ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области теплообеспечения и может быть использовано для индивидуальных и централизованных систем отопления жилых и служебных помещений.
Известен радиатор для систем отопления, содержащий трубчатую часть с плоским поперечным сечением и ребристую часть, выполненную как одно целое с боковой стенкой трубчатой части и имеющие первые ребра, отходящие непосредственно от трубчатой части, и вторые ребра, поперечно отходящие от соответствующих передних выступов, в свою очередь, отходящих от трубчатой части и перпендикулярных к первым ребрам. Трубчатая часть радиатора имеет поперечное сечение в виде прямоугольника со скругленными углами. Радиатор имеет большое количество ребер, что увеличивает его теплоотдачу. Такой радиатор имеет высокое сопротивление внутреннему давлению и может использоваться для систем отопления с высоким давлением теплоносителя [см. патент Италии №001710 по классу F24H 3/06 опубликованный 26.08.1999 года в Бюл. «Евразийские патенты на изобретения», 1999. - №3].
Недостатком известного радиатора является использование им значительного количества теплоносителя и малоэффективный обогрев воздуха помещения, осуществляемый благодаря потоку воздуха снизу вверх. При использовании известного радиатора температура в нижней части (возле пола) помещения намного ниже, чем в верхней части (возле потолка). Однако для комфортных условий существования человеку требуется чтобы на полу температура была не ниже 21°С. Поэтому в таком помещении необходимо перегревать воздух в верхней его части, чтобы подогреть пол до вышеуказанной температуры. Это требует использование большого количества тепловой энергии и, в целом, значительных энергозатрат.
Известна также секция радиатора, содержащая горизонтальные теплообменные трубы, скрепленные между собой вертикальными ребрами, имеющие зазор между трубами от 1/3 до 1/2 длины ребра [см. патент Украины №49474 А по классу F24H 3/00 опубликованный 16.09.2002 года в Бюл. «Промышленная собственность в Украине». - 2002. - №9].
Этот радиатор требует значительно меньшего количества теплоносителя, однако имеет такой же недостаток в нагреве потока воздуха снизу вверх как и в вышеуказанном радиаторе.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является отопительное устройство, включающее горизонтальные теплообменные U-образные трубы с закрепленными на них поперечными ребрами в виде металлических пластин большего и меньшего размера при одинаковых зазорах между ребрами, в котором верхние и нижние части ребер соединены перемычками при размере меньшего ребра 0,7-0,9 размера большего ребра, а также оребренные трубы соединены в змеевик при вертикальном зазоре между вершинами ребер от 0,6 до 1,2 глубины устройства [см. авторское свидетельство СРСР №1810726 по классу F24H 3/06 опубликованное 01.05.1993 г. в Бюл. №15].
Основным недостатком известного отопительного устройства является то, что оно имеет низкую эффективность нагрева воздуха. Этот недостаток поясняется следующим. В нем холодный воздух от пола проходит через устройство, нагревается о поверхности ребер и поднимается вертикально вверх к потолку. Этот недостаток всех известных отопительных устройств требует значительно большего тепла для нагрева воздуха у пола до температуры 20-21°С. В то же время температура у потолка комнаты достигает 28-30°С в результате чего большая часть тепла затрачивается на нагрев объема помещения, в котором не находится человек. Кроме того, устройство по прототипу, как иные и известные отопительные приборы, крепится к внешней стене на небольшом расстоянии от нее, что позволяет части тепла от нагревателя передаваться через стену в окружающую среду.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции отопительного устройства для направления истечения из него теплого воздуха к полу, уменьшения потерь тепла от задней панели отопительного прибора к стене помещения, у которой он установлен, при надежном тепловом контакте пластин с трубой за счет изменения направления прохождения воздушного потока внутри корпуса устройства и изменения места выдувания нагретого воздуха из устройства путем изменения конструкции корпуса и ребер отопительного устройства.
Поставленная задача достигается тем, что отопительное устройство, включающее горизонтальные теплообменные U-образные трубы с закрепленными на них поперечными ребрами в виде тонких металлических пластин, согласно предложения, металлические пластины с одним отверстием закреплены по плотной посадке отдельно на каждой ветви U-образной трубы с зазором между ними от 3 до 10 мм, а корпус имеет на задней панели в нижней части щель по всей его длине шириной от 0,1 до 0,5 его высоты, в нижней части задней панели размещен экран, вогнутый во внутрь корпуса под углом от 10° до 80° высотой от нижней панели до нижних кромок пластин, а на передней панели размещено от одной до 10 щелей вдоль всей длины корпуса шириной от 0,05 до 0,5 его высоты.
Ребра устройства изготовлены в виде тонких металлических пластин с отгибом в виде галтели и плотно зафиксированы на теплообменных трубах с зазором между ними от 3 до 10 мм.
Площадь пластин больше поперечного сечения трубы в 5-20 раз и они имеют отверстие выполненное в виде галтели, часть которой, контактирующая с трубой, имеет длину от 1 до 5 мм.
Щели передней панели отогнуты наружу на угол от 10° до 60° от плоскости панели.
Корпус предлагаемого устройства имеет заднюю, переднюю, две боковых и нижнюю панели. В нижней части задней панели имеется щель вдоль всей длины и шириной от 0,1 до 0,5 высоты прибора. В нижней части щели закреплен экран, согнутый во внутрь под углом от 10° до 80°, с высотой от нижней панели до нижних кромок пластин, который направляет поток воздуха, всасываемый в отопительный прибор со стороны задней панели на пластины отопительного прибора, благодаря тому, что перекрывает зазор между нижней панелью прибора и нижними кромками пластин, что предотвращает прохождение потока воздуха в этом, не обогреваемом воздушном зазоре. Таким образом, изменив направление движения нагретого воздуха от отопительного устройства вниз к полу, устранив потери тепла от задней стенки и обеспечив тепловой контакт пластин с трубой, существенно увеличивается эффективность при снижении энергозатрат на отопление помещения.
Конструктивные изменения в предложенном отопительном устройстве позволяют всасывать поток холодного воздуха от стены в его средину, подогревать в нем и направлять нагретый воздух в нижнюю часть помещения. Благодаря этому улучшается эффективность нагревания помещения и снижения затрат энергоносителей на обогрев помещения.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного решения относительно внесенных конструктивных изменений в отопительное устройство, придало ему новые качества и обеспечивают достижение технического результата, сформулированного в постановке задачи.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - предложенное отопительное устройство, вид спереди; фиг.2 - разрез по линии А-А фиг.1.
На каждой ветви U-образной горизонтальной теплообменной трубы 1 закреплены по плотной посадке ребра в виде металлических пластин 2 толщиной от 0,5 до 1,2 мм с одним отверстием с зазором между ними от 3 до 10 мм. Форма пластин 2 может быть различная: квадратная, прямоугольная и другая. Площадь пластин 2 может быть больше от поперечной площади трубы 1 в 5-20 раз. Отверстие 3 в пластинах 2 выполнено в виде галтели, часть длины которой от одного до пяти миллиметров контактирует с трубой 1. Такая конструкция отверстия 3 обеспечивает надежный тепловой контакт между трубой 1 и пластиной 2 без сварки и ориентирует их вертикально. Металлическая U-образная труба благодаря резьбе на ее концах закреплена с помощью гаек в двух отверстиях одной их боковых панелей 4. U-образный конец трубы 1 зафиксирован на противоположной боковой панели 4. Это обеспечивает горизонтальное расположение труб.
Корпус отопительного устройства имеет две боковые 4, нижнюю 5, заднюю 6 и переднюю 7 панели. Панели 5, 6 и 7 соединены винтами или контактной сваркой в единый корпус. Две боковые 4 и нижняя 5 панель могут быть изготовлены как единая целая панель. На двух боковых панелях 4 зафиксирована задняя панель 6 таким образом, что она также является верхней частью отопительного устройства. Между нижним краем задней панели 6 и нижней панелью 5 имеется щель вдоль всей длины отопительного устройства шириной от 0,1 до 0,5 его высоты для поступления в устройство холодного воздуха. На нижней части задней панели 6 зафиксирован экран 8, загнутый в средину под углом от 10° до 80°, который перекрывает зазор между нижней панелью 5 и нижней кромкой пластин 2, что обеспечивает приток холодного воздуха от щели задней панели непосредственно на пластины отопительного прибора. Щели передней панели 7 отогнуты наружу на угол от 10° до 60° от плоскости панели.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Холодный воздух помещения втягивается в щель между нижним краем задней панели 6 и нижней панелью 5. Экран 8, изогнутый вовнутрь под углом от 10° до 80°, направляет холодный воздух на нагретые пластины 2, зафиксированные с помощью отверстия 3 на теплообменных трубах 1, которые в свою очередь закреплены на боковых панелях 4. Сквозь зазоры от 3 до 10 мм между поверхностями пластин 2 нагретый воздух выходит из устройства в щели на передней панели 7. На передней панели 7 размещено от одной до 10 щелей вдоль всей его длины шириной от 0,05 до 0,5 его высоты. Щели для выхода нагретого воздуха имеют отогнутые части передней панели 7 наружу на угол от 10° до 60° от плоскости панели 7. Такая ориентация щелей на передней панели 7 направляет поток теплого воздуха к полу, подогревает его и таким образом обеспечивает более высокую температуру в нижней части помещения.
Совокупность всех перечисленных признаков предлагаемого отопительного устройства обеспечивает нагревание нижней части помещения и более комфортные условия для человека.
Предлагаемое отопительное устройство опробовано экспериментально в системе отопления. В проведенных испытаниях устройство продемонстрировало высокую эффективность обогрева помещения при меньшем использовании теплоносителя, чем у известных отопительных устройствах и радиаторах.
Предложенное отопительное устройство не содержит никаких элементов или узлов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве отопительных устройств, следовательно является приемлемым для промышленного применения, имеет технические и иные преимущества перед известными аналогами, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках патентной и другой научно-технической информации не обнаружено подобных отопительных с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что может получить правовую защиту.
Предложенное техническое решение для систем индивидуального и коллективного отопления, в сравнении с прототипом, имеет следующие преимущества:
- направляет поток подогретого воздуха к полу и тем самым увеличивает температуру воздуха у пола;
- дает возможность повышения эффективности передачи тепла пластинам благодаря надежному контакту отверстия пластин на поверхности трубы;
- позволяет уменьшить затраты тепла от задней панели устройства к внешней стене помещения.
После описания предложенного отопительного устройства, специалистам в данной области знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации и другие варианты изготовления предложенного технического решения, в частности, количество труб и ребер, могут изменяться в различном соотношении и, понятно, находятся в пределах одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются находящимися в пределах объема данного технического решения.
Изменение и использование лишь отдельных элементов устройства, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку иные подобные решения уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому и не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующими защите охранными документами.