НАКЛАДНОЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области отопления и предназначена для установки на трубе горячего водоснабжения для обеспечения теплообмена между средами, имеющими различные температуры.
Из патента РФ № 197709 на полезную модель известен съемный теплообменник, содержащий трубчатый металлический хомут, состоящий из полуцилиндрических накладок, выполненных с возможностью охвата трубы теплоносителя, на накладках перпендикулярно их продольным осям установлены ребра теплоотдачи, при этом ребра расположены на накладках зеркально с одинаковым шагом между соседними ребрами, причем пары зеркальных ребер образуют прямоугольники со скошенными противоположными сторонами, площадь поверхности накладок с ребрами теплоотдачи не менее чем в четыре раза превышает внешнюю поверхность трубы теплоносителя в месте монтажа.
Недостаток указанного устройства заключается в том, что его технические возможности ограниченны использованием только в целях увеличения эффективности теплоотдачи трубы теплоносителя.
Из патента РФ № 2353882 на изобретение известен тепловой радиатор нагрева или охлаждения, выполненный в виде теплопроводной металлической конструкции с ребрами для увеличения поверхности теплоотдачи и содержащий элементы для крепления на трубопроводах с жидким или газообразным теплоносителем, отличающийся тем, что он выполнен в виде съемного металлического хомута, содержащего изогнутые разводные накладки на трубопровод с ребрами теплоотдачи и элементы их стягивания для плотного обхвата трубопровода в области установки, причем основания накладок, контактирующих с трубопроводом, выполнены с каналом С-образной формы по форме сечения трубопровода, хомут выполнен с продольной длиной не менее четырех и с шириной не менее двух диаметров трубопровода, внешняя площадь поверхности накладок с ребрами не менее чем в два раза превышает внешнюю поверхность трубопровода в месте установки, при этом каждый хомут содержит не менее 3-х основных ребер теплоотдачи, включая ребра для стягивания и крепления накладок хомута по длине трубопровода, основные ребра выполнены зацело со своей частью основания накладки, а сектор охвата каждого С-образного канала не превышает 175°. Один из вариантов указанного изобретения отличается тем, что по крайней мере, одна накладка выполнена в виде полой тонкостенной герметичной оболочки трубчатого типа, для ее заполнения жидким теплоносителем типа воды.
Недостатком указанного изобретения также является ограниченность его функциональных возможностей, позволяющих использовать устройство только в целях увеличения теплоотдачи труб теплоносителя.
Изобретение по патенту РФ № 2353882 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - обеспечение косвенного теплообмена, повышающего надежность работы трубы нагрева (полотенцесушителя, теплого пола и иного оборудования, требующего нагрева и расположенного удаленно от трубы горячего водоснабжения), за счет изоляции внутренней полости трубы нагрева от внутренней полости трубы горячего водоснабжения и сокращения при этом количества сантехнических соединений, работающих под высоким давлением и создающих тем самым аварийную ситуацию.
Технический результат полезной модели - расширение функциональных возможностей, позволяющее использовать в качестве трубы нагрева полотенцесушитель, оборудование в виде теплого пола и иное оборудование, требующее нагрева и расположенное удаленно от трубы горячего водоснабжения, внутренняя полость которого сообщена с переходником.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что накладной теплообменник, содержащий переходник, выполненный с возможностью охвата трубы горячего водоснабжения, и трубу нагрева, внутренние полости переходника и трубы нагрева предназначены для заполнения жидким теплоносителем, согласно полезной модели внутренняя полость переходника сообщена с внутренней полостью трубы нагрева посредством нетеплопроводных соединительных труб через подводящий и отводящий патрубки трубы нагрева с возможностью обеспечения циркуляции жидкого теплоносителя, при этом стенки переходника и трубы нагрева выполнены теплопроводными.
Соединительные трубы могут быть выполнены гибкими.
Жидким теплоносителем является вода.
Труба нагрева может быть установлена вертикально.
Внутренняя полость переходника сообщена с внутренней полостью трубы нагрева, установленной вертикально, посредством соединительных труб через верхний подводящий патрубок и нижний отводящий патрубок трубы нагрева.
Труба нагрева может быть выполнена в виде полотенцесушителя.
Труба нагрева может быть выполнена в виде теплого пола.
Циркуляция жидкого теплоносителя может быть обеспечена посредством насоса, установленного в соединительной трубе.
Заявляемое устройство содержит переходник и трубу нагрева, в качестве которой может быть использовано любое устройство, нагрев которого необходимо обеспечить. Условием для нагрева трубы нагрева является сообщение его внутренней полости с внутренней полостью переходника, при этом во внутренней полости обоих элементов находится жидкий теплоноситель, например, вода. Условием для расширения видов труб нагрева, используемых в заявляемом устройстве (полотенцесушитель, теплый пол, теплые стены и т.п.), является соединение трубы нагрева с переходником посредством соединительных труб. Выбор длины соединительных труб определяется расстоянием от трубы нагрева до переходника. Соединительные трубы необходимо выполнять изолированными (нетеплопроводными) и по возможности - гибкими.
Выполнение соединительных труб нетеплопроводными (изолированными) позволяет существенно снизить потери тепла при движении жидкого теплоносителя из переходника в трубе нагрева.
Выполнение соединительных труб гибкими позволяет оптимальным образом укладывать их в зависимости от конструкции трубы нагрева и от геометрии помещения, где предполагается установка заявляемого устройства.
Переходник выполнен с возможностью полного или частичного охвата трубы горячего водоснабжения.
Для обеспечения косвенного теплообмена, стенки переходника и трубы нагрева выполняют из теплопроводного материала (например, меди, алюминия и т.д.).
Переходник выполняют методом литья, штамповки, сварки, пайки и т.д. как чёрного, так и цветного металла.
Площадь охвата трубы горячего водоснабжения переходником зависит от материала, из которого изготовлена труба горячего водоснабжения.
Если труба горячего водоснабжения изготовлена из полимера, то площадь охвата переходником обеспечивается по всему диаметру трубы. Если труба горячего водоснабжения металлическая, то площадь охвата переходником может быть меньше и обеспечивается при частичном охвате по радиусу трубы.
Стенки переходника выполнены с полостью, которая изолирована от полости трубы горячего водоснабжения, но имеет с ней тепловой контакт через внутреннюю стенку переходника, что позволяет обеспечить нагрев жидкого теплоносителя и трубы нагрева посредством циркуляции жидкого теплоносителя внутри накладного теплообменника.
Диапазон температуры нагрева жидкого теплоносителя и трубы нагрева определяется степенью нагрева трубы горячего водоснабжения.
В процессе циркуляции жидкого теплоносителя потеря его тепла при его движении от переходника к трубе нагрева составляет не более 10%.
Труба нагрева может быть размещена как вертикально (например, в виде полотенцесушителя, теплой стены), так и горизонтально (например, в виде теплого пола).
Циркуляция жидкого теплоносителя в накладном теплообменнике может быть как естественной, так и искусственной (принудительной), в зависимости от размещения трубы нагрева и площади нагрева.
Естественная циркуляция возможна, если в качестве трубы нагрева используется труба нагрева, установленная вертикально, например, полотенцесушитель, расположенный вертикально относительно переходника. При этом в трубу нагрева вода из переходника должна подводиться по соединительной трубе через верхний подводящий патрубок трубы нагрева, а отводиться - через нижний отводящий патрубок трубы нагрева. При таком расположении трубы нагрева и подвода/отвода жидкого теплоносителя будет происходить естественная циркуляция - вода из верхнего подводящего патрубка будет остывать и опускаться к нижнему отводящему патрубку, из которого по соединительной трубе вода поступает в переходник, снова нагревается и т.д.
Принудительная циркуляция обеспечивается посредством насоса, который установлен в соединительной трубе.
Внутренние полости переходника, соединительных труб и трубы нагрева полностью заполнены жидким теплоносителем, в противном случае (при неполном заполнении) циркуляция жидкого теплоносителя в заявляемом устройстве или не будет происходить (при отсутствии насосов), или будет существенно затруднена.
Заявляемое устройство является надежным. Надежность работы устройства повышена за счет изоляции внутренней полости трубы нагрева от внутренней полости трубы горячего водоснабжения и сокращения при этом количества сантехнических соединений, работающих под высоким давлением и создающих тем самым аварийную ситуацию.
Кроме того, заявляемое устройство обеспечивает возможность использовать в качестве трубы нагрева полотенцесушитель, оборудование в виде теплого пола и иное оборудование, требующее нагрева и расположенное удаленно от трубы горячего водоснабжения, внутренняя полость которого сообщена с переходником. Таким образом, обеспечивается расширение функциональных возможностей заявляемого устройства.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен вариант заявляемого устройства с металлической трубой горячего водоснабжения и вертикальной трубой нагрева (полотенцесушителем), где происходит естественная циркуляция жидкого теплоносителя (вариант 1).
На фиг. 2 представлен вариант заявляемого устройства с металлической трубой горячего водоснабжения и вертикальной трубой нагрева (полотенцесушителем), где происходит принудительная циркуляция жидкого теплоносителя.
На фиг. 3 представлен вариант заявляемого устройства с металлической трубой горячего водоснабжения и горизонтальной трубой нагрева (теплый пол), где происходит принудительная циркуляция жидкого теплоносителя.
На фиг. 4 представлен вариант заявляемого устройства с трубой горячего водоснабжения, изготовленной из полимера, и вертикальной трубой нагрева (полотенцесушителем), где происходит естественная циркуляция жидкого теплоносителя.
На фиг. 5 представлен вариант заявляемого устройства с трубой горячего водоснабжения, изготовленной из полимера, и вертикальной трубой нагрева (полотенцесушителем), где происходит принудительная циркуляция жидкого теплоносителя.
На фиг. 6 представлен вариант заявляемого устройства с трубой горячего водоснабжения, изготовленной из полимера, и горизонтальной трубой нагрева (теплый пол), где происходит искусственная циркуляция жидкого теплоносителя.
Позиции на чертежах:
1 - труба горячего водоснабжения;
2 - переходник;
3 - труба нагрева;
4 - жидкий теплоноситель;
5 - место охвата переходником трубы горячего водоснабжения;
6 - подводящий патрубок;
7 - отводящий патрубок;
8 - соединительная труба;
9 - насос.
Во всех вариантах осуществления заявляемой полезной модели стенки переходника 2 и трубы нагрева 3 выполнены теплопроводными, а соединительные трубы 8 выполнены нетеплопроводными (изолированными) и гибкими (целесообразно, т.к. существенно облегчается монтаж заявляемого устройства). Жидким теплоносителем по всем вариантам осуществления полезной модели является вода.
В варианте 1 (фиг. 1) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на металлической трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и вертикальную трубу нагрева 3 (в качестве примера вертикальной трубы нагрева изображен полотенцесушитель). Поскольку труба 1 выполнена металлической, переходник 2 охватывает ее не полностью, а частично, что достаточно для хорошего теплообмена между ними. Внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения естественной циркуляции жидкого теплоносителя 4. При этом патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через нетеплопроводные (изолированные) соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
В варианте 2 (фиг. 2) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на металлической трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и вертикальную трубу нагрева 3 (в качестве примера вертикальной трубы нагрева изображен полотенцесушитель). При этом внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения принудительной циркуляции жидкого теплоносителя 4, посредством насоса 9, который установлен в соединительной трубе 8. Патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
В варианте 3 (фиг. 3) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на металлической трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и горизонтальную трубу нагрева 3 (в качестве примера горизонтальной трубы нагрева изображен теплый пол). При этом внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через подводящий патрубок 6 и отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения принудительной циркуляции жидкого теплоносителя 4, посредством насоса 9, который установлен в соединительной трубе 8. Патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
В варианте 4 (фиг. 4) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на полимерной трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и вертикальную трубу нагрева 3 (в качестве примера вертикальной трубы нагрева изображен полотенцесушитель). Поскольку труба горячего водоснабжения 1 выполнена из полимера, переходник 2 охватывает ее полностью для обеспечения хорошего теплообмена между ними. При этом внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения естественной циркуляции жидкого теплоносителя 4. При этом патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
В варианте 5 (фиг. 5) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на полимерной трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и вертикальную трубу нагрева 3 (в качестве примера вертикальной трубы нагрева изображен полотенцесушитель). При этом внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения принудительной циркуляции жидкого теплоносителя 4, посредством насоса 9, который установлен в соединительной трубе 8. Патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
В варианте 6 (фиг. 6) накладной теплообменник содержит переходник 2, закрепляемый на полимерной трубе горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5, и горизонтальную трубу нагрева 5 (в качестве примера горизонтальной трубы нагрева изображен теплый пол). При этом внутренняя полость переходника 2 сообщена с внутренней полостью трубы нагрева 3 через подводящий патрубок 6 и отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3 с возможностью обеспечения принудительной циркуляции жидкого теплоносителя 4, посредством насоса 9, который установлен в соединительной трубе 8. Патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2.
Заявляемое устройство в вариантах 1 и 4 (фиг. 1, фиг. 4) работает следующим образом.
Переходник 2 устанавливается на трубу горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5. Полость переходника 2, трубы нагрева 3 и соединительных труб 8 наполняются жидким теплоносителем 4 (например, вода). Внутренняя полость переходника 2 сообщается с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3. При этом патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2. В результате контакта внутренней стенки переходника 2 с трубой горячего водоснабжения 1 обеспечивается нагрев жидкого теплоносителя 4, который в связи с особенностью расположения трубы нагрева 3 начинает циркулировать в накладном теплообменнике естественным образом. В связи с чем, обеспечивается нагрев вертикальной трубы нагрева 3 - полотенцесушителя.
Заявляемое устройство в вариантах 2 и 5 (фиг. 2, фиг. 5) работает следующим образом.
Переходник 2 устанавливается на трубу горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5. Полость переходника 2 наполняется жидким теплоносителем 4 (например, вода). Внутренняя полость переходника 2 сообщается с внутренней полостью трубы нагрева 3 через верхний подводящий патрубок 6 и нижний отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3. При этом патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2. В результате контакта внутренней стенки переходника 2 с трубой горячего водоснабжения 1 обеспечивается нагрев жидкого теплоносителя 4, который в связи с особенностью расположения трубы нагрева 3 начинает циркулировать в накладном теплообменнике принудительным образом посредством использования насоса 9, который устанавливается в соединительной трубе. В связи с чем, обеспечивается нагрев вертикальной трубы нагрева.
Заявляемое устройство в вариантах 3 и 5 (фиг. 3, фиг. 5) работает следующим образом.
Переходник 2 устанавливается на трубу горячего водоснабжения 1 в месте ее охвата 5. Полость переходника 2 наполняется жидким теплоносителем 4 (например, вода). Внутренняя полость переходника 2 сообщается с внутренней полостью трубы нагрева 3 через подводящий патрубок 6 и отводящий патрубок 7 трубы нагрева 3. При этом патрубки 6 и 7 соединяются с переходником 2 через соединительные трубы 8, что обусловлено необходимостью обеспечения удаленного расположения трубы нагрева 3 относительно переходника 2. В результате контакта внутренней стенки переходника 2 с трубой горячего водоснабжения 1 обеспечивается нагрев жидкого теплоносителя 4, который в связи с особенностью расположения трубы нагрева 3 начинает циркулировать в накладном теплообменнике принудительным образом посредством использования насоса 9, который устанавливается в соединительной трубе 8. В связи с чем, обеспечивается нагрев горизонтальной трубы нагрева.