РАДИАТОР СЕКЦИОННОГО ТИПА И СЕКЦИЯ РАДИАТОРА ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Заявляется полезная модель, относящаяся к области отопительной техники, а именно к радиаторам с оребренной поверхностью, применяемым в системах водяного отопления, и может быть использована для систем центрального и индивидуального отопления жилых, общественных и производственных зданий.
В настоящее время все большее распространение находит обогрев жилых, общественных и производственных помещений, который открывает новые возможности качественного улучшения санитарно-гигиенических условий и повышения уровня комфорта среды обитания человека.
Известно несколько аналогов радиаторов секционного типа и секций радиаторов для их изготовления.
Так, например, известен секционный радиатор, состоящий из герметично соединенных между собой секций из алюминиевого сплава, в каждой секции которого размещена вертикальная труба, выполненная с двухсторонним симметричным вертикальным оребрением, размещенным между крайними широкими панелями и сообщающаяся с верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя. (Патент RU на полезную модель №75014, 2008).
Известен также радиатор водяного отопления, содержащий подводящий и отводящий коллекторы и соединенные с ними с помощью втулок трубчатые секции с панельными, радиальными осевыми и соединительными ребрами, выполненные из алюминиевых прессованных профилей, коллекторы выполнены в форме профильной трубы с опорной частью и с полым козырьком и снабжены парными выступами со стороны опорной поверхности, взаимодействующими с осевыми радиальными ребрами трубчатых секций, каждая из втулок запрессована одним концом в канал секции, а другим в установочное отверстие коллектора, причем на обоих концах втулки выполнены кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные кольца, посадочное отверстие в канале трубчатой секции выполнено большего диаметра и образует в канале ступень, являющуюся упором для втулки, опорная часть коллектора выполнена прямоугольной формы сечения, ширина которой равна диаметру трубы, образующей канал трубчатой секции, парные выступы со стороны опорной поверхности коллектора, расположенные между установочными отверстиями, выполнены укороченными со скошенными внутренними гранями, охватывающими осевые радиальные ребра трубчатых секций для фиксации последних в продольном направлении, а для соединения коллекторов между собой радиатор дополнительно снабжен стяжками, которые выполнены в виде полос, установлены между трубчатыми секциями в количестве, по меньшей мере, двух штук и закреплены на задних стенках опорной части коллекторов с помощью крепежных элементов, осевые радиальные ребра трубчатых секций выполнены укороченными, в продольном направлении, параллельно продольным ребрам, а соединительные ребра симметрично отклонены к краям панельных ребер (Патент RU на полезную модель №59217, 2006).
Известен радиатор, состоящий из герметично соединенных между собой секций из алюминиевого сплава, содержащий в каждой секции вертикальную трубу, сообщающуюся с горизонтальными верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя, при этом вертикальная труба выполнена с двухсторонним симметричным вертикальным оребрением, соединенным с передней и задней панелями, образуя ребро жесткости с размещенными на его поверхности теплопередающими вертикальными тремя ребрами, имеющими разную длину, отличающийся тем, что передняя панель выполнена волнообразной, причем панели выполнены так, чтобы спад волны одной панели соответствовал подъему волны следующей панели с образованием промежутка, при этом верхний край панели выполнен пальцеобразной формы загнутым в сторону верхнего коллектора; верхний край задней панели также выполнен пальцеобразной формы и загнут в сторону верхнего коллектора; верхний край среднего ребра имеет продолжение в виде криволинейной стенки, закрывающей верхний коллектор и заходящей под наклоненный верхний край задней панели, с образованием над верхним коллектором немного смещенного вперед несимметричного замкнутого контура (Патент RU на полезную модель №123123, 2012)
Наиболее близким к предлагаемому, является секционный радиатор, состоящий из герметично соединенных между собой секций из алюминиевого сплава. Каждая секция содержит вертикальную трубу, сообщающуюся с горизонтальными верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя, вертикальная труба выполнена с двухсторонним симметричным вертикальным оребрением, соединенным с передней и задней панелями, образуя ребро жесткости, с размещенными на его поверхности теплопередающими вертикальными тремя ребрами, имеющими разную длину. При этом верхний край задней панели выполнен пальцеобразной формы и загнут в сторону верхнего коллектора, ребро жесткости выполнено с наружными волнообразными выступами; при этом продольные стороны теплопередающих ребер жесткости на две третьих длины выполнены зауженными; а верхний край заднего ребра имеет продолжение в виде криволинейной стенки, закрывающий верхний коллектор и заходящий под наклоненный верхний край задней панели, с образованием над верхним коллектором немного смещенного вперед несимметричного замкнутого контура (Патент RU на полезную модель №122469, 2012).
Во всех известных радиаторах секционного типа характерными конструктивными элементами являются герметично соединенные между собой одинаковые секции, выполненные из теплопередающего материала. В каждой секции размещена вертикальная труба, сообщающаяся с горизонтальными верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя, вертикальная труба выполнена с двухсторонним симметричным вертикальным оребрением, соединенным с передней и задней панелями, образуя ребро жесткости. Недостатками известных радиаторов является низкая теплоотдача в связи с недостаточно оптимальной аэродинамикой и геометрией панелей и ребер, что ведет к недостаточному поступлению и разгону воздуха в каналах для потоков.
Технической задачей полезной модели является расширение арсенала компактных отопительных радиаторов с улучшенными теплотехническими характеристиками.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в повышении теплоотдачи путем улучшения воздушной тяги потоков воздуха.
Заявляется радиатор секционного типа, состоящий из герметично соединенных между собой секций из металлического сплава, содержащий в каждой секции вертикальную трубу, сообщающуюся с горизонтальными верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя, ребро жесткости, которое соединяет переднюю и заднюю панели, по меньшей мере, одна из секций содержит теплопередающие ребра, размещенные между передней и задней панелями. Отличительная особенность заявляемой полезной модели заключается в том, что она состоит из секций двух видов, по меньшей мере, в одной из которых передняя панель выполнена с наклоном относительно вертикальной оси, причем при соединении секций друг с другом кромки передних панелей, по меньшей мере, двух смежных секций разных видов образуют угловую щель.
Заявляемая секция радиатора выполнена из металлического сплава и состоит из вертикальной трубы, сообщающейся с горизонтальными верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя, ребра жесткости, соединяющего переднюю и заднюю панели, теплопередающих ребер, размещенных между передней и задней панелями, при этом передняя панель выполнена с наклоном относительно вертикальной оси.
В одном примере конкретного выполнения, один вид секций в заявляемом радиаторе секционного типа имеет наклон передней панели относительно вертикальной оси с положительным или отрицательным углом, а второй вид секций имеет вертикально размещенные передние панели, т.е. не образуют наклона по отношению к вертикальной оси. В другом примере конкретного выполнения, оба вида секций заявляемой полезной модели могут иметь расстояния от передней панели до задней, замеренные в верхней и нижней частях секции, отличные друг от друга, предпочтительно, не менее, чем на 1 мм. Это означает, что у одного вида секций расстояние от передней до задней панели в верхней части секции больше, чем аналогичное расстояние в нижней части секции. У второго вида секций расстояние от передней до задней панели в верхней части секции меньше, чем аналогичное расстояние в нижней части секции. Таким образом, радиатор, собранный из секций разного вида, имеет поверхность передних панелей, которая не лежит на одной плоскости в Евклидовой геометрии. Иными словами, угол между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов, составляет более 0°. При соединении секций друг с другом, задние панели всех секций лежат в одной плоскости.
Секции разного вида могут чередоваться в заявляемом радиаторе, например, в шахматном порядке одна через одну, или две через две или три через две секции или иным образом. Заявляемый радиатор секционного типа должен содержать, по меньшей мере, одну секцию с передней панелью, выполненной наклонной относительно вертикальной оси.
Как минимум одна секция содержит теплопередающие ребра, которые размещены на поверхности вертикальной трубы или на ребре жесткости, размещаются между передней и задней панелями в количестве более одного. Предпочтительно, если каждая секция радиатора симметрична относительно плоскости, проведенной через ребро жесткости и рассекающей переднюю и заднюю панели пополам.
Передние панели каждого вида секций выполнены плоскими, расположены вдоль вертикальной трубы.
Задние панели каждого вида секций выполнены плоскими и расположены вдоль вертикальной трубы за нижним и верхним коллекторами.
Секции радиатора соединены с верхними и нижними горизонтальными коллекторами герметично с помощью соединений ниппелей и уплотнительных элементов, например, прокладок из силикона или из паронита. Количество секций выбирается по требованию потребителей. Покрытие внешних поверхностей радиатора осуществляется напылением порошковой эмалью.
Наличие в заявляемой полезной модели двух видов секций, по меньшей мере, в одной из которых передние панели имеют положительный или отрицательный угол наклона относительно вертикальной оси, а при соединении секций разного вида друг с другом, кромки смежных передних панелей разного вида образуют угловую щель в нижней и/или верхней части радиатора, позволяет:
- создать дополнительные отверстия в передней части радиатора, которые увеличивают тягу воздуха, т.е. позволяют создать дополнительные притоки теплого воздуха;
- выполнить верхнюю и нижнюю плоскости радиатора максимально открытыми, благодаря чему снизу холодный воздух беспрепятственно попадает в радиатор, а сверху уже нагретый воздух свободно выходит в помещение;
- повысить общую эффективность и теплоотдачу прибора.
Таким образом, применение заявляемой полезной модели позволяет снизить расход энергоресурсов за счет обеспечения максимальной теплоотдачи благодаря увеличению доли конвективного обогрева в суммарной теплоотдаче прибора. Увеличение конвекции обеспечивается за счет создания дополнительной тяги в области расхождения передних панелей соседних секций разного вида с образованием угловой щели.
Заявляемые радиатор секционного типа и секция радиатора для его изготовления связаны между собой единым изобретательским замыслом, соотносятся друг с другом как целое и его часть.
Заявляемый радиатор секционного типа иллюстрируется следующими рисунками.
Фиг. 1, где схематично изображен заявляемый радиатор в сборе;
Фиг. 2, где изображена секция радиатора, вид сбоку;
Фиг. 3, где изображена секция радиатора, вид спереди;
Фиг. 4, где изображена секция радиатора, вид сзади;
Фиг. 5, где изображена секция радиатора в сечении;
Фиг. 6, где представлен вид спереди заявляемого радиатора с чередованием секций две через три;
Фиг. 7, где представлен общий вид заявляемого радиатора с чередованием секций одна через одну.
Как видно из представленных рисунков, заявляемый радиатор секционного типа представляет собой сборку герметично соединенных секций двух видов 1 и 2, чередующихся друг с другом. Каждая секция содержит вертикальную трубу 3, сообщающуюся с верхним входным коллектором 4 и нижним выходным коллектором 5 с образованием системы каналов для циркуляции текучего теплоносителя. По меньшей мере одна секция радиатора имеет переднюю панель 6 и заднюю панель 7, у которых расстояние A, замеренное между передней 6 и задней 7 панелями в верхней части секции, отличается от расстояния В между передней 6 и задней 7 панелями в нижней части секции. У одного вида секций расстояние A больше чем расстояние B или расстояние A меньше расстояния B, а у другого вида секций расстояние A больше чем расстояние B или расстояние A меньше расстояния B или расстояние A равно расстоянию B. Разница в расстояниях между панелями в верхних либо в нижних частях секций создает наклон передних панелей 6 относительно вертикальной оси. Задние панели 7 параллельны вертикальной оси. Передняя панель 6 размещена вдоль вертикальной трубы 3, закрывая нижний коллектор 5. При соединении секций радиатора друг с другом, угол α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей секций двух видов 1 и 2, смежных друг другу, составляет более 0°.
Задняя панель 7 расположена за нижним 5 и верхним 4 коллекторами, вдоль вертикальной трубы 3. Вертикальная труба 3 выполнена, предпочтительно с двухсторонним симметричным оребрением, размещенным между панелями 6 и 7, и посаженным на ребро жесткости 8, размещенным между панелями 6 и 7. Вертикальная труба 3 и ребро жесткости 8 создают единую прочную конструкцию секции радиатора, так как оно жестко соединено с вертикальной трубой 3 и панелями 6 и 7. На поверхности ребра жесткости 8 размещено минимум одно теплопередающее ребро: переднее 9, средние 10, 11 и заднее 12 с образованием каналов 13, по которым восходящий поток нагретого воздуха поступает в помещение. Теплопередающие ребра 9, 10, 11, 12 расположены по обе стороны от ребра жесткости 8 и обеспечивают поверхность теплосъема. На рисунке изображен частный случай с четырьмя ребрами.
Заявляемый радиатор секционного типа функционирует следующим образом. При подключении секционного радиатора в систему центрального или автономного отопления теплоноситель через горизонтальный верхний коллектор 4 поступает в вертикальные трубы 3 секций 1 и 2, нагревая вертикальные теплопередающие ребра 9, 10, 11, 12, ребро жесткости 8, передние 6 и задние 7 панели. Воздух помещения благодаря конвекции проходит снизу вверх по образовавшимся каналам 13, максимально воспринимая тепло от вертикальных труб и развитой наружной поверхности теплопередающих ребер, поступает в обогреваемое пространство помещения. Тепло в пространство помещения поступает также от наружных поверхностей нагретых панелей.
Техническим результатом является повышение теплоотдачи радиатора благодаря созданию оптимальной геометрии панелей и ребер и, следовательно, улучшению воздушной тяги для потоков воздуха.
Это объясняется тем, что при наклонном выполнении передних панелей 6 в радиаторе обеспечивается повышение теплоотдачи благодаря увеличению доли конвективного обогрева в суммарной теплоотдаче прибора. Увеличение конвекции обеспечивается за счет дополнительной тяги, обеспечиваемой угловой щелью, образующейся за счет расхождения передних панелей смежных секций разного вида в верхней и/или нижней частях на угол α.
Именно наличие угла α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов, больше 0°, обеспечивает увеличение общей теплоотдачи (мощности) радиатора.
Приведем примеры зависимости увеличения мощности радиатора при разных углах α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей секций двух видов.
Для расчетов возьмем 6-тисекционный радиатор монтажной высоты 500 мм, имеющий угол α>0° между осями, лежащими на поверхностях передних панелей секций двух видов, при следующих параметрах:
- средняя температура теплоносителя в приборе 90° (на входе в прибор 92°, на выходе 88°);
- температура воздуха в помещении 20°;
- радиатор подключен в систему отопления диагонально;
- радиатор размещен под окном и перекрывает 70% длины окна.
Пример 1
Возьмем радиатор, в котором угол α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов равен 0,1°. При указанных условиях эксплуатации мощность полученного прибора на 0,4% выше, чем мощность аналогичного прибора при аналогичных условиях эксплуатации, но имеющего α=0°.
Пример 2
Возьмем радиатор, в котором угол а между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов равен 0,2°. При указанных условиях эксплуатации мощность полученного прибора на 1,1% выше, чем мощность аналогичного прибора при аналогичных условиях эксплуатации, но имеющего α=0°.
Пример 3
Возьмем радиатор, в котором угол α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов, равен 0,3°. При указанных условиях эксплуатации мощность полученного прибора на 2,1% выше, чем мощность аналогичного прибора при аналогичных условиях эксплуатации, но имеющего α=0°.
При угле α больше 0° между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов, увеличивается доля конвективного обогрева в суммарной теплоотдаче прибора. Увеличение конвекции обеспечивается за счет создания дополнительной тяги в области расхождения передних панелей соседних секций разного вида. В целом наличие угла α между осями, лежащими на поверхностях передних панелей смежных секций двух видов, позволяет снизить расход энергоресурсов и увеличить теплоотдачу всего прибора.
Заявляемый секционный радиатор позволяет расширить арсенал радиаторов, конструктивные особенности секций радиатора позволяют создать компактный радиатор с улучшенными теплотехническими характеристиками, соответствующий современным технологическим требованиям.