Спосіб керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор і радіатор для здійснення цього способу

Реферат: Винахід стосується способу керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор та опалювального радіатора відповідно. Керування потоком теплоносія відбувається через багаторядний радіатор, зокрема через блок нагрівальних пластин, що пропускають теплоносій, із вхідним патрубком (2) і вихідним патрубком (3) для теплоносія, з першою нагрівальною пластиною (4), спрямованою в опалювальне приміщення/простір, і щонайменше з однією нагрівальною пластиною (5), розташованою за зазначеною пластиною. При цьому теплоносій із загального вхідного патрубка (2) вибірково розподіляють в окремі нагрівальні пластини (4, 5), після чого потоки рециркулюючого теплоносія поєднують в один загальний вихідний потік з паралельних окремих вихідних потоків, спрямований до загального вихідного патрубка (3). Тоді як опалювальний радіатор оснащений дросельними або відсічними пристроями (17, 19), що розташовані щонайменше в одному із взаємно розділених каналів (12, 13). UA 114720 C2 (12) UA 114720 C2 UA 114720 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки винаходу Даний винахід відноситься до способу керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор, зокрема через блок нагрівальних пластин із вхідним патрубком і впускною арматурою теплоносія, де перша нагрівальна пластина, що пропускає теплоносій, спрямована в опалювальне приміщення/простір, і щонайменше одна нагрівальна пластина, розташована за зазначеною першою пластиною, призначена для зменшення потоку теплоносія для обмеження або керування тепловіддачею, а також до багаторядного радіатора для забезпечення керованого потоку теплоносія, зокрема, за пп. 1 і 2 формули винаходу. Попередній рівень техніки На сьогоднішній день радіатори, зокрема блоки нагрівальних пластин, виготовляють у вигляді одно- або багаторядних блоків, усередині яких забезпечують простір для потоку теплоносія, яким зазвичай є вода. Теплоносій подається в окремі нагрівальні пластини із вхідного патрубка через приточні отвори й утікає завжди симетрично в кожну з нагрівальних пластин, тобто з однаковою кількістю у всіх нагрівальних пластинах, або несиметрично, зазвичай переважно в першу з нагрівальних пластин, спрямовану в опалювальне приміщення, за допомогою системи розподілу потоку, наприклад різних перегородок, але при цьому керувати співвідношенням потоків, що розподіляються по окремих нагрівальних пластинах, або закрити відповідний вхідний патрубок і т.д. неможливо. Більше того, внутрішні простори нагрівальних пластин або інших аналогічних радіаторів завжди гідравлічно з'єднані один з одним, так що керувати потоком теплоносія через одну нагрівальну пластину, не впливаючи на потік теплоносія через другу або наступну нагрівальну пластину відомих гідравлічно з'єднаних один з одним багаторядних опалювальних радіаторів, неможливо. Один приклад підходу, згідно з яким віддають перевагу більш високій тепловіддачі передньої нагрівальної пластини багаторядного опалювального радіатора, спрямованої в опалювальне приміщення, відомий з опублікованої заявки на патент (CZ PV 1998-2158), відповідно до якого у відповідному дворядному або багаторядному опалювальному радіаторі переважно виконують один вхідний патрубок, з'єднаний тільки з передньою нагрівальною пластиною, спрямованою в опалювальне приміщення. Теплоносій, що протікає через цей вхідний патрубок, розподіляється уздовж верхнього краю передньої нагрівальної пластини й по підвідних каналах, з відповідними розмірами, розташованими перпендикулярно цьому краю й переважно на однаковій відстані один від одного в передній області, спрямованій в опалювальне приміщення. Незалежно від того, чи працює радіатор при повному або частковому навантаженні, теплоносій, таким чином, головним чином подається в передню нагрівальну пластину, а потім в інші нагрівальні пластини багаторядного опалювального радіатора. Відповідно, передня пластина радіатора буде тепліше, тим самим створюючи більш приємне відчуття при дотику в порівнянні з існуючими системами. Переважно такий переважний ефект підсилюється за рахунок того, що передня сторона нагрівальної пластини характеризується більш високим коефіцієнтом тепловиділення. Для полегшення потоку теплоносія від передньої нагрівальної пластини в щонайменше одну нагрівальну пластину або аналогічний елемент, розташований за нею, у системі надана щонайменше одна сполучна трубка або, можливо, випускний патрубок, і зазначений елемент переважно розташований в області нижнього переднього кута нагрівальної пластини радіатора, звідки далі охолоджений теплоносій протікає в нижню частину другої нагрівальної пластини, розташованої за нею, або, можливо, у наступну пластину багаторядного опалювального радіатора. У цій другій нагрівальній пластині теплоносій спочатку подається нагору до верхнього поздовжнього краю другої або, можливо, наступної нагрівальної пластини, де рідина знову направляється через наданий верхній розподільний канал, а потім вона через перпендикулярно прикріплені проточні канали подається в область другого нижнього кута за допомогою приєднаного вихідного патрубка. Однак передбачається, що теплоносій передає більшу частину свого тепла зазначеній передній нагрівальній пластині, надходячи при цьому в другу або наступні нагрівальні пластини вже частково охолодженим, забезпечуючи в такий спосіб знижену тепловіддачу. Очевидним недоліком такого компонування є те, що регулюванням зниженої тепловіддачі другої або наступних нагрівальних пластин радіатора багаторядної опалювальної установки, неможливо керувати. Інший недолік такого рішення полягає в тому, що в порівнянні зі стандартними рішеннями багаторядних опалювальних радіаторів, в яких гарячий теплоносій однаково протікає у всіх нагрівальних пластинах, які повинні охолоджуватися, теплопродуктивність усього опалювального пластинчастого радіатора в цілому менше, оскільки гарячий теплоносій втікає спочатку в передню нагрівальну пластину, тоді як у другу й у наступні 1 UA 114720 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нагрівальні пластини подається вже охолоджений теплоносій, тим самим знижуючи тепловіддачу другої й, можливо, наступних нагрівальних пластин. Сутність винаходу Метою даного винаходу є вдосконалення способу керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор, особливо через опалювальний пластинчастий радіатор, що містить вхідний і вихідний патрубки теплоносія, з першою нагрівальною пластиною, що пропускає теплоносій, спрямованою в опалювальне приміщення/простір, та із щонайменше однією наступною нагрівальною пластиною, розташованою в ряд за нею й призначеною для зменшення потоку теплоносія для скорочення або керування тепловою потужністю, де поставлена завдання досягається за допомогою винаходу, який відрізняється тим, що теплоносій, що подається через загальний вхідний патрубок, вільно розподіляється по окремих нагрівальних пластинах, а потім рідина вертається через окремі зливальні з'єднувачі для вибіркового об'єднання в один вихідний потік, що виходить через вихідний патрубок. Спосіб керування потоком теплоносія згідно із даним винаходом забезпечує перевагу, яка полягає в тому, що відношення окремих вихідних потоків теплоносія від окремих нагрівальних пластин можна змінювати шляхом вибіркового об'єднання в діапазоні від 0 до 100 %, або навпаки. Крім того, переважним виявляється те, що вихідні потоки рециркулюючого теплоносія від всіх нагрівальних пластин можуть бути повністю перекриті за допомогою зазначеного вибіркового об'єднання. З урахуванням зовнішніх умов, що превалюють в опалювальних приміщеннях, а також кількості теплової енергії в опалювальній системі, особливо переважним є те, що вибіркове об'єднання вихідного потоку рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин може бути встановлене із заданим відношенням, або що вибіркове об'єднання вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин може бути встановлене окремо або за допомогою керування за допомогою змінного відношення. Відповідно до винаходу переважним є те, що спосіб керування потоком можна здійснювати без використання спеціальних засобів для будь-якого відомого багаторядного радіатора, що складається щонайменше із двох рядів нагрівальних секцій, розташованих одна за одною, зокрема, нагрівальних пластин, оснащених верхніми розподільними каналами й нижніми збірними каналами, з'єднаними один з одним системою вертикальних каналів, і розподільними каналами в кожному куті, які з'єднані один з одним арматурою подачі, яка є глухою, крім однієї впускної арматури на вхідному патрубку, при цьому арматура подачі загального вихідного патрубка оснащена центральною розділовою перегородкою для розділення й спрямування окремих вихідних потоків рециркулюючого теплоносія з окремих нагрівальних пластин у взаємно розділені канали додаткового корпуса пристроїв вибіркового об'єднання вихідних потоків у загальний вихідний патрубок. Принцип дії пристрою вибіркового об'єднання переважно заснований на принципі дроселювання потоку, і при цьому достатньо розташування дросельних або закриваючих пристроїв для ручної або механічної керованої зміни гідравлічного опору навколо щонайменше одного із взаємно розділених каналів корпуса пристрою вибіркового об'єднання. Конструкція багаторядного радіатора відповідно до винаходу не обмежує звичайне обладнання такого радіатора, наприклад, центральний керуючий клапан розташований послідовно із вхідним патрубком і впускною арматурою для розподілу теплоносія по всіх нагрівальних пластинах і т.д. Докладний опис графічних матеріалів Інші переваги й ефекти винаходу стануть зрозумілими із прикладених графічних матеріалів, на яких: на фіг. 1 схематично показаний дворядний радіатор із вхідним потоком теплоносія із впускної арматури у систему радіатора й окремим потоком теплоносія, що протікає між не з'єднаними гідравлічно одна з одною окремими пластинами радіатора, і їх розділений вихідний потік через випускну арматуру у взаємно розділені канали пристрою вибіркового об'єднання на вихідному патрубку, на фіг. 2 схематично показана конструкція розділової перегородки у випускній арматурі, що ілюструє безперервне розділення вихідних потоків теплоносія в корпусі пристрою вибіркового об'єднання (виділено штрихуванням) у запірній арматурі перед вихідним патрубком, на фіг. 3 показаний горизонтальний розріз дворядного радіатора, виконаний від верхніх розподільних каналів із впускною арматурою (ліворуч) і нижніх розподільних каналів з випускною арматурою (праворуч), оснащений розділовою перегородкою для розділення окремих вихідних потоків рециркулюючого теплоносія з окремих нагрівальних пластин або їхніх 2 UA 114720 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 груп у взаємно розділені канали додаткового корпуса пристрою вибіркового об'єднання вихідних потоків зазначених окремих вихідних потоків, на фіг. 4 показаний поперечний переріз глухого випускного отвору або випускної арматури, у випадку застосування, на фіг. 5 схематично показаний багаторядний радіатор, що ілюструє вхідний потік теплоносія від впускної арматури системи радіатора, із вхідним потоком теплоносія, спрямованим до інших нагрівальних пластин за допомогою розпірних труб, що пропускають теплоносій, причому деякі з них можуть бути глухими, і т.д., на фіг. 6 схематично показаний дворядний радіатор, що ілюструє вхідний потік теплоносія від впускної арматури у систему радіатора та окремі потоки теплоносія між не з'єднаними взаємно й гідравлічно нагрівальними пластинами, і їх взаємно розділений вихідний потік через випускну арматуру у взаємно розділені канали пристрою вибіркового об'єднання на вихідному патрубку, причому вибірковим об'єднанням вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин можна керувати відповідно до заданого змінного відношення, потрібного користувачеві, або автоматично залежно від зовнішньої температури або інших умов за допомогою виконавчого механізму з відповідним датчиком або терморегулюючою головкою, на фіг. 7 схематично показаний дворядний радіатор, що ілюструє вхідний потік теплоносія зі зворотним ланцюгом елементів вхідного потоку й вихідного потоку теплоносія, через які теплоносій вибірково розподіляється пристроєм вибіркового розділення, що встановлений у впускній арматурі, оснащеній із цією метою розділовою перегородкою, а випускна арматура, що з'єднує кожний окремий вихідний потік від нагрівальних пластин, з'єднана з випускним отвором до вихідного патрубка через запірну арматуру, на фіг. 7a показаний збільшений схематичний вид послідовного з'єднання корпусів пристрою об'єднання/розділення з керуючим клапаном на вхідному патрубку, на фіг. 8 схематично показаний дворядний опалювальний радіатор, до якого знизу приєднана нагрівальна система за допомогою звичайної групи клапанів, що ілюструє протікання вхідного потоку теплоносія у впускну арматуру й факультативно встановлюваний корпус пристрою об'єднання/розділення, на фіг. 9 показаний поздовжній переріз ілюстративної конструкції простого двоканального роздільника із дросельною заслінкою, з'єднаною з випускною арматурою з розділовою перегородкою, на фіг. 10 показаний поперечний переріз корпуса пристрою розділення, виконаний паралельно дросельній заслінці. Приклади здійснення способу керування потоком Спосіб керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор 1, зокрема багаторядний блок нагрівальних пластин, із вхідним патрубком 2 і вихідним патрубком 3 для теплоносія з першою нагрівальною пластиною 4, спрямованою в опалювальне приміщення (простір) і щонайменше з однією наступною нагрівальною пластиною 5, розташованою в ряд за нею й призначеною для зниження потоку теплоносія для обмеження або керування тепловіддачею, показаний за допомогою декількох схематичних відображень альтернативних компонувань багаторядного радіатора 1, що містить, наприклад, щонайменше два ряди відомих нагрівальних пластин 4, 5, розташованих один за одним і оснащених усередині верхніми розподільними каналами 6 і нижніми збірними каналами 7, з'єднаними один з одним системою вертикальних каналів, що тут не показана. Як показано в якості прикладу на зазначених фігурах, зокрема на фіг. 1, 5, 6 і 8, нагрівальні пластини 4, 5 опалювального радіатора 4 жорстко з'єднані одна з одною у кутах у верхніх розподільних каналах 6 і нижніх збірних каналах 7 за допомогою розпірних втулок 8, які, однак, є глухими, на відміну від звичайних і добре відомих арматур, виділених на фігурах штрихуванням, за винятком впускної арматури 9 на вхідному патрубку 2 теплоносія, причому необхідна випускна арматура 10 для загального вихідного патрубка 3 охолодженого теплоносія оснащена розділовою перегородкою 11 (заштрихована) для розділення окремого вихідного потоку рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин 4, 5 або їхніх груп в окремі канали 12, 13 додаткового корпуса пристрою 14 вибіркового об'єднання зазначених окремих вихідних потоків. Потім корпус пристрою 14 вибіркового об'єднання з'єднують або прямо, або через запірну арматуру 15 із загальним вихідним патрубком 3. Заглушки зазначених розпірних втулок 8 виконуються або виробником, або їх додатково оснащують різними гнучкими перегородками 16, і т.д., і щонайменше одну з них оснащують вентиляційним клапаном (не показаний). Пропоноване компонування радіатора 1 показує, що також показано на фіг. 7, що вхідний і вихідний ланцюг теплоносія можуть бути розташовані у взаємно протилежних положеннях, а 3 UA 114720 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 саме, теплоносій вибірково розподілений пристроєм 14 вибіркового об'єднання за допомогою розділової функції, передбаченої у впускній арматурі 9, оснащеній для цієї мети розділовою перегородкою 11, причому випускна арматура 10, що з'єднує один з одним окремі вихідні потоки від нагрівальних пластин 4, 5, пропускає вихідний потік через запірну арматуру 15 до вихідного патрубка 3. Перед пристроєм 14 об'єднання, що діє тепер як пристрій вибіркового розділення, може бути розташований звичайний керуючий клапан 20 (фіг. 7a), або ж пристрій 14 об'єднання й керуючий клапан 20 можуть бути об'єднані з утворенням єдиного пристрою 25. У випадку трьох- або чотирирядної конструкції нагрівальних пластин 4, 5, розташованих у ряд одна за одною, групи, утворені кожною другою нагрівальною пластиною 5, механічно й гідравлічно з'єднані в кутах верхніх і нижніх розподільних каналів 6, 7, використовуючи, наприклад, розпірні труби 16, причому деякі з них є глухими відповідно до наведеного вище опису базового компонування багаторядного радіатора 1, і т.д. Як було зазначено вище, корпус пристрою 14 вибіркового об'єднання виконаний двоканальним, і залежно від широкої розмаїтості його виконань один з каналів 12 може бути оснащений або тільки однією простою дросельною перегородкою 17, у якій виконані різні задані дросельні отвори 18, або розташованими різними способами дросельними або закриваючими пристроями 19, що пропускають теплоносій (докладно не показані), розташованими в обох каналах 12, 13 і окремо один від одного, наприклад поворотні або золотникові клапани, дросельні гвинти, клапанні штифти і т.д., які заздалегідь установлені виробником, і ручне або механічне керування або установка яких може бути здійснена тільки після установки багаторядного радіатора 1 у нагрівальній системі для досягнення необхідної зміни гідравлічного опору окремих каналів 12, 13 пристрою 14 вибіркового об'єднання, отже, гідравлічного опору нагрівальних пластин 4, 5 або їхніх груп для теплоносія, що входить у систему багаторядного радіатора 1 через впускну арматуру 9 на вхідному патрубку 2, зазвичай оснащену відсічним або керуючим клапаном 20. Як видно з описаного приклада фізичного компонування багаторядного радіатора 1 зі згаданими в загальному допоміжними елементами, очевидно, що теплоносій із загального вхідного патрубка 2 розподіляється в цілому без обмежень в окремих нагрівальних пластинах 4, 5 багаторядного опалювального радіатора 1, після чого потоки теплоносія, які вертаються від паралельних окремих вихідних потоків, вибірково поєднуються в один вихідний потік перед загальним вихідним патрубком 3, причому, зокрема, забезпечується, що щонайменше на одній нагрівальній пластині 5, установленій в ряд за першою нагрівальною пластиною 4, що пропускає теплоносій, спрямованою в опалювальне приміщення або простір, відбувається передбачене зниження потоку теплоносія, що проходить, одночасно знижуючи теплову потужність, і навпаки, і т.д. Спосіб керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор 1, зокрема блок нагрівальних пластин, згідно із даним винаходом за рахунок ускладненої конструкції й факультативного пристрою 14 вибіркового об'єднання забезпечує те, що відношення окремих вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин 4, 5 можна змінювати шляхом вибіркового об'єднання в діапазоні від 0 до 100 %, або навпаки. Вибіркове об'єднання відповідно до обраної конструкції пристрою 14 вибіркового об'єднання можна повністю припинити, так що вихідні потоки теплоносія, який рециркулює від всіх нагрівальних пластин 4, 5, будуть повністю перекриті, тим самим задовольняючи вимозі оснащення радіаторів 1 розташованою внизу запірною арматурою 15. Зазначене вибіркове об'єднання вихідних потоків теплоносія, що рециркулює від окремих нагрівальних пластин 4, 5, задається виробником у заданому відношенні, або альтернативно вибіркове об'єднання вихідних потоків теплоносія, що рециркулює від окремих нагрівальних пластин 4, 5, задається або окремо керується за допомогою змінного відношення, потрібного користувачеві, або автоматично залежно від зовнішньої температури або інших умов, наприклад, використання виконавчого механізму 21 з відповідним датчиком 22 (фіг. 6), і т.д. Вибіркове об'єднання вихідних потоків рециркулюючого теплоносія за рахунок конструкції пристрою 14 вибіркового об'єднання/розділення не передбачає, що радіатор 1, оснащений таким пристроєм, призначений для класичного верхнього приєднання до нагрівальної системи, або що він оснащений так званим нижнім з'єднанням 23 (фіг. 8), де в нижньому центральному з'єднанні використовується відомий комплект 24 клапанів (не показаний) і т.д. Конструкція наведеного в якості прикладу компонування досить простого двоканального пристрою 14 розділення, з'єднаного з випускною арматурою 10 з розділовою перегородкою 11, показана на фіг. 9, 10. Дросельна перегородка 17 із заданим діаметром дросельного отвору 18 розташована, щонайменше, в одному з паралельних каналів 12, 13. 60 4 UA 114720 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 1. Спосіб керування потоком теплоносія через багаторядний радіатор, зокрема через блок нагрівальних пластин, що пропускають теплоносій, із вхідним патрубком (2) і вихідним патрубком (3) для теплоносія, з першою нагрівальною пластиною (4), спрямованою в опалювальне приміщення/простір, і щонайменше з однією нагрівальною пластиною (5), розташованою за зазначеною пластиною, який відрізняється тим, що теплоносій із загального вхідного патрубка (2) вибірково розподіляють в окремі нагрівальні пластини (4, 5), після чого потоки рециркулюючого теплоносія поєднують в один загальний вихідний потік з паралельних окремих вихідних потоків, спрямований до загального вихідного патрубка (3). 2. Спосіб керування потоком теплоносія за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що відношення окремих вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин (4, 5) змінюють за допомогою вибіркового об'єднання до 100 % або навпаки. 3. Спосіб керування потоком теплоносія за п. 1, який відрізняється тим, що вибіркове об'єднання вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин (4, 5) встановлюють із заданим взаємним відношенням. 4. Спосіб керування потоком теплоносія за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що вибіркове розділення вхідного потоку або об'єднання вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин (4, 5) задають окремо для кожного потоку або їм керують за допомогою змінного відношення окремих вихідних потоків рециркулюючого теплоносія від окремих нагрівальних пластин (4, 5). 5. Опалювальний радіатор для здійснення способу за п. 1, причому радіатор складається із щонайменше двох рядів нагрівальних пластин (4, 5), розташованих один за одним і оснащених верхніми розподільними каналами (6) і нижніми збірними каналами (7), з'єднаними один з одним системою вертикальних каналів і оснащеними взаємно з'єднаними розпірними втулками (8), встановленими поряд із кутами, що утворюють нагрівальні пластини (4, 5), який відрізняється тим, що вони є глухими, окрім однієї впускної арматури (9) на вхідному патрубку (2), і випускна арматура (10) для загального вихідного патрубка (3) оснащена центральною розділовою перегородкою (11), призначеною для розділення окремих вихідних потоків теплоносія, що рециркулює від окремих нагрівальних пластин (4, 5) у взаємно розділені канали (12, 13) додаткового корпуса пристрою (14) вибіркового об'єднання вихідних потоків, з'єднаного із загальним вихідним патрубком (3), при цьому дросельні або відсічні пристрої (17, 19) розташовані щонайменше в одному із взаємно розділених каналів (12, 13). 6. Опалювальний радіатор за п. 5, який відрізняється тим, що керуючий клапан (20) розташований послідовно із вхідним патрубком (2) і впускною арматурою (9) для розподілу теплоносія в усі нагрівальні пластини (4, 5). 7. Опалювальний радіатор за п. 5, який відрізняється тим, що корпус пристрою (14) вибіркового об'єднання та корпус керуючого клапана (20) вбудовані разом в один пристрій (25). 5 UA 114720 C2 6 UA 114720 C2 7 UA 114720 C2 8 UA 114720 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9