КОНВЕКТОР ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ И СЕКЦИЯ КОНВЕКТОРА

Полезная модель относится к области отопительной техники, в частности к горизонтальным отопительным радиаторам напольного исполнения, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий.
Известен отопительный радиатор-конвектор (заявка №2002114003, МПК F 24 H 3/00, опубл. 30.05.2002), содержащий трубу для теплоносителя с закрепленным на ней теплообменными элементами, выполненными в виде автономных, оребренных тепловых труб, работающих по замкнутому испарительно-конденсационному циклу, основания тепловых труб расположены внутри трубы для теплоносителя, а внутренняя область трубы для теплоносителя в месте закрепления теплообменных элементов имеет оребрение и конструктивные элементы для создания вихревого потока теплоносителя.
Известен секционный радиатор (патент RU №2127854, МПК F 24 H 3/06, опубл. 20.03.1999), состоящий из секций, включающих вертикальные трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию радиатора и горизонтальные трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора, теплообменный элемент, выполненный заодно с указанными каналами из алюминиевого сплава методом литья под давлением и снабженный средствами для увеличения площади теплопередачи в виде ребер. Радиатор обладает низкой механической прочностью из-за использования литейных алюминиевых сплавов, при этом гидравлические удары, связанные с наполнением и сливом теплоносителя в отопительной системе при пуско-наладочных, ремонтных и сезонных регламентных работах, быстро выводят из строя отдельные элементы радиатора.
Известна секция радиатора для систем водяного центрального отопления (патент RU №2180423, МПК F 24 H 3/06, опубл. 10.03.2002), наиболее близкая к заявляемой полезной модели и принятая за прототип, включающая, по меньшей мере, один трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплообменный элемент, выполненный из алюминиевого сплава со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать, по меньшей мере, одно ребро. Теплообменный элемент включает два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены три ряда шипов, причем высота и диаметр основания шипов, образующих ряд, расположенный ближе к продольной оси секции больше, чем у шипов, образующих ряд, расположенный дальше от продольной оси секции, а между упомянутыми центральными ребрами расположен центральный ряд шипов, причем высота всех шипов и центральных ребер не превышает верхнего края упомянутых боковых ребер, а упомянутые шипы имеют гиперболическую, цилиндрическую или коническую форму. Радиатор не обеспечивает высокую интенсивность теплообмена и имеет большие габариты и сложную конструкцию.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении интенсивности теплообмена, упрощении конструкции конвектора и уменьшении его габаритных размеров.
Технический результат достигается тем, что в конвекторе для водяного отопления, состоящем, по меньшей мере, из двух секций, каждая из которых имеет коллектор для прохода теплоносителя через секцию и теплообменный элемент, имеющий боковые панели и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи, установочные элементы, новым является то, что, боковые панели расположены вдоль продольной оси коллектора для прохода теплоносителя через секцию, выход коллектора каждой предыдущей секции соединен с входом коллектора последующей секции соединительным коллектором.
Каждый установочный элемент, расположенный по боковым сторонам секций, выполнен в виде единой ножки для двух секций, при этом в верхней части ножек имеются отверстия для установки их на коллекторах, соединенных между собой соединительным коллектором, который может быть расположен с наружной стороны установочного элемента.
Соединительный коллектор может быть выполнен в виде полости в верхней части ножки, сообщенной с выходом коллектора одной секции и с входом коллектора другой секции.
Секция конвектора содержит коллектор для прохода теплоносителя через секцию и теплообменный элемент, имеющий боковые панели и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи, включающие два основных ребра расположенных в плоскости, проходящей через продольную ось коллектора для прохода теплоносителя, симметрично относительно его и соединенные с коллектором и с боковыми панелями, и дополнительное ребро, при этом боковые панели, расположенные вдоль продольной оси коллектора для прохода теплоносителя через секцию, с нижней стороны выступают за коллектор для прохода теплоносителя через
секцию, а с верхней стороны переходят в перпендикулярные им полочки во внутрь секции с образованием продольной щели, а дополнительное ребро расположено вдоль коллектора по его оси и имеет Т-образный профиль, горизонтальная составляющая которого проходит вдоль щели с зазором относительно внутренних поверхностей полочек, перпендикулярных боковым панелям, причем ширина горизонтальной составляющей Т-образного профиля больше ширины продольной щели, а по всей длине основных ребер выполнены сквозные отверстия.
В конвекторе боковые панели сопряжены с перпендикулярными к ним полочками по радиусу 8 мм с образованием продольной щели шириной 25 мм, а основные ребра с боковыми панелями и дополнительное ребро с коллектором для прохода теплоносителя через секцию сопряжены по радиусам, соответственно, 1,3 мм и 2,5 мм, толщина стенки коллектора равна 3,5 мм, толщина основных ребер, вертикальной и горизонтальной составляющих Т-образного профиля дополнительного ребра равна, соответственно, 2,5 мм, 2,5 мм, и 1,3 мм, а ширина горизонтальной составляющей Т-образного профиля дополнительного ребра равна 30 мм, при этом ширина, высота секции и расстояние от горизонтальной плоскости, проходящей через ось коллектора до нижнего основания секции равны, соответственно, 64 мм, 70 мм и 20 мм, а расстояние между осями коллектора и сквозных отверстий, выполненных по всей длине основных ребер, равно 23 мм, кроме того, боковые панели в местах сопряжения с основными ребрами имеют технологические утолщения.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1 - Фиг.3, где:
Фиг.1a - общий вид конвектора для водяного отопления в сборе (вариант 1).
Фиг.1б - общий вид конвектора для водяного отопления в сборе (вариант 2)
Фиг.2 - общий вид секции конвектора.
Фиг.3 - теплообменный элемент (сечение А-А)
Здесь: 1 - конвектор; 2 - секция конвектора; 3 - установочные элементы конвектора (ножки); 4 - коллектор для прохода теплоносителя через секцию конвектора; 5 - соединительный коллектор для соединения секций 2 конвектора между собой; 6 - теплообменный элемент; 7 - боковые панели; 8 - основные ребра; 9 - вертикальная составляющая дополнительного ребра; 10 - горизонтальная составляющая дополнительного ребра; 11 - полочки перпендикулярные боковым ребрам; 12 - отверстия в основных ребрах; 13 - технологические утолщения.
Конвектор 1 для водяного отопления (фиг.1) выполнен горизонтальным, напольного исполнения, состоит, например, из двух секций 2, закрепленных на установочных элементах 3, коллекторы 4 которых соединены между собой соединительным коллектором 5, при этом выход коллектора предыдущей секции соединен с входом коллектора последующей секции.. Каждая секция 2 имеет коллектор 4 для прохода теплоносителя через секцию 2 и теплообменный элемент 6, имеющий боковые панели 7 и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи. Боковые панели 7 расположены вдоль продольной оси коллектора 4 для прохода теплоносителя.
Каждый установочный элемент 3 расположены по боковым сторонам секций 2 и выполнен в виде единой ножки для двух секций, при этом в верхней части ножек имеются отверстия для установки их на коллекторах 4, соединенных между собой соединительным коллектором 5, который может быть расположен с наружной стороны установочного элемента 3 (фиг.1a).
Соединительный коллектор 5 может быть выполнен в виде полости в верхней части ножки, сообщенной с выходом коллектора 4 одной секции 2 и с входом коллектора 4 другой секции 2.
Секция 2 конвектора 1 содержит коллектор 4 для прохода теплоносителя через секцию 2, теплообменный элемент 6, имеющий боковые панели 7 расположенные вдоль продольной оси коллектора 4 и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи,
включающие два основных ребра 8 расположенных в плоскости, проходящей через продольную ось коллектора 4 симметрично относительно его и соединенных с ним и с боковыми панелями 7 и дополнительное ребро Т-образного профиля, расположенное вдоль коллектора 4 по его оси. Боковые панели 7 с нижней стороны выступают за коллектор 4 для прохода теплоносителя через секцию 2, а с верхней стороны переходят по радиусу в перпендикулярные им полочки 11 во внутрь секции с образованием продольной щели. Горизонтальная составляющая 10 дополнительного ребра проходит вдоль щели с зазором относительно внутренних поверхностей полочек 11, перпендикулярных боковым панелям 7, причем ширина горизонтальной составляющая 10 Т-образного профиля больше ширины продольной щели. Кроме того, по всей длине основных ребер 8 выполнены сквозные отверстия 12.
В каждой секции 2 конвектора 1 боковые панели 4 сопряжены с перпендикулярными к ним полочками 11 по радиусу 8 мм с образованием продольной щели шириной 25 мм, а основные ребра 8 с боковыми панелями 7 и дополнительное ребро с коллектором 4 для прохода теплоносителя через секцию сопряжены по радиусам, соответственно, 1,3 и 2,5 мм, толщина стенки коллектора 4 равна 3,5 мм, толщина основных ребер 8, вертикальной 9 и горизонтальной 10 составляющих Т- образного профиля дополнительного ребра равна, соответственно, 2,5 мм, 2,5 мм, и 1,3 мм, а ширина горизонтальной 10 составляющей Т-образного профиля дополнительного ребра равна 30 мм, при этом ширина, высота секции 2 и расстояние от горизонтальной плоскости, проходящей через ось коллектора 4 до нижнего основания секции 2 равны, соответственно, 64 мм, 70 мм и 20 мм, а расстояние между осями коллектора 4 и сквозных отверстий 12, выполненных по всей длине основных ребер 8, равно 23 мм, кроме того, боковые панели 7 в местах сопряжения с основными ребрами 8 имеют технологические утолщения 13 для повышения прочности конструкции.
В коллектор 4 поступает горячий теплоноситель - вода, нагревая теплообменный элемент 6. За счет конвекции воздух, поступающий в теплообменный элемент 6 через отверстия 12 в основных ребрах 8, нагревается и через зазор между горизонтальной составляющей 10 дополнительного ребра и внутренними поверхностями полочек 11 выходит через щель между этими полочками.
За счет выполнения теплообменного элемента 6 в виде системы разветвленных ребер определенной конфигурации и размеров повышается эффективность теплообмена при уменьшении габаритных размеров. Выполнение горизонтальной составляющей 10 Т-образного профиля шириной больше ширины продольной щели повышает надежность и эффективность работы конвектора, за счет предотвращения загрязнения его внутренней поверхности. Горизонтальное расположение секций и соединение выхода коллектора предыдущей секции с входом коллектора последующей секции позволяет упростить конструкцию конвектора и удобно располагать в зависимости от габаритных размеров обогреваемого помещения и заданных условий его обогрева. Выполнение установочных элементов (ножек 3), внутри которых расположен соединительный коллектор 5, делает конвектор более компактным и удобным в эксплуатации.
Конфигурация теплообменного элемента и размеры ребер определены расчетным путем и экспериментально подтверждена высокая интенсивность теплообмена при использовании их в конвекторе в результате выполнения научно-исследовательской работы между Казанским государственным техническим университетом им. А.Н.Туполева и ООО «РАССТАЛ», г Набережные Челны, где подготовлено производство для выпуска отопительных конвекторов для отопления различных закрытых помещений (жилые дома, офисы, торгово-выставочные площади и т.п.). Данное изделие предназначено для работы в системах водяного отопления с температурой теплоносителя до +105°С.