УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ВОДЯНОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к устройству для нагревания и охлаждения, в частности, для водяного центрального отопления. Устройство пригодно для использования в жилых помещениях, где важна эффективность и в то же время эстетичность источников тепла и охлаждения.
Уровень техники
Источники тепла, в частности радиаторы центрального отопления, изготавливаются из стальных листов, сваренных по периметру. Их недостатком является низкая эффективность, относительно большие размеры, необходимые для передачи дополнительного количества тепла. Также известны источники тепла, изготовленные из чугуна, которые тяжелы и неэффективны.
Раскрытие сущности полезной модели
Указанные недостатки в значительной мере устранены в устройстве для нагрева и охлаждения, в частности, для водяного центрального отопления, в соответствии с настоящим изобретением, сущность которого заключается в том, что устройство состоит из, по меньшей мере, одного теплообменника, снабженного кожухом. Теплообменник состоит из, по меньшей мере, одного ряда труб, расположенных под углом α величиной не более 65° к горизонту. Каждый ряд труб состоит из, по меньшей мере, двух труб с аэродинамическим профилем, образованным по существу прямоугольником или по существу овалом в поперечном сечении с длиной большей оси (а), по меньшей мере, в два раза большей длины его меньшей оси (b). Расстояние h между, по меньшей мере, некоторыми трубами составляет не более 13 мм. По меньшей мере, одна сторона теплообменника оборудована коллектором, с которым сообщаются, по меньшей мере, некоторые трубы, и который снабжен впускным патрубком и/или выпускным патрубком.
Сущность полезной модели заключается также в том, что теплообменник выполнен из материала, содержащего медь. Кроме того, существенно и то, что теплообменник выполнен из материала, содержащего алюминий. Также существенно, что, по меньшей мере, часть металлического гофрированного элемента расположена между некоторыми рядами труб. Существенно также и то, что впускной патрубок и/или впускной патрубок снабжен регулирующим элементом. Кроме того, важно, что над и/или под теплообменником установлен, по меньшей мере, один электрический вентилятор. И, наконец, существенно, что электрический вентилятор снабжен регулятором для регулировки скорости вращения.
Далее дано объяснение отдельных терминов, используемых в данном техническом решении.
Устройство для нагрева и охлаждения - это такое устройство, которое отводит тепло из пространства, в котором это устройство находится, или подает тепло в это пространство. Передача тепла происходит посредством жидкости, которая проходит через это устройство.
Трубы с аэродинамическим профилем, образованным по существу прямоугольником или по существу овалом в поперечном сечении с длиной большей оси, по меньшей мере, в два раза большей длины его меньшей оси - это такие трубы, сечение которых имеет форму, предпочтительную с аэродинамической точки зрения, когда обеспечено небольшое аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, направленному к этой трубе. Идеальное решение представляет собой обтекаемую каплеобразную форму сечения трубы. Допускается, однако, и технологически более простая овальная форма поперечного сечения с длиной большей оси, по меньшей мере, вдвое больше, чем длина короткой оси. В принципе, допускается также форма трубы с поперечным сечением в форме прямоугольника, в котором длина его большей оси, по меньшей мере, вдвое превышает длину короткой оси.
Металлический гофрированный элемент - это металлический теплопроводный элемент с большой поверхностью, который находится в контакте с трубами и, таким образом, передает тепло, подводимое по трубам, к своей поверхности, которая существенно больше поверхности труб. Это обеспечивает лучшую передачу тепла воздуху от потока жидкости в трубах.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является повышение эффективности устройства для нагрева или охлаждения воздуха в жилых помещениях, уменьшение габаритов такого устройства и снижение его массы. Повышение эффективности достигается за счет применения теплообменника, содержащего несколько горизонтальных и несколько вертикальных рядов труб, имеющих аэродинамический профиль удлиненного поперечного сечения, что способствует повышению теплопередачи между теплоносителем и окружающей средой, за счет применения коллекторов, обеспечивающих равномерный нагрев труб, а также за счет выполнения теплообменника из материала с высокой теплопроводностью, содержащего медь или алюминий. Повышению эффективности также способствует применение металлического гофрированного элемента, расположенного между некоторыми рядами труб и имеющего тепловой контакт с трубами, что увеличивает эффективную площадь поверхности теплопередачи. Кроме того, повышению эффективности способствует применение одного или нескольких электрических вентиляторов, также улучшающих теплообмен между теплоносителем и окружающей средой за счет создания турбулентного потока воздуха в пространстве, ограниченном кожухом устройства. Уменьшение размеров заявленного устройства достигается за счет уменьшения расстояния между трубами; уменьшение размеров также является прямым следствием повышения эффективности теплообменника. Снижение массы заявленного устройства обеспечивается применением сравнительно легких материалов, содержащих медь или алюминий; снижение массы также является прямым следствием уменьшения размеров.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан теплообменник, оснащенный на каждой стороне коллектором, с которым сообщаются трубы. К коллектору подключен впускной патрубок и выпускной патрубок с регулирующим элементом. Теплообменник оснащен трубами, расположенными под углом α величиной 40° к горизонту.
На фиг. 2 схематично показан теплообменник с рядом из четырех труб, оснащенный впускным и выпускным патрубками, в котором трубы расположены под углом α величиной 0° к горизонту. Также показан вентилятор с регулирующим элементом.
На фиг. 3 изображено поперечное сечение трубы с аэродинамическим профилем в форме овала с длиной большей оси (а) поперечного сечения, по меньшей мере, в два раза большей длины его меньшей оси (b).
На фиг. 4 представлено поперечное сечение теплообменника с четырьмя рядами труб, где каждый ряд также состоит из четырех труб. На фигуре указано расстояние h между трубами. Между некоторыми рядами труб расположены две части металлического гофрированного элемента.
На фиг. 5 схематично показан теплообменник, снабженный кожухом.
Примеры осуществления полезной модели
В коттедже решено реализовать центральное водяное отопление с газовым котлом мощностью 40 кВт и пятью радиаторами, каждый мощностью приблизительно 12 кВт. Требуется оснастить отдельные помещения компактными, но при этом мощными обогревателями, которые способны передавать тепло от котла в отдельные помещения. Для реализации каждого из пяти радиаторов используется теплообменник, состоящий из четырех рядов труб 3, расположенных под углом α=35° к горизонту. Длина каждой трубы 3 составляет 720 мм. Каждый ряд труб 3 состоит из восьми труб 3 с аэродинамическим профилем в форме прямоугольника со скругленными углами. Длина длинной оси сечения трубы 3 составляет 20 мм, а длина короткой оси - 8 мм.
Расстояние h между нижним рядом труб 3 и расположенным выше него рядом труб 3 составляет 10 мм. Между прочими рядами труб 3 расстояние h=22 мм. Все используемые материалы состоят из латуни. По обе стороны теплообменник 1 завершается коллекторами 4, с которыми сообщаются отдельные трубы 3. Между вторым и третьим рядами труб 3 вставлен металлический гофрированный элемент 6. Коллекторы 4 снабжены впускным патрубком 5, а также выпускным патрубком 5. Все патрубки 5 изготовлены из меди. Выпускной патрубок 5 снабжен регулирующим элементом 7. Под теплообменником 1 закреплены два осевых электрических вентилятора 8, каждый из которых оснащен регулятором 9. Теплообменник снабжен кожухом 2, который имеет эстетичный дизайн.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано при реализации систем центрального отопления. Также оно может быть применимо и для использования в охлаждающем оборудовании.
Условные обозначения:
1 – теплообменник;
2 – кожух;
3 – труба;
4 – коллектор;
5 – патрубок;
6 - металлический гофрированный элемент;
7 - регулирующий элемент;
8 - электрический вентилятор;
9 – регулятор.