КОНВЕКТОР ОТОПИТЕЛЬНЫЙ

Данное техническое решение относится к настенным обогревателям помещений конвективного типа, имеющих теплообменники, расположенные в кожухах таким образом, что теплообмен между теплоносителем и воздухом обогреваемого помещения происходит через поток движущегося через теплообменник и кожух воздуха.
Существенной проблемой конвекторов известного типа является эффективность теплопередачи от теплоносителя в обогреваемое помещение, которая зависит от суммарной площади теплопередачи трубы и пластин оребрения трубы, скорости истечения нагретого потока воздуха, движущегося в полости конвектора, а также от тепловых потерь теплопоглощения в зоне прилегания конвектора к стене обогреваемого помещения.
Известен отопительный конвектор, содержащий нагревательный элемент, выполненный в виде трубчатого теплообменника с подсоединительными патрубками, который закрепляется на стене при помощи кронштейнов, теплообменник закрыт кожухом, имеющим верхнюю панель с воздуховыпускными прорезями, лицевую панель и торцевые панели, при этом на каждой торцевой панели снизу, со стороны, обращенной к стене закрепления, имеется вырез, формирующий ступенчатообразный нижний край, причем на каждой торцевой панели кожуха выполнена дополнительная вертикально ориентированная закругленная сверху прорезь, которая отходит от внутреннего угла упомянутого выреза и образует крюкообразный зацеп для закрепления торцевой панели на верхнем соединительном патрубке, а в верхней части кронштейн имеет отгиб, выполненный с обеспечением возможности фиксации отбортовки верхней панели кожуха. Технический результат конвектора - упрощение изготовления и монтажа, а также увеличение срока его эксплуатации (RU 2426952 C1, 20.08.2011) с аналогами: RU 2273804 C1, 10.04.2006. RU 27336 U1, 20.01.2003. RU 74456 U1, 27.06.2008. RU 2236651 C1, 20.09.2004. EP 0955505 A2, 10.11.1999).
Известен конвектор, содержащий закрепляемый на опорной поверхности опорный элемент, нагревательный элемент для подачи теплоносителя и закрывающий их кожух в виде передней панели с верхней решеткой для выхода нагретого воздуха и двух боковин с вырезом для прохода труб, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен в виде плоской рамы, стойки которого снабжены выступающей вперед нижней Г-образной частью, соединяемой с отбортовкой, выполненной на отогнутой в сторону опорной поверхности нижней части передней панели, а верхняя поперечина рамы отогнута для образования в месте соединения со стойками рамы карманов для посадки кожуха (RU 30938 U1, 10.07.2003).
Известен конвектор, содержащий кожух, имеющий лицевую, заднюю, боковые и верхнюю стенки, расположенные в кожухе боковые перегородки, теплообменник, выполненный из изогнутой трубы с пластинами оребрения на ней. Труба образует собой подающую ветвь и параллельно расположенную ей отводящую ветвь. Изогнутая часть трубы расположена внутри кожуха, в полости, образованной боковой перегородкой и боковой стенкой, пластины оребрения расположены в средней части кожуха между его перегородками. Ветви трубы соединены байпасом, расположенным в полости, образованной другой перегородкой кожуха и смежной с ней боковой стенкой кожуха. На подающей ветви установлен терморегулятор. Теплообменник закреплен на кронштейнах. Варианты конвекторов раскрыты различными способами соединения труб с байпасом. Кожух конвектора содержит стенки. В кожухе расположены боковые перегородки. Между каждой перегородкой и смежной с ней боковой стенкой образована полость. Варианты теплообменников раскрыты различными способами соединения терморегулятора с байпасом. Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности конвектора путем обеспечения возможности учета расхода тепла и возможности энергосбережения и повышение компактности конвектора, уменьшение его материалоемкости (RU 2488745 C1, 2012103025/12, 27.07.2013).
Известен отопительный конвектор, содержащий тепловой регулятор, нагревательный элемент, закрепленный на кронштейнах и выполненный в виде, по меньшей мере, одного ряда расположенных одна над другой труб для подачи теплоносителя, снабженных ребрами теплообмена, и охватывающий нагревательный элемент кожух, выполненный из Г-образной панели, имеющей в верхней части решетку с удлиненными отверстиями с отбортовкой кромок внутрь кожуха для выхода нагретого воздуха, двух боковин с отформованным по меньшей мере в одной из них вырезом для прохода труб, и нижний воздухозаборник, отличающийся тем, что каждый кронштейн выполнен в виде отформованного из листового материала изогнутого в двух взаимно перпендикулярных плоскостях верхнего флажка с отверстиями для крепления к стене и нижней П-образной скобы с зевом, охватывающим трубы, отбортовка кромок отверстий решетки выполнена в средней части, а нижняя часть Г-образной панели на всей длине имеет внутреннюю отбортовку, полностью закрывающую упомянутые кронштейны (RU 49195 U1, 10.11.2005).
Известен конвектор настенный, содержащий нагревательный элемент, выполненный в виде двух электросварных труб с насаженными на них пластинами, кронштейны и кожух с решетками в верхней и нижней частях для циркуляции воздуха, отличающийся тем, что электросварные трубы расположены в вертикальной плоскости, а кронштейны закреплены на электросварных трубах, при этом соотношение высоты кожуха к высоте нагревательного элемента составляет 1:0,6-0,8 (RU 77668 U1, 27.10.2008).
Известен настенный конвектор, содержащий трубчатый теплообменник, на трубе которого закреплены пластины теплообмена, верхняя и нижняя ветви трубы с отверстиями их концевых частей для подвода или отвода теплоносителя, кронштейны, на которых закреплен теплообменник, установленный на кронштейнах съемный кожух, имеющий переднюю, верхнюю и боковые стенки, образованный передней и боковыми стенками воздухозаборный проем в нижней части кожуха, воздуховыпускные отверстия в верхней стенке кожуха, по крайней мере одна выемка в боковой стенке кожуха, отличающийся тем, что концевая часть верхней ветви трубы теплообменника во фронтальной проекции конвектора выполнена Г-образной, концевая часть нижней ветви трубы теплообменника во фронтальной проекции конвектора выполнена L-образной, в боковой стенке с выемкой выполнена расположенная выше выемки дополнительная выемка, в которой расположена концевая часть верхней ветви трубы теплообменника, в нижней выемке боковой стенки расположена концевая часть нижней ветви теплообменника, отношение глубины s к высоте h кожуха s/h=0,35÷0,45, отношение расстояния q между осями отверстий концевых частей верхней и нижней ветвей трубы к высоте h кожуха q/h=1,1÷1,4, при этом теплообменник выполнен из параллельно расположенных друг над другом верхнего и нижнего блоков теплообмена, каждый из которых образован, соответственно, верхней и нижней ветвями трубы и элементами теплообмена (RU 2006112026 A, 20.10.2007).
Известны конвекторы отопительные, каждый из которых содержит установленный в кожухе теплообменник, причем кожух имеет заднюю стенку (US 4227068 A, 07.10.1980 и US 200102064 A 1,13.09.2001). Известны также конвекторы отопительные, каждый из которых содержит установленный в кожухе теплообменник, при этом кожух имеет заднюю стенку (IE 358221 B2, 11.08.1993. IE 37022 B1, 13.04.1977. IE 35403 B1, 04.02.1976. GB 2013862, 15.08.1979. GB 1410869 A, 22.10.1975).
Близким к представленному в данном описании техническому решению является конвектор отопительный, включающий кронштейны для крепления к стене обогреваемого помещения, связанный с кронштейнами трубчатый теплообменник, выполненный из, по крайней мере, двух ветвей трубы, на которой закреплены пластины теплообмена, связанный с кронштейнами кожух, выполненный из боковых стенок и соединенной с ними лицевой панели, имеющей верхнюю и нижнюю отбортовки, при этом в верхней части лицевой панели выполнены воздуховыпускные отверстия, в нижней части кожуха образовано воздухозаборное окно, а задняя сторона кожуха, примыкающая к стене помещения, выполнена открытой, в каждом кронштейне на виде сбоку в его средней части выполнена расположенная по высоте кронштейна задняя выемка, обращенная к стене помещения, в нижней части каждого кронштейна выполнена расположенная по его высоте передняя выемка, обращенная в сторону лицевой панели кожуха и образующая собой нижний выступ и расположенный выше него верхний уступ, в задней выемке кронштейна расположены ветви трубы теплообменника, в передней выемке за нижним выступом расположена нижняя отбортовка лицевой панели кожуха (RU 2273804 C1, 10.04.2006).
Конвектор по патенту RU 2273804 C1 имеет сравнительно большой габарит по его глубине, что отрицательно влияет на воздушную тягу в полости кожуха конвектора и, соответственно, на мощность конвектора. При этом установлено большое рассеяние тепла в зоне прилегания конвектора к холодной стене обогреваемого помещения, что отрицательно влияет на скорость движущегося в полости конвектора нагретого потока воздуха, следствием чего является снижение эффективности конвектора. Данные потери тепла, как правило, компенсируются увеличением площади теплообмена, в основном увеличением числа пластин оребрения и усложнением конструкции конвектора.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности теплопередачи конвектора и его мощности.
Технический результат получен конвектором отопительным, содержащим нагревательный элемент с пластинами оребрения, раму с кронштейнами, соединенными с нагревательным элементом, ответную рамку, соединенную с рамой, кожух, соединенный с рамой, при этом кожух имеет лицевую переднюю стенку, верхнюю стенку с воздуховыпускными отверстиями в ней и боковые стенки, стенки кожуха образуют воздушную полость внутри кожуха, отличающийся тем, что кронштейны соединены с рамой и образуют с ней цельную объемную раму, при этом к кронштейнам прикреплен теплоотражающий экран, в верхней части которого выполнен уступ, в каждом кронштейне выполнена выемка, в которой расположена нижняя ветвь трубы нагревательного элемента и зафиксирована фиксатором в выемке кронштейна, между ответной рамкой и задней поверхностью теплоотражающего экрана образован воздушный зазор, теплоотражающий экран расположен выше нагревательного элемента, между теплоотражающим экраном и нагревательным элементом образован воздушный зазор, ответная рамка оснащена средствами ее соединения со стеной обогреваемого помещения, а верхняя стенка кожуха выполнена с отбортовкой, которая загнута вниз так, что имеет зацеп, входящий в зацепление с указанным уступом теплоотражающего экрана.
Ответная рамка имеет соединенные с ней головки, входящие в отверстия теплоотражающего экрана.
Фиксатор расположен под выемкой кронштейна, выполнен заодно с ним с возможностью его изгиба во фронтальной плоскости и установки в горизонтальное нерабочее и вертикальное рабочее положение поперек продольной оси нагревательного элемента.
Теплоотражающий экран расположен выше нагревательного элемента на величину в пределах 10-100 мм, при этом нижние кромки теплоотражающего экрана и нагревательного элемента расположены в одной горизонтальной плоскости, воздушный зазор между ответной рамкой конвектора и задней поверхностью теплоотражающего экрана выбран в пределах 5-15 мм, а воздушный зазор между передней стенкой кожуха и нагревательным элементом образован в пределах 3-5 мм.
На фиг. 1 показан конвектор на виде спереди с вырывом передней стенки кожуха; на фиг. 2 - конвектор, вид сбоку.
Конвектор отопления содержит нагревательный элемент 1 в сборе (фиг. 1), раму 2, соединенную с нагревательным элементом кронштейнами 3 ответную рамку 4 (фиг. 2), соединенную с рамой 2, кожух 5, соединенный с рамой 2. Конвектор имеет терморегулятор 6 подачи теплоносителя в трубу нагревательного элемента. Кронштейны 3 соединены с рамой 2 и на кронштейны 3 опираются ветви 7 трубы нагревательного элемента. Последний содержит множество пластин 8 оребрения, закрепленных на ветвях 7 трубы нагревательного элемента. Рама 2 содержит теплоотражающий экран 9, соединенный с кронштейнами 3 рамы 2. Между теплоотражающим экраном 9 и нагревательным элементом 1, а также между передней стенкой кожуха и нагревательным элементом образованы воздушные зазоры, выбранные опытны путем в пределах 3-5 мм. Ответная рамка 4 закреплена на стене 11 обогреваемого помещения крепежными элементами (не показаны). Между стеной 11 и теплоотражающим экраном 9 образован воздушный зазор 10 (фиг. 2), выбранный в пределах 5-30 мм из условия удобства проведения монтажных работ.
Кожух 5 имеет лицевую переднюю стенку 12, верхнюю стенку 13 с воздуховыпускными отверстиями 14 в ней, и боковые стенки 15. Стенки кожуха образуют воздушную полость внутри кожуха, выполняющую функции воздуховода. Верхняя стенка 13 выполнена с отбортовкой, которая загнута вниз так, что имеет зацеп 16, входящий в зацепление с уступом 17 теплоотражающего экрана 9. Уступ 17 выполнен на верхнем конце экрана 9. Терморегулятор 6 установлен на входе в трубу 18 (фиг. 1) нагревательного элемента 1, при этом терморегулятор имеет терморегулирующую головку 19 для установки терморегулятора на заданный режим подачи теплоносителя в трубу нагревательного элемента.
Ответная рамка 4 имеет соединенные с ней головки 20, входящие в отверстия 21, которые выполнены в теплоотражающем экране 9. Конвектор в его нижней части имеет воздухозаборный проем 22 (фиг. 2). Теплоотражающий экран 9 сваркой соединен с кронштейнами 3. Теплоотражающий экран 9 и соединенные с ним кронштейны 3 в совокупности представляют собой отдельную от кожуха и нагревательного элемента объемную цельную несущую статическую нагрузку деталь - раму 2 конвектора.
Теплоотражающий экран 9 выполняет функцию блокирования теплопередачи от нагревательного элемента в стену помещения 11 и направляет поток в расчетном сечении полости конвектора. Для крепления нагревательного элемента 1 на раме 2 в кронштейнах 3 выполнены выемки 24, полученные методом штамповки, при этом в нижней части выемки каждого кронштейна методом штамповки выполнен фиксатор 25 в виде язычка. Фиксатор 25 в нерабочем положении изогнут в продольном направлении рамы 2, а в рабочем положении каждый фиксатор изогнут в обратном направлении - в этом положении фиксатор расположен перпендикулярно к оси 26 нижней ветви 7 трубы 18 нагревательного элемента 1. Воздушный зазор 27 (фиг. 2) между стеной 11 помещения и теплоотражающим экраном 9 оптимально должен быть пределах 5-30 мм из условия удобства монтажа конвектора, при этом указанный зазор обеспечивает воздушную теплоизоляцию от холодной стены и дополнительную конвективную циркуляцию воздуха в пространстве между кожухом конвектора и стеной помещения. Теплоотражающий экран расположен выше нагревательного элемента, воздушный зазор между ответной рамкой конвектора и задней поверхностью теплоотражающего экрана выбран в пределах 5-15 мм. Между теплоотражающим экраном и нагревательным элементом, передней стенкой кожуха и нагревательным элементом образованы воздушные зазоры в пределах 3-5 мм. Установлено опытным путем на стенде, что за указанными пределами теплопередача конвектора снижается. Высота теплоотражающего экрана выбрана больше высоты нагревательного элемента на величину в пределах 10-100 мм, нижние кромки теплоотражающего экрана и нагревательного элемента расположены в одной горизонтальной плоскости.
Работает конвектор следующим образом. Крепят на стене 11 ответную рамку 4 (фиг. 2), вводят головки 20 рамки 4 в отверстия 21, которые выполнены в теплоотражающем экране 9 и навешивают на рамку 4 раму 2 конвектора вместе с экраном 9 и кронштейнами 3. После этого устанавливают нагревательный элемент 1 (ветви 7 трубы с пластинами 8 оребрения) на раме 2 (фиг. 1), для чего в выемки 24 кронштейнов 3 вводят ветви 7 трубы нагревательного элемента 1, а затем отгибают фиксаторы 25 в вертикальной плоскости и переводят их в рабочее положение. При этом фиксаторы своими торцами контактируют с ветвями 7 указанной трубы и они запирают нагревательный элемент 1 на раме 2. Далее сверху вниз надевают кожух 5 на раму 2 конвектора так, чтобы загнутая вниз отбортовка 15 вошла в уступ 17 экрана 9 и в зацепление с экраном.
После проведенных операций соединяют подающую и отводящую трубы системы отопления с соответствующими концами трубы нагревательного элемента 1, устанавливают головкой 19 терморегулятора 6 режим отопления помещения и открывают кран подачи теплоносителя в трубу нагревательного элемента. После нагрева ветвей 7 трубы и пластин 8 нагретый воздух поднимается вверх, образуя при этом воздушную тягу, при этом воздух перемещается в полости кожуха 5 снизу вверх и увлекает в полость кожуха холодный воздух через расположенный ниже нагревательного элемента 1 воздухозаборный проем 22 (фиг. 2). Холодный воздух нагревается нагревательным элементом, поднимается вверх и цикл нагрева воздуха и его выхода через воздуховыпускные отверстия 14 в обогреваемое помещение повторяется. Теплоотражающий экран делает конвектор независимым от расстояния между стеной помещения и нагревательным элементом конвектора. При зазоре между стеной и задней поверхностью теплоотражающего экрана исключается расход тепловой энергии на теплопередачу в стену, вследствие чего повышается эффективность теплопередачи конвектора.
При выполненных сравнительных испытаниях конвектора с теплоотражающим экраном и конвектора стандартного исполнения, без теплоотражающего экрана, у холодной стены с температурой 12°C при одинаковом температурном напоре наблюдается снижение теплоотдачи для варианта исполнения конвектора без теплоотражающего экрана, составляющее 4% от номинального значения. У варианта конвектора с теплоотражающим экраном с зазором 10 мм и более от стены происходит увеличение теплоотдачи на 3% от номинального, вследствие увеличения тяги за счет интенсивного поступления холодного воздуха от стены в зону под конвектором без теплопередачи в стену. Таким образом, теплоотдача конвектора с теплоотражающим экраном в указанных условиях испытаний больше на 7% по сравнению с конвектором без теплоотражающего экрана. Наличие теплоотражающего экрана нагревательного элемента существенно повышает эффективность конвектора в реальных условиях пониженных температур. Причем высота теплоотражающего экрана, выбранная больше высоты нагревательного элемента на величину в пределах 10-100 мм, в данном конструктивном исполнении конвектора достаточна для обеспечения эффекта создания изолирующего воздушного потока между холодной стеной и нагревательным элементом конвектора. Оптимальные зазоры между нагревательным элементом и стенками конвектора увеличивают тягу воздушного потока и отдачу тепла от теплоносителя в обогреваемое помещение. Вышеописанная компоновка конвектора повышает воздушную тягу в кожухе, ускоряет теплообмен, исключает теплопередачу в холодную стену, что в итоге позволило повысить мощность конвектора.