КОНВЕКТОР ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ И СЕКЦИЯ КОНВЕКТОРА

Полезная модель относится к области отопительной техники, в частности к горизонтальным отопительным радиаторам напольного исполнения, применяемым в системах водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий.
Известен отопительный радиатор-конвектор (заявка №2002114003, МПК F 24 H 3/00, опубл. 30.05.2002), содержащий трубу для теплоносителя с закрепленным на ней теплообменными элементами, выполненными в виде автономных, оребренных тепловых труб, работающих по замкнутому испарительно-конденсационному циклу, основания тепловых труб расположены внутри трубы для теплоносителя, а внутренняя область трубы для теплоносителя в месте закрепления теплообменных элементов имеет оребрение и конструктивные элементы для создания вихревого потока теплоносителя.
Известен секционный радиатор (патент RU №2127854, МПК F 24 H 3/06, опубл. 20.03.1999), состоящий из секций, включающих вертикальные трубопроводы для прохода теплоносителя через секцию радиатора и горизонтальные трубопроводы для прохода теплоносителя между секциями радиатора, теплообменный элемент, выполненный заодно с указанными каналами из алюминиевого сплава методом литья под давлением и снабженный средствами для увеличения площади теплопередачи в виде ребер. Радиатор обладает низкой механической прочностью из-за использования литейных алюминиевых сплавов, при этом гидравлические удары, связанные с наполнением и сливом теплоносителя в отопительной системе при пуско-наладочных, ремонтных и сезонных регламентных работах, быстро выводят из строя отдельные элементы радиатора.
Известна секция радиатора для систем водяного центрального отопления (патент RU №2180423, МПК F 24 H 3/06, опубл. 10.03.2002), включающая, по меньшей мере, один трубопровод для прохода теплоносителя через секцию радиатора, по меньшей мере, два трубопровода для прохода теплоносителя между секциями радиатора, по меньшей мере, один теплообменный элемент, выполненный из алюминиевого сплава со средствами для увеличения площади теплопередачи, которые могут включать, по меньшей мере, одно ребро. Теплообменный элемент включает два основных ребра, расположенных симметрично относительно трубопровода для прохода теплоносителя через секцию радиатора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения трубопроводов для прохода теплоносителя между секциями радиатора, два боковых ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер на краях указанных ребер и перпендикулярно к ним, два центральных ребра одинаковой высоты, расположенных с одной стороны относительно плоскости основных ребер параллельно друг другу и симметрично относительно продольной оси секции радиатора, при этом между боковыми и центральными ребрами, симметрично относительно продольной оси секции радиатора расположены три ряда шипов. Радиатор не обеспечивает высокую интенсивность теплообмена и имеет большие габариты и сложную конструкцию.
Известен конвектор для системы водяного отопления и секция конвектора (патент RU №53759, МПК F 24 H 3/06, опубл. 27.05.2006), наиболее близкий к заявляемой полезной модели и принятый за прототип. Конвектор для систем водяного отопления состоит, по меньшей мере, из двух секций, каждая из которых имеет коллектор для прохода теплоносителя через секцию и теплообменный элемент, имеющий боковые панели и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи, установочные элементы. Боковые панели расположены вдоль продольной оси коллектора для прохода теплоносителя через секцию,
выход коллектора каждой предыдущей секции соединен с входом коллектора последующей секции соединительным коллектором. Секция конвектора имеет продольные боковые панели с верхней стороны переходящие в перпендикулярные им полочки во внутрь секции с образованием продольной щели, и расположенные между боковыми панелями ребра для увеличения площади теплопередачи, включающие основное и дополнительное ребро, имеющее Т-образный профиль, горизонтальная составляющая которого проходит вдоль продольной щели с зазором относительно внутренних поверхностей полочек, перпендикулярных боковым панелям. Установочные элементы расположенные по торцевым сторонам секции, выполнены в виде ножек, в верхней части которых имеются отверстия для установки их на коллекторах, соединенных между собой соединительным коллектором. В каждой секции используется один коллектор для прохода теплоносителя через секцию, что не обеспечивает равномерность распределения тепла по Для обеспечения высокой интенсивности теплообмена необходимо использование одновременно, по меньшей мере, двух секций, что приводит к большим габаритам всего конвектора.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении интенсивности теплообмена, снижении массы и габаритов конвектора.
Технический результат достигается тем, что в конвекторе для систем водяного отопления, состоящем, по меньшей мере, из одной секции, содержащей теплообменный элемент, имеющий продольные боковые панели и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи, установочные элементы, новым является то, что секция имеет, по меньшей мере, два коллектора для прохода теплоносителя через секцию, которые с одной стороны конвектора, подсоединены к коллектору подвода теплоносителя, а с другой стороны - к коллектору отвода теплоносителя.
Установочные элементы, расположены на входе и выходе конвектора, выполнены в виде полых ножек, внутри которых расположены коллекторы, соответственно, подвода и отвода теплоносителя, продольные оси которых перпендикулярны продольным осям коллекторов для прохода теплоносителя через секцию. Ножки имеют ромбовидную форму, одной гранью примыкают к торцевой стороне конвектора и крепятся к ней, а у их нижних вершин имеются фланцы с отверстиями для крепления конвектора, коллекторы подвода и, соответственно, отвода теплоносителя расположены в широкой части ножки.
В секции конвектора, содержащей теплообменный элемент, имеющий продольные боковые панели с верхней стороны переходящие в перпендикулярные им полочки во внутрь секции с образованием продольной щели и расположенные между боковыми панелями ребра для увеличения площади теплопередачи, включающие основное и дополнительное ребро, имеющее Т-образный профиль, горизонтальная составляющая которого проходит вдоль продольной щели с зазором относительно внутренних поверхностей полочек, перпендикулярных боковым панелям, новым является то, что секция имеет, по меньшей мере, два коллектора для прохода теплоносителя через секцию, расположенные у нижнего основания боковых панелей с их внутренней стороны и сопряженные с ними, основное ребро расположено вдоль продольных осей коллекторов, соединяет их и сопряжено с ними, при этом по всей длине основного ребра выполнены сквозные отверстия, вертикальная составляющая Т-образного профиля дополнительного ребра соединена с основным ребром по его продольной оси, а его горизонтальная составляющая параллельна ему.
Ширина горизонтальной составляющей Т-образного профиля дополнительного ребра больше ширины продольной щели, образованной полочками, перпендикулярными боковым панелям.
Коллекторы, подвода к секции и отвода от нее теплоносителя имеют, по меньшей мере, два отверстия с патрубками для герметичного соединения, по меньшей мере, к двум коллекторам для прохода теплоносителя через секцию.
В секции конвектора продольные боковые панели сопряжены с перпендикулярными к ним полочками по радиусу 8 мм с образованием продольной щели шириной 25 мм, боковые панели и основное ребро сопряжены с коллекторами для прохода теплоносителя через секцию по радиусам, соответственно, 1,3 и 2,5 мм, внутренний диаметр коллекторов для прохода теплоносителя через секцию равен 13 мм, толщина их стенок равна 3,0 мм, толщина основного ребра, вертикальной и горизонтальной составляющих Т-образного профиля дополнительного ребра равна, соответственно, 2,0 мм, 1,3 мм, и 1,0 мм, а ширина горизонтальной составляющей Т-образного профиля дополнительного ребра равна 30 мм, размер зазора между ней и полочками перпендикулярными боковым панелям равен 10 мм, при этом ширина, высота секции и расстояние от основного ребра до горизонтальной составляющей Т-образного профиля дополнительного ребра равны, соответственно, 64 мм, 70 мм и 59,7 мм.
Боковые панели в местах сопряжения с коллекторами для прохода теплоносителя через секцию имеют технологические утолщения.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1 - Фиг.3, где:
Фиг.1 - общий вид конвектора для водяного отопления.
Фиг.1а - увеличенный вид А фиг.1.
Фиг.2 - поперечное сечение теплообменного элемента секции.
Фиг.3 - установочный элемент (ножка).
Здесь: 1 - конвектор; 2 - секция конвектора; 3 - установочные элементы конвектора (ножки); 4 - коллекторы для прохода теплоносителя через секцию конвектора; 5 - коллекторы для подвода и, соответственно, отвода теплоносителя; 6 - теплообменный элемент; 7 - боковые панели; 8 - основное ребро; 9 - вертикальная составляющая дополнительного ребра;
10 - горизонтальная составляющая дополнительного ребра; 11 - полочки перпендикулярные боковым ребрам 7; 12 - сквозные отверстия в основном ребре; 13 - технологические утолщения; 14 - ребра жесткости ножек 3; 15 - патрубки для герметичного соединения с коллекторами 5; 16 - фланцы для крепления конвектора; 17 - отверстия для крепления конвектора.
Конвектор 1 для систем водяного отопления (фиг.1) выполнен горизонтальным, напольного исполнения, состоит, например, из двух секций 2, закрепленных на установочных элементах - ножках 3.
Секция конвектора содержит теплообменный элемент 6 (фиг.2), имеющий продольные боковые панели 7 и расположенные между ними ребра для увеличения площади теплопередачи. Секция имеет два коллектора 4 для прохода теплоносителя через секцию, которые подсоединены к коллекторам 5 для подвода и, соответственно, отвода теплоносителя.
Установочные элементы (фиг.3), расположены на его входе и выходе, выполнены в виде полых ножек 3 ромбовидной формы. Коллекторы 5 подвода и, соответственно, отвода теплоносителя расположены вдоль продольной оси ножек 3 в широкой части ножки. Продольные оси коллекторов 5 перпендикулярны продольным осям коллекторов 4 для прохода теплоносителя через секцию.
Одной гранью ножка 3 примыкает, к торцевой стороне конвектора и крепится к ней, а у нижней вершины ножки 3 имеется фланец 16 с отверстиями 17 для крепления конвектора, например, к полу. Для усиления конструкции в нижней части каждой ножки имеется ребро жесткости 14.
Теплообменный элемент 6 имеет продольные боковые панели 7 с верхней стороны переходящие в перпендикулярные им полочки 11 во внутрь секции с образованием продольной щели и расположенные между боковыми панелями ребра для увеличения площади теплопередачи, включающие основное 8 и дополнительное ребро, имеющее Т-образный профиль, горизонтальная составляющая 10 которого проходит вдоль
продольной щели с зазором относительно внутренних поверхностей полочек 11, перпендикулярных боковым панелям 7. Секция имеет два коллектора 4 для прохода теплоносителя через секцию, расположенные у нижнего основания боковых панелей 7 с их внутренней стороны и сопряженные с ними. Основное ребро 8 расположено вдоль продольных осей коллекторов 4, соединяет их и сопряжено с ними, при этом по всей длине основного ребра 8 выполнены сквозные отверстия 12. Вертикальная составляющая 9 Т-образного профиля дополнительного ребра соединена с основным ребром 8 по его продольной оси, а его горизонтальная составляющая 10 параллельна ему.
Ширина горизонтальной составляющей 10 Т-образного профиля дополнительного ребра больше ширины продольной щели, образованной полочками 11, перпендикулярными боковым панелям 7.
Коллекторы 5, подвода к секции и отвода от нее теплоносителя имеют по два отверстия с патрубками 15 (фиг.1a) для герметичного соединения к двум коллекторам 4 для прохода теплоносителя через секцию.
В секции конвектора продольные боковые панели 7 сопряжены с перпендикулярными к ним полочками 11 по радиусу 8 мм с образованием продольной щели шириной 25 мм, боковые панели 7 и основное ребро 8 сопряжены с коллекторами 4 для прохода теплоносителя через секцию по радиусам, соответственно, 1,3 и 2,5 мм, внутренний диаметр коллекторов 4 для прохода теплоносителя через секцию равен 13 мм, толщина их стенок равна 3,0 мм, толщина основного ребра 8, вертикальной 9 и горизонтальной 10 составляющих Т-образного профиля дополнительного ребра равна, соответственно, 2,0 мм, 1,3 мм, и 1,0 мм, а ширина горизонтальной составляющей 10 Т-образного профиля дополнительного ребра равна 30 мм, размер зазора между ней и полочками 11 перпендикулярными боковым панелям равен 10 мм, при этом ширина, высота секции и расстояние от основного ребра 8 до горизонтальной составляющей 10 Т-образного
профиля дополнительного ребра равны, соответственно, 64 мм, 70 мм и 59,7 мм.
Боковые панели 7 в местах сопряжения с коллекторами 4 для прохода теплоносителя через секцию имеют технологические утолщения 13 для повышения прочности конструкции.
В коллекторы 4 поступает горячий теплоноситель - вода, нагревая теплообменный элемент 6. За счет конвекции воздух, поступающий в теплообменный элемент 6 через отверстия 12 в основных ребрах 8, нагревается и через зазор между горизонтальной составляющей 10 дополнительного ребра и внутренними поверхностями полочек 11 выходит через щель между этими полочками. Наличие, по меньшей мере, двух коллекторов 4 для прохода теплоносителя через одну или более секций конвектора и параллельное направление теплоносителя по ним позволяет более равномерно распределить тепло по секции, увеличить интенсивность теплообмена.
За счет выполнения теплообменного элемента 6 в виде системы разветвленных ребер определенной конфигурации и размеров повышается эффективность теплообмена при уменьшении габаритных размеров. Выполнение горизонтальной составляющей 10 Т-образного профиля шириной больше ширины продольной щели повышает надежность и эффективность работы конвектора, за счет предотвращения загрязнения его внутренней поверхности. Горизонтальное расположение конвектора, позволяет удобно располагать его в зависимости от габаритных размеров обогреваемого помещения и заданных условий его обогрева
Расположение коллекторов 5 подвода и отвода теплоносителя внутри установочных элементов - ножек 3, а также конфигурация ножек 3, делают конвектор более компактным и удобным в эксплуатации.
За счет выполнения теплообменного элемента 6 в виде системы разветвленных ребер определенной конфигурации и размеров увеличивается поверхность теплообмена, что приводит к росту теплового
потока от него и повышению интенсивности теплообмена при уменьшении габаритных размеров. Кроме того, четкая геометрическая конфигурация ребер позволяет упростить конструкцию теплообменной поверхности и, следовательно, упростить технологию изготовления радиатора, что приведет к снижению затрат на изготовление радиатора.
Конфигурация теплообменного элемента 6 и размеры ребер определены расчетным путем и подтверждены экспериментально в результате выполнения научно-исследовательской работы между Казанским государственным техническим университетом им. А.Н.Туполева и ООО «Научно-производственная фирма «Энергия и эффективность», г.Казань, где подготовлено производство для выпуска отопительных радиаторов для отопления различных закрытых помещений (жилые дома, офисы, торгово-выставочные площади и т.п.). Данное изделие предназначено для работы в системах водяного отопления с температурой теплоносителя до +105°С.