РАДИАТОР ДЛЯ ОБОГРЕВА ПОМЕЩЕНИЙ

Настоящая полезная модель относится к теплотехнике, направленной на обеспечение требуемого теплового режима в помещениях различного назначения, и может быть использована в качестве нагревательных приборов в соответствующих помещениях.
Известно, что в качестве нагревательных приборов в отопительных системах конвекционного типа обычно используются чугунные радиаторы или конвекторы, выполненные из стали либо цветных металлов. Обычные радиаторы состоят из литых чугунных секций, соединенных в батареи с помощью патрубков елевой и правой резьбой. Радиаторы, как правило, устанавливаются вдоль стен обогреваемого помещения. Чаще всего они располагаются под окнами, чтобы предотвратить образование холодного потока воздуха от окон к полу. Стандартные чугунные радиаторы выпускаются в виде секций различной ширины и высоты. Обычно такая
секция представляет собой несколько соединенных между собой вертикально расположенных труб, количество которых зависит от ширины секции. Воздух входит в радиатор снизу и спереди и, нагреваясь, поднимается вверх, проходит вдоль радиатора и выходит сверху нагретый и с заметной скоростью.
Конвекторы отличаются от радиаторов тем, что имеют гораздо меньшие поверхности нагрева и располагаются в нижней части специального кожуха, который нужен для создания эффекта «дымохода», чтобы организовать движение воздуха мимо нагревательной поверхности и затем распределить, поток нагретого воздуха по объему помещения. Характеристики кожуха конвектора зависят от размеров и положения отверстий для входа воздуха, а также от выбранного способа обдува нагревательной поверхности.
Известен конвектор для обогрева помещений (Патент РФ №39189, F24C 15/24; F24H 09/14; F28F 09/26, опубл. 2004.07.20). Он представляет собой радиатор, содержащий распределитель теплоносителя по трубам, и коллектор. Между распределителем теплоносителя и коллектором на расстоянии друг от друга расположены тепловые секции - теплопередающие элементы. Каждый из них образован из пары труб, расположенных коаксиально. Наружная поверхность внутренней трубы и внутренняя поверхность внешней трубы каждого теплопередающего элемента образуют циркуляционное пространство для теплоносителя, которое сообщается с внутренними полостями коллектора и распределителя теплоносителя. Причем обычно поперечные сечения теплопередающих элементов, коллектора и распределителя теплоносителя имеют одинаковую - круглую - форму (см. Фиг.2 описания прототипа). Технология изготовления этого конвектора диктует соответствующую в нем установку внутренних и внешних труб теплопередающего элемента. В результате, из верхней части распределителя теплоносителя и из размещенного внизу коллектора выступает вверх и вниз соответственно внутренняя трубка каждого
теплопередающего элемента. Внешняя трубка каждого теплопередающего элемента соединена с внешней поверхностью коллектора и распределителя теплоносителя по сложной форме соединения.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, который имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения, и направлено на решение аналогичной с заявляемым техническим решением задачи.
Однако прототип имеет существенные недостатки:
1. У него низкая передача тепла от теплоносителя к окружающей среде. Это обусловлено несогласованностью рассеивания тепла от теплопередающей поверхности конвектора и конвекционным процессом, протекающим по внутренней полости внутренней трубки каждого теплопередающего элемента. Кроме того, имеет место несогласованность форм поперечных сечений коллектора, распределителя теплоносителя с теплопередающими элементами.
2. Конструкция прототипа не технологична, так как не позволяет автоматизировать процесс сборки конвектора для обогрева помещений. Это обусловлено выступающими из распределителя теплоносителя и коллектора вверх и вниз, соответственно, внутренней трубки каждого теплопередающего элемента (см. Фиг.2 описания прототипа). Кроме того, внешние трубки каждого теплопередающего элемента имеют сложные соединения с внешними поверхностями распределителя теплоносителя и коллектора.
3. При эксплуатации в верхней и в нижней части трубчатых элементов могут возникать застойные холодные зоны или воздушные пробки, так как по технологии сборки трубчатые элементы выступают за пределы внешней поверхности распределителя теплоносителя и коллектора, что обусловлено технологическими особенностями сборки известного конвектора. Кроме того, эти выступающие части трубчатых элементов могут служить источником травмы обслуживающего персонала.
4. Для подсоединения к подающей и отводящей магистрали распределитель теплоносителя и коллектор имеют разные присоединительные отверстия, что резко ограничивает возможности подключения известного конвектора к теплосети того или иного здания.
Задачей настоящей полезной модели является создание радиатора для обогрева помещений, который позволил бы достичь следующих технических результатов:
- обеспечить высокую технологичность в изготовлении;
- создать эффективный процесс передачи тепла от теплоносителя в окружающую среду;
- упростить конструкцию радиатора и повысить ее технологичность;
- иметь универсальную схему подключения радиатора к теплосети здания.
Поставленная задача решена за счет того, что в известном радиаторе для обогрева помещения, содержащем, по меньшей мере, два теплопередающих элемента, образованных из двух коаксиально расположенных трубок и имеющих между наружной поверхностью внутренней трубки и внутренней поверхностью внешней трубки циркуляционное пространство для теплоносителя, распределитель теплоносителя и коллектор, сообщающиеся своими внутренними полостями с каждым упомянутым в теплопередающем элементе циркуляционным пространством для теплоносителя и имеющие возможность соединения соответственно с подводящей и с отводящей магистралями теплоносителя, при этом поперечные сечения коллектора, распределителя теплоносителя и теплопередающих элементов имеют соответствующую форму, а торцевые части распределителя теплоносителя и коллектора имеют подсоединительные к подводящим магистралям отверстия, СОГЛАСНО настоящей полезной модели, поперечные сечения распределителя теплоносителя, коллектора и теплопередающих элементов имеют разные формы, причем, у распределителя теплоносителя и у коллектора верхняя и нижняя поверхности выполнены прямолинейными, расположены параллельно друг к другу, и излучаемые ими тепловые потоки
взаимосвязаны через конвекционный поток воздуха, проходящий через полость внутренней трубки каждого теплопередающего элемента, а у каждого теплопередающего элемента вход и выход внутренней трубки заделаны заподлицо с соответствующей прямолинейной поверхностью коллектора и распределителя теплоносителя, при этом, у каждого теплопередающего элемента внешняя трубка расположена под прямым углом к соответствующим прямолинейным поверхностям распределителя теплоносителя и коллектора, распределитель теплоносителя и коллектор выполнены взаимозаменяемыми и имеют на торцах подсоединительные к подводящим магистралям одинаковые отверстия.
Такое новое техническое решение, по сравнению с прототипом, всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать радиатор, обеспечивающий достижение следующих технических результатов:
- получить технологичную конструкцию радиатора и обеспечить эффективный процесс теплопередачи в окружающую среду;
- упростить конструкцию радиатора и одновременно расширить номенклатуру используемых для изготовления предлагаемого радиатора составных элементов, уменьшить число их типовых размеров;
- получить универсальную конструкцию радиатора, которую можно подключать к разным схемам теплосети, используемым в зданиях.
Это обусловлено тем, что распределитель теплоносителя, коллектор и теплопередающие элементы имеют в поперечном сечении разные формы. Теплопередающие элементы имеют в поперечном сечении круглую форму, что позволяет сохранить традиционное коаксиальное расположение трубок относительно друг друга в каждом теплопередающем элементе. Распределитель теплоносителя и коллектор имеют другую форму, в частности, могут иметь прямоугольную форму, что расширяет номенклатуру применяемых конструктивных элементов. Но могут иметь вид усеченной пирамиды. Причем, основание пирамиды распределителя теплоносителя направлено в противоположную сторону основания коллектора, и первая
расположена сверху радиатора, а вторая - снизу. Это расположение только усиливает взаимосвязь излучаемых ими тепловых потоков через конвекционный поток воздуха, проходящий через полость внутренней трубки каждого теплопередающего элемента. Вход и выход каждой внутренней трубки теплопередающего элемента расположены заподлицо с соответствующими прямолинейными и параллельными друг другу поверхностями распределителя теплоносителя и коллектора. Внешняя трубка каждого теплопередающего элемента соединена с прямолинейными параллельными поверхностями соответствующего распределителя теплоносителя и коллектора под прямым углом, что уменьшает число их типовых размеров.
Таким образом, удается повысить технологичность конструкции, так как соединение трубок с распределителем теплоносителя и коллектора легко автоматизируется. Наличие прямолинейных и параллельных поверхностей у коллектора и у распределителя теплоносителя, а также расположение входа и выхода внутренней трубки каждого теплопередающего элемента заподлицо с внешними прямолинейными и параллельными поверхностями этих элементов обеспечивают оперативное формирование направленного снизу вверх конвекционного потока воздуха через внутреннюю полость внутренней трубки теплопередающего элемента. Это обусловлено тем, что теплопередача от верхней прямолинейной и параллельной поверхности распределителя теплоносителя и нижней прямолинейной и параллельной поверхности коллектора увеличивается. В результате над входом и выходом внутренней трубки теплопередающего элемента в воздухе создается разряженное пространство. В него устремляется окружающий холодный воздух и увлекает излучаемое тепло нижней прямолинейной и параллельной поверхностью коллектора к верхней прямолинейной и параллельной поверхности распределителя теплоносителя, а от него - вверх помещения. Это ускоряет нагрев помещения.
Заявителем был проведен патентно-информационный поиск по данной теме. Он показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна. Поэтому данный радиатор можно считать новым.
В предлагаемом радиаторе используется свойство направленного теплоизлучения в окружающую среду. Это достигается с помощью прямолинейных и параллельных поверхностей распределителя теплоносителя и коллектора, их параллельным расположением относительно друг друга и непосредственным нагревом их теплоносителем до его поступления в теплопередающий элемент. Одновременно эти поверхности выполняют функцию элемента крепления к ним трубок теплопередающего элемента. При этом упрощается конструкция и повышается технологичность заделки этих трубок в упомянутые поверхности, и, следовательно, сокращается срок изготовления радиатора. Кроме того, наличие упомянутых прямолинейных параллельных поверхностей и заделка в них заподлицо входа и выхода внутренних трубок теплопередающего элемента обеспечивают удобство эксплуатации радиатора и его обслуживания.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг.1 изображен радиатор для обогрева помещений, а на Фиг.2 - вариант его сборки.
Радиатор для обогрева помещений содержит, по меньшей мере, две нагревательные секции, каждая из которых представляет собой теплопередающий элемент 1. В приведенном на чертеже варианте конструктивного выполнения радиатор содержит больше трех элементов 1. Все они расположены параллельно друг к другу. Каждый теплопередающий элемент 1 включает внешнюю трубку 2 и внутреннюю трубку 3. Они установлены коаксиально и могут быть выполнены, например, из стальных труб. Наружная поверхность внутренней трубки 3 и внутренняя поверхность внешней трубки 2 образуют циркуляционное пространство 4 для теплоносителя. В качестве теплоносителя может быть использована, например, горячая вода из системы центрального отопления (на чертеже не
изображена). Радиатор содержит распределитель теплоносителя 5, который соединен с подводящей магистралью (на чертежах не изображена) теплоносителя и коллектор 6, соединенный с отводящей магистралью (на чертежах не изображена) теплоносителя. Их верхние и нижние поверхности 7 и 8 выполнены прямолинейными и расположены параллельно друг к другу. Внешняя трубка 2 и внутренняя трубка 3 каждого теплопередающего элемента 1 одним концом может быть соединена с распределителем теплоносителя 5, а другим - с коллектором 6 посредством неразъемного соединения, например, сваркой. Причем, эти соединения выполнены при расположении трубок относительно прямолинейных и параллельных поверхностей распределителя теплоносителя и коллектора под прямым углом. У каждого теплопередающего элемента 1 вход и выход внутренней трубки 3 заделаны заподлицо с прямолинейной и параллельной поверхностью 7 распределителя теплоносителя 5 и коллектора 6. В результате удается автоматизировать процесс их соединения. Циркуляционное пространство 4 каждого теплопередающего элемента 1 сообщено с полостью распределителя теплоносителя 5 и с полостью коллектора 6. Радиатор может быть выполнен с узлом (на чертежах не изображен) для присоединения приспособления для удаления воздуха из циркуляционного пространства 4. Приспособление для удаления воздуха (на чертежах не изображено) может иметь любую известную конструкцию и быть выполнено, например, в виде крана Маевского.
По одному из вариантов конструктивного выполнения радиатора предпочтительно, чтобы распределитель теплоносителя 5 был выполнен с расположенным на его торце патрубком 9 для присоединения к подводящей магистрали теплоносителя. При этом, по необходимости, один из них может быть закрыт соответствующей заглушкой (на чертеже не изображена).
По другому варианту конструктивного выполнения радиатора целесообразно, чтобы коллектор 6 был выполнен с расположенным на его торце патрубком 9 для присоединения к отводящей магистрали
теплоносителя. Однако наиболее выгодно, чтобы распределитель теплоносителя 5 и коллектор 6 для подсоединения к подающей и отводящей магистрали имели одинаковые отверстия, что резко повышает универсальность применения предлагаемого радиатора
Радиатор для обогрева помещения работает следующим образом. Из подводящей магистрали теплоноситель через патрубок 9 поступает в полость распределителя теплоносителя 5 и направляется по циркуляционным пространствам 4 всех теплопередающих элементов 1. При этом верхняя прямолинейная и параллельная поверхность 7 распределителя теплоносителя 5 нагревается первой и направленно излучает тепло под прямым углом к себе. В результате, вокруг выходных отверстий внутренних трубок 3 теплопередающих элементов 1 возникает разряженное пространство, куда холодный воздух из внутренней полости упомянутых трубок 3 устремляется снизу вверх. И по мере нагревания этих трубок 3 его конвекционный поток не будет ослабляться, а будет только усиливаться до тех пор, пока в конвекторе протекает теплоноситель и верхняя прямолинейная поверхность 7 распределителя теплоносителя 5 будет нагреваться сильнее, чем остальные поверхности радиатора.
Отдавая тепло стенкам внешних трубок 2 и стенкам внутренних трубок 3 каждого теплопередающего элемента 1, теплоноситель перемещается по циркуляционному пространству 4 и удаляется через коллектор 6 в отводящую магистраль (на чертеже не изображена). Причем, во время движения теплоносителя по распределителю теплоносителя 5 и коллектору 6 их параллельные и прямолинейные поверхности нагреваются и направленно, перпендикулярно себе излучают тепло, формируя конвекционный процесс во внутренних полостях внутренних трубок теплопередающих элементов.