ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЕ БЫТОВОЕ ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области отопления жилых и нежилых помещений, а именно к отопительным устройствам, использующим для нагрева твердое или газообразное топливо, а также тепло дымовых газов.
Из существующего уровня техники известно теплоаккумулирующее бытовое отопительное устройство, содержащее топливную камеру с топливным проемом, ограниченную подом, боковыми, задней и передней стенками с внутренними выступами, дымосборник и дымовую трубу, при этом дымосборник снабжен накопителем тепла, выполненным из набора кусков теплоемкого материала (см., напр., RU 25782, опубл. 20.10.2002).
Также известно теплоаккумулирующее бытовое отопительное устройство, включающее открытую топку, дымоход, зигзагообразный аккумулятор тепла, соединенный с дымоходом, причем аккумулятор тепла размещен под топкой и заполнен гранулированным теплоемким материалом, а дымоход выведен из камина в нижней его части (см., напр., RU 2023957, опубл. 30.11.1994).
Недостатком указанных технических устройств является недостаточная передача тепла пространству отапливаемого помещения, большой расход топлива на нагрев.
Наиболее близким по технической сути к заявленному техническому решению является теплоаккумулирующее бытовое отопительное устройство, содержащее кожух и размещенную в нем с образованием полых каналов печную вставку, представляющую собой полый короб, выполненный из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, и включающую топочную камеру, дымосборник и отверстие для вывода дымовых газов, выполненное в стенке дымосборника, а также дымоход, соединенный с отверстием для вывода дымовых газов (см., напр., RU 66012, опубл. 27.08.2007).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение термостойкости, заключающееся в исключении разрушения печной вставки, входящей в состав теплоаккумулирующего бытового отопительного устройства, при использовании для ее изготовления отдельных элементов со скрытой трещиноватостью или другими дефектами с одновременным увеличением жесткости конструкции.
Данная задача решается за счет того, что в заявленном теплоаккумулирующем бытовом отопительном устройстве, содержащем кожух и размещенную в нем с образованием полых каналов печную вставку, представляющую собой полый короб, выполненный из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, и включающую топочную камеру, дымосборник и отверстие для вывода дымовых газов, выполненное в стенке дымосборника, а также дымоход, соединенный с отверстием для вывода дымовых газов, согласно полезной модели, полый короб печной вставки выполнен сборным, состоящим из отдельных блоков, установленных друг на друга в вертикальном направлении и соединенных между собой с обеспечением изоляции дымовых газов во внутреннем объеме печной вставки, при этом стенки каждого из блоков выполнены многослойными, а слои выполнены вертикально направленными и скреплены между собой с помощью огнеупорного клея или огнеупорной мастики.
Дымосборник может быть выполнен в виде теплоаккумулирующего колпака.
В теплоаккумулирующем колпаке может быть размещен, по крайней мере, один ускоритель, выполненный с возможностью обеспечения перемешивания и ускорения движения дымовых газов.
Ускоритель может быть выполнен из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно, из талькохлорита, или талькокарбоната, талькомагнезита.
Ускоритель может быть выполнен из шамота или керамики.
Стенки блоков печной вставки могут быть выполнены из талькохлорита и/или из талькомагнезита и/или из талькокарбоната.
В печной вставке между топочной камерой и отверстием для вывода дымовых газов может быть размещена духовка.
В печной вставке между топочной камерой и отверстием для вывода дымовых газов на стенке печной вставки может быть размещен дымовой зуб.
Дымовой зуб может быть выполнен из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и способностью к излучению при нагреве, предпочтительно из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита.
Устройство может быть снабжено лежанкой и/или варочной панелью.
В одну из стенок печной вставки или кожуха может быть встроен электронагреватель для дополнительного подогрева.
В одном из полых каналов может быть размещен электронагреватель для дополнительного подогрева.
Топочная камера может быть снабжена отверстием для размещения колосниковой решетки.
Устройство может быть дополнительно снабжено зольником, выполненным из материала, обладающего высокой термостойкостью.
Кожух может быть выполнен из термостойкого теплоизоляционного материала.
Кожух может быть выполнен из природного материала, обладающего термостойкостью.
Кожух может быть выполнен из талькохлорита, талькомагнезита и талькокарбоната.
Полые каналы могут быть образованы термостойким теплоизоляционным материалом, размещенным между кожухом и печной вставкой и выполнены с возможностью транспортировки воздуха, естественно или принудительно поступающего в них.
Полые каналы могут быть образованы плитами из термостойкого теплоизоляционного материала с помощью продольных ребер, выполненных на них.
Плиты могут быть ориентированы таким образом, что их продольные ребра направлены в сторону печной вставки.
Плиты могут быть ориентированы таким образом, что его продольные ребра направлены в сторону кожуха.
Плита из термостойкого теплоизоляционного материала может быть ориентирована таким образом, что ее продольные ребра направлены в сторону продольных ребер другой теплоизоляционной плиты с образованием каналов.
Полые каналы могут быть образованы плитами из термостойкого теплоизоляционного материала с выполненными на них продольными ребрами, при этом, по крайней мере, часть плит ориентирована таким образом, что их продольные ребра направлены в сторону кожуха, а другая часть плит ориентирована продольными ребрами в сторону печной вставки.
Полые каналы между печной вставкой и кожухом, по крайней мере, частично могут быть заполнены теплоизоляцией.
В полых каналах между печной вставкой и кожухом может быть размещен вентилятор и/или система шиберов или заслонок, выполненных с обеспечением подачи воздуха вручную или автоматически по полым каналам в отапливаемые помещения.
В полых каналах размещены трубы, выполненные с возможностью прохождения по ним теплоносителя, предпочтительно жидкости.
В стенках печной вставки и/или дымохода могут быть выполнены каналы для установки труб, выполненных с обеспечением возможности транспортировки теплоносителя, предпочтительно, воздуха и/или жидкости.
Трубы могут быть частично расположены во внутреннем объеме печной вставки и/или дымохода.
В дымоходе по его внутреннему периметру может быть размещен теплоаккумулятор, выполненный из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно, из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита.
Стенки нижних блоков печной вставки могут быть выполнены из шамота.
Стенки нижних блоков печной вставки могут быть выполнены из термостойкого бетона.
Стенки нижних блоков печной вставки могут быть выполнены из металла.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении термостойкости и исключении разрушения печной вставки, входящей в состав теплоаккумулирующего бытового отопительного устройства, при использовании для ее изготовления отдельных элементов со скрытой трещиноватостью или другими дефектами за счет выполнения стенок каждого из блоков короба многослойными с вертикально направленными слоями, препятствующими возникновению сквозных трещин, с одновременным увеличением жесткости конструкции посредством скрепления слоев стенок блоков короба с помощью огнеупорного клея или огнеупорной мастики, выполняющих роль соединительной арматуры.
Выполнение короба печной вставки из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью обеспечивает быструю передачу тепла воздуху, находящемуся в полых каналах, образованному между кожухом и печной вставкой с одновременным накоплением большого количества тепла за короткий промежуток времени. А выполнение короба печной вставки сборным, состоящим из отдельных блоков, установленных друг на друга в вертикальном направлении и соединенных между собой с обеспечением изоляции дымовых газов во внутреннем объеме печной вставки обеспечивает облегчение и уменьшение длительности работ по монтажу теплоаккумулирующего бытового отопительного устройства и повышение надежности конструкции.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующими материалами частных случаев выполнения устройства. На чертежах изображено:
на фиг.1 - вариант выполнения устройства с духовкой и ускорителем;
на фиг.2 - вариант выполнения устройства с дымовым зубом и с электронагревателем;
на фиг.3 - вариант выполнения устройства для системы отопления с жидким теплоносителем.
Теплоаккумулирующее бытовое отопительное устройство содержит кожух 1 и размещенную в нем с образованием полых каналов 2 печную вставку 3. Печная вставка 3 представляет собой полый короб, выполненный из материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью. Она включает топочную камеру 4, дымосборник 5 и отверстие 6 для вывода дымовых газов, выполненное в стенке дымосборника 5. Устройство содержит дымоход 7, который соединен с отверстием 6 для вывода дымовых газов. Полый короб печной вставки выполнен сборным, состоящим из отдельных блоков. Блоки установлены друг на друга в вертикальном направлении и соединены между собой с обеспечением изоляции дымовых газов во внутреннем объеме печной вставки. Стенки каждого из блоков печной вставки выполнены многослойными. Слои 8 выполнены вертикально направленными и скреплены между собой с помощью огнеупорного клея или огнеупорной мастики.
Монтируют устройство следующим образом. Собирают полый короб из отдельных блоков, устанавливая их друг на друга в вертикальном направлении. Соединяют блоки между собой таким образом, чтобы обеспечить изоляцию дымовых газов во внутреннем объеме печной вставки во избежание задымления отапливаемого помещения. Устанавливают печную вставку 3 в кожух 1 отопительного устройства с образованием полых каналов 2.
Работа отопительного устройства заключается в следующем.
В топочной камере 4 поджигают топливо, топливо начинает гореть с образованием дымовых газов, которые скапливаются в дымосборнике 5 и выводятся из печной вставки через отверстие 6 для вывода дымовых газов по дымоходу 7. Благодаря материалу полого короба печной вставки 3, обладающему высокой теплопроводностью, теплоемкостью, огонь и дымовые газы быстро нагревают стенки печной вставки 3, выполняющие функцию теплоаккумулятора. Впоследствии стенки печной вставки 3 отдают свое тепло на протяжении длительного времени воздуху, находящемуся в полых каналах 2 между печной вставкой 3 и кожухом 1 отопительного устройства. После того, как топливо прогорело, образовавшуюся золу удаляют из топочной камеры 4.
3
В предпочтительном варианте выполнения в качестве материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, из которого выполнены стенки блоков полого короба, выбран природный материал, представляющий собой натуральный экологически чистый минерал, предпочтительно, талькохлорит, талькомагнезит, талькокарбонат. В последнее время в научно-технической литературе и публикациях появляется объединяющий их термин - тальковый камень. Эти минералы могут использоваться как по отдельности, так и совместно. Перечисленные минералы имеют сходные физико-технические характеристики. Они обладают высокой термостойкостью к перепадам температур от -50°С до 1000°С, что позволяет в конструкции печной вставки отказаться от металлических элементов. Их удельный вес - 2,800-2,960 кг/м, что до 1,5 раз выше, чем у шамотных изделий, а коэффициент теплопроводности - 3,37-4,05 Вт/м×К превышает в 5-6 раз коэффициент теплопроводности шамота, что позволяет увеличить количество сохраняемого тепла за единицу времени и ускорить обогрев отапливаемого помещения.
Полые каналы 2 могут быть образованы термостойким теплоизоляционным материалом, размещенным между кожухом 1 и печной вставкой 3. В предпочтительном варианте выполнения на плитах из указанного материала выполнены продольные ребра. В зависимости от выбора режима обогрева помещения плиты устанавливают по-разному. В случае, когда плиты ориентированы таким образом, что их продольные ребра направлены в сторону печной вставки 3, воздух, проходящий по полым каналам 2, образованным продольными ребрами, имеет непосредственный контакт со стенкой печной вставки 3 и нагревается до максимальной температуры максимально быстро. Плиты из термостойкого теплоизоляционного материала могут быть ориентированы таким образом, что их продольные ребра направлены в сторону кожуха 1. В этом случае происходит сравнительно медленный нагрев, при этом воздух не имеет прямого контакта со стенкой печной вставки 2, что позволяет избежать сжигания органических примесей, содержащихся в нем, и, как следствие, появления неприятного запаха в отапливаемом помещении. Кроме того, возможно образование полых каналов 2 посредством ориентации одной плиты из термостойкого теплоизоляционного материала таким образом, что ее продольные ребра направлены в сторону продольных ребер другой теплоизоляционной плиты с образованием полых каналов 2 между ними. В одном варианте выполнения устройства возможно использование двух или более комбинаций вышеописанного ориентирования плит из термостойкого теплоизоляционного материала для образования полых каналов 2.
Полые каналы 2 между печной вставкой 3 и кожухом 1, по крайней мере, частично могут быть заполнены теплоизоляцией в местах, где необходимо исключить проход дымовых газов в воздушные каналы и не допустить разрушение кожуха от теплового расширения печной вставки 3, если будет проводиться герметизация за счет создания непосредственного контакта между кожухом 1 и печной вставкой 3.
Воздух по полым каналам 2 может транспортироваться как естественным образом, так и принудительно. Для естественной конвекции воздуха в полых каналах 2 между печной вставкой 3 и кожухом 1 может быть установлена система шиберов или заслонок 9. Для принудительной подачи воздуха в конкретное помещение в полых каналах 2 между печной вставкой 3 и кожухом 1 может быть размещен, по крайней мере, один вентилятор. Работа вентилятора может регулироваться датчиком температуры воздуха, расположенным в обогреваемом помещении. Регулировка температуры воздуха в помещении также может осуществляться вручную за счет открытия и закрытия входных и выходных шиберов или заслонок 9 без участия вентиляторов.
В случае, когда для целей отопления помещения выбрана система отопления с жидким теплоносителем (фиг.3), например водой, в полых каналах 2 между печной вставкой 3 и кожухом 1 или в стенках печной вставки 3 и/или дымохода 7 размещены трубы 10. Некоторые участки труб 10 могут частично находиться непосредственно во внутреннем объеме печной вставки, например, в топке 4, и/или дымохода 7, выполненные с возможностью прохождения по ним жидкого теплоносителя. Такие системы обычно снабжены насосом, который также может быть установлен в полых каналах 2 устройства. Трубы 10, кроме создания систем отопления с жидким теплоносителем, также могут использоваться для прохода воды с целью создания горячего водоснабжения для потребителя.
Кроме того, возможен вариант выполнения устройства, в котором происходит смешанный отбор тепла с помощью воздуха и жидкого теплоносителя.
Для дополнительной аккумуляции тепла в печной вставке 3 между топочной камерой 4 и отверстием 6 для вывода дымовых газов на стенке печной вставки 3 размещен дымовой зуб 11. В предпочтительном варианте дымовой зуб 11 выполнен из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и способностью к излучению при нагреве, предпочтительно из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита.
Дымосборник 5 может быть выполнен в виде колпака, изготовленного из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно, из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита, и предназначенного для дополнительной теплоаккумуляции дымовых газов.
Для перемешивания дымовых газов и ускорения отдачи тепла от дымовых газов внутри печной вставки 3, предпочтительно, в колпаке, на стенке печной вставки 3, или в дымоходе 7 размещен, по крайней мере, один ускоритель, выполненный с возможностью обеспечения перемешивания и ускорения движения дымовых газов. Ускоритель выполнен из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно, из талькохлорита, или талькокарбоната, талькомагнезита, или из шамота, или из керамики.
Для более рационального использования твердого или газообразного топлива, а также с целью бесперебойной работы устройства в случае его отсутствия или для дополнительного подогрева в одну из стенок печной вставки 3 или кожуха 1 встроен электронагреватель 12 (фиг.2). С этой же целью электронагреватель 12 может быть размещен в одном из полых каналов 2. Такой вариант отопления позволит повысить эффективность и равномерность отопления помещения в течение длительного времени с более рациональным использованием полученной тепловой энергии от одного или одновременно двух источников энергии дров (газа) и электроэнергии на базе избыточной (неиспользуемой) электроэнергии автономных источников электроэнергии и/или ночной электроэнергии энергосистем и/или твердого или газообразного топлива.
С целью повышения удобства при эксплуатации устройства, его топочная камера 4 может быть снабжена отверстием для размещения колосниковой решетки 13, а также зольником 14, выполненным из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью.
Кожух 1 выполнен из термостойкого теплоизоляционного материала. В предпочтительном варианте выполнения он выполнен из теплоизоляционного материала или природного материала, обладающего высокой термостойкостью. Примерами такого материала служит шамот, керамика, пено(газо)бетон, талькохлорит, талькомагнезит и талькокарбонат.
С целью обеспечения возможности обогрева помещений, размещенных выше помещения, в котором установлено теплоаккумулирующее бытовое отопительное устройство, в дымоходе 7 по его внутреннему периметру размещен теплоаккумулятор, выполненный из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно, из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита. Для усиления теплоаккумуляции в дымоходе может быть установлен колпак, выполненный из природного материала, обладающего высокой теплопроводностью, теплоемкостью и термостойкостью, предпочтительно из талькохлорита, талькокарбоната, талькомагнезита.
С целью придания многофункциональности теплоаккумулирующему бытовому отопительному устройству возможен вариант его выполнения, в котором предусмотрено обеспечение устройства лежанкой и/или варочной панелью. Для этих целей устройство может быть также снабжено духовкой 15, размещаемой в печной вставке 3 между топочной камерой 4 и отверстием 6 для вывода дымовых газов.
Стенки нижних блоков печной вставки 3, где температура достигает максимального уровня, могут быть выполнены из шамота, или из жаропрочного бетона, или из металла.
Заявляемое техническое решение прошло практическую проверку и показало существенную эффективность при организации отопления помещений. Многовариантность выполнения позволит применять его для обогрева различных помещений, удовлетворяя широкий спектр требований по обогреву.