которая параллельна передней панели 4, и симметрично относительно поперечной оси б канала теплоносителя 3,
- одну пару симметричных ребер 7, соединяющих канал теплоносителя 3 с передней панелью 4, расположенных под углом 30…60° к поперечной оси б канала теплоносителя 3, образующих с передней панелью 4 замкнутую воздушную полость и составляющих в поперечном сечении равносторонний или близкий к равностороннему треугольник, на сторонах которого, примерно на половине их длины расположена пара симметричных ребер 8, параллельных передней панели 4,
- одно короткое ребро 9, расположенное между ребрами 7 в плоскости, проходящей через поперечную ось 6 канала теплоносителя 3,
а
- одну пару симметричных изогнутых ребер 10, расположенных между короткими ребрами 6 и задней панелью 5, которые начинаются на канале теплоносителя 3, имеют наклонную часть, расположенную под углом 30…50° к продольной оси  канала теплоносителя 3, и с плавным сопряжением переходят в параллельные задней панели 5 части 11,
- три ребра, параллельных поперечной оси б канала теплоносителя 3 и образующих с задней панелью 5 две замкнутых воздушных полости, одно из этих ребер 12 расположено в плоскости, проходящей через поперечную ось б канала теплоносителя 3, начинается на канале теплоносителя 3 и выполнено до соединения с задней панелью 5, а два других 13 начинаются на ребрах 10 в месте плавного сопряжения их наклонных и параллельных задней панели 5 частей 11 и также выполнены до соединения с задней панелью 5.
Торцы ребер 8 и параллельных задней панели 5 частей 11 ребер 10 находятся в одной плоскости и не выходят за пределы передней 4 и задней 5 панелей. На концах частей 11 ребер 10 и задней панели 5 выполнены технологические утолщения для увеличения прочности и устойчивости при протяжке. Такое же утолщение выполнено на ребре 12.
Продольные размеры передней 4 и задней 5 панелей равны между собой. Количество секций в радиаторе может варьироваться от 3 до 16.
Ширина А секции (продольный размер) соответствует глубине Б секции (поперечному размеру) или отличается от нее не более чем на 10%. Как показали произведенные заявителем расчеты и испытания, наилучшие характеристики радиатор показывает при размерах секции 90×90 мм. Такое исполнение является предпочтительным вариантом исполнения заявляемой полезной модели, однако размеры секции могут быть и иными.
Конфигурация секции, ее размеры и теплотехнические параметры определены расчетным путем заявителем совместно с Южно-Уральским государственным университетом, г. Челябинск и подтверждены экспериментально Научно-технической фирмой ООО «Витатерм», г. Москва.
За счет выполнения секции радиатора в виде системы разветвленных ребер заявляемой конфигурации и размеров увеличивается поверхность теплообмена, что приводит к росту теплового потока от одной секции и радиатора в целом и повышению интенсивности теплообмена при уменьшении массогабаритных характеристик радиатора.