Спосіб опалення приміщення

Реферат: Спосіб опалення приміщення, яке має щонайменше одну зовнішню стіну й щонайменше один віконний проріз, включає розміщення в приміщенні опалювального конвекційного пристрою у вигляді радіатора, з'єднання його із трубопроводами, заповненими теплоносієм, з можливістю циркуляції теплоносія від нагрівального пристрою до опалювального конвекційного пристрою. Опалювальний конвекційний пристрій розміщують біля стіни, що є протилежною стосовно зовнішньої стіни з віконним прорізом. При цьому за допомогою опалювального конвекційного пристрою формують фронт підігрітого повітряного потоку і переміщують його у бік зовнішньої стіни з віконним прорізом, причому підігрітим повітряним потоком блокують переміщення зустрічного фронту охолодженого повітря, сформованого зовнішньою стіною з віконним прорізом. UA 107349 U (54) СПОСІБ ОПАЛЕННЯ ПРИМІЩЕННЯ UA 107349 U UA 107349 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до цивільного й промислового будівництва і може бути використана при проектуванні системи опалення в закритих приміщеннях різного типу, призначених для забезпечення комфортної температури повітря на період зниження температури в осіннє-зимовий період. Корисна модель може бути використана при будівництві нових споруджень і будинків або їх реконструкції, яка виникла при експлуатації протягом тривалого часу. При використанні корисної моделі може бути використана без істотної реконструкції існуюча система теплопостачання. Відомий спосіб опалення приміщень шляхом розміщення у підлозі випромінюючих теплопристроїв. Як випромінюючі пристрої застосовуються трубчасті елементи, у яких циркулює попередньо нагріта рідина. Також можуть застосовуватися нагрівальні елементи, температура яких забезпечується за рахунок підключення до електричної мережі. Температура нагрівання елементів контролюється системою автоматичного керування, робота якої реалізується за допомогою контрольних датчиків, розміщених за заданою схемою. Недоліком відомого способу обігріву приміщення є те, що розташування нагрівальних елементів у підлозі пов'язано з істотними витратами і може здійснюватися при будівництві або суттєвій реконструкції спорудження. Нагрівальний елемент розташовано усередині масиву підлоги, тому значна кількість теплової енергії непродуктивно поглинається масивом підлоги, виконаної з бетону або цементного розчину. При використанні відомого способу очікуваний ефект нагрівання приміщення досягається тільки після того, як нагріється масив підлоги до необхідної температури. Ефективність використання відомого способу пов'язана зі значними енергетичними витратами, тому він може бути застосований у приміщеннях обмеженої площі. Застосування відомого способу у виробничих приміщеннях або житлових приміщеннях значної площі економічно недоцільно через значні витрати на енергоносії і низький коефіцієнт корисної дії пристрою, який реалізує спосіб. Відомий спосіб опалення приміщень, при реалізації якого для опалення використовують поверхні, які підігрівають; підвіконня і вертикальні бічні укоси віконних ніш, а також пороги й вертикальні бічні укоси дверних ніш. Температуру лицьових поверхонь обігрівачів вибирають з урахуванням того, щоб інфрачервоне випромінювання, яке створюється ними, здійснювалося з максимальною інтенсивністю у відповідній області максимальної ефективності теплового обміну організму людини з навколишнім середовищем. Для підвищення інтенсивності інфрачервоного випромінювання й створення необхідного дизайну лицьові поверхні обігрівачів облицьовують природним або штучним каменем, а також керамічною плиткою. Виходячи з цілей відомого способу, у результаті нагрівання повітря підвіконнями, вертикальними бічними укосами віконних ніш у віконній ніші утворюється теплоізолюючий екран, який складається із сухого повітря з підвищеною точкою роси й низкою теплопровідністю, у якому практично відсутні конвективні потоки помітної інтенсивності. Недоліком відомого способу є те, що розміщення нагрівальних елементів безпосередньо в зоні формування холодного потоку повітря призводить до інтенсивного теплообміну з теплим повітрям, у результаті якого останній губить первісну температуру. Непродуктивне зниження температури підігрітого повітря призводить до погіршення економічних показників обігріву приміщення. Крім цього, передбачене в способі місце розміщення нагрівальних елементів приводить до значних витрат на будівництво й реконструкцію будинків і споруджень. Відомий спосіб опалення приміщень за рахунок безградієнтного розподілу теплової енергії по висоті приміщення, здійснюваного при змішуванні в ежекторі гарячого повітря від теплогенератора з холодним повітрям. Відповідно до відомого способу, підсмоктування холодного повітря здійснюють з нижньої точки приміщення за допомогою ежектора, у якому використовується частина швидкісного напору вентилятора теплогенератора. Коефіцієнт ежекції ежектора підбирається розрахунковим методом так, щоб температура суміші ежектованого й ежекційного потоків повітря була у відповідності з вимогами техзавдання або санітарних норм для даного типу приміщення. Спосіб опалення приміщення здійснюється в такий спосіб. Припливне повітря, підігріте у теплогенераторі, проходить по повітропроводу до розподільного патрубка і далі надходить в ежектор. При цьому холодне повітря, що ежектується, підсачується ежектором з нижньої точки приміщення (для цього використовується частина швидкісного напору вентилятора теплогенератора) і через конфузор надходить у змішувальну камеру, де, змішуючись із гарячим повітрям, досягається високий ступінь вирівнювання полів швидкостей повітряної суміші потоку 1 UA 107349 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 й температури повітря. Після цього змішаний потік повітря через дифузор виходить назовні, зменшуючи швидкість і розширюючись, збільшує площу контакту з навколишнім повітрям, де відбувається подальше усереднення теплової енергії. Внаслідок цього створюється рівномірне температурне поле по висоті приміщення із заданою температурою і забезпечуються комфортні умови праці в робочій зоні. Нагрівання повітря в теплогенераторі здійснюють за допомогою теплоносія або електричної енергії (Патент Росії на винахід № 2202074). Недоліком відомого способу є те, що для його реалізації необхідно створення складного потоку теплоносія, що розподіляється за допомогою системи ежекторів. Відомий спосіб вимагає значних матеріальних і трудових витрат і може бути реалізований для приміщень обмеженої площі. Істотним недоліком відомого способу є те, що його можна використовувати, в основному, при будівництві приміщення або його істотній реконструкції. Крім цього, пристрій, що реалізує спосіб, вимагає періодичного обслуговування, що вимагає додаткових витрат і робить ненадійною систему опалення. Крім конструктивної й експлуатаційної ненадійності пристрою, що реалізує спосіб, істотним є те, що спосіб не забезпечує формування фронту теплового потоку, який забезпечує максимальну температурну комфортність у приміщенні. Потік теплоносія в способі формується в безпосередній близькості від зовнішньої стіни приміщення, при цьому як правило, зовнішня стіна приміщення має віконний проріз. Формування потоку теплоносія навколо зовнішньої стіни приміщення різко знижує в цілому ефективність опалення приміщення. Це викликано тим, що необхідна значна кількість теплової енергії, що витрачається на підвищення рівня температури охолодженого повітря в приконтактній зоні із зовнішньою стіною й вікна, що мають недостатні теплоізолюючі параметри особливо в умовах низьких температур. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є спосіб опалення побутових і виробничих приміщень, які мають щонайменше одну зовнішню стіну і щонайменше один віконний проріз, що включає розміщення в приміщенні опалювального конвекційного пристрою радіатора, з'єднання його з трубопроводами заповненими теплоносієм з можливістю циркуляції теплоносія від нагрівального пристрою до опалювального конвекційного пристрою. Обігрів приміщення здійснюється за рахунок того, що тепловіддача забезпечується від радіаторів, які реалізують конвекційні процеси. Нагріте повітря переміщається від радіаторів, заповнюючи приміщення й піднімаючи температуру в ньому до необхідного рівня. Температурний режим регулюють за рахунок керування температурою теплоносія й площею тепловіддачі. Спосіб реалізує циркуляційну систему руху теплоносія. При такій системі підігрітий теплоносій, переміщуючись по трубах, надходить у радіатор, де віддаючи тепло навколишньому середовищу, частково прохолоджується. Охолоджений теплоносій від радіатора переміщується по трубах до джерела нагрівання, наприклад у вигляді казана і після нагрівання до необхідної температури надходить знову до радіаторів. Недоліком відомого способу є те, що при прийнятій системі опалення конвекційний елементрадіатор розташовують під віконним прорізом. Обігрів приміщення здійснюється за рахунок того, що охолоджене повітря надходить у приміщення від віконного прорізу й зовнішньої стіни й, змішується з нагрітим повітрям, що піднімається уверх за рахунок конвекції. При змішуванні, повітря з усередненою температурою надходить у простір приміщення недостатньо ефективно обігріваючи його. Такий спосіб обігріву приміщення нераціональний, тому що тепле повітря, переміщуючись по зовнішній стіні, сильно прохолоджується. При значних об'ємах приміщення необхідна висока температура теплоносія, яка повинна компенсувати зниження температури підігрітого повітря при змішуванні в зоні віконного прорізу й зовнішньої стіни, а також природного охолодження в процесі переміщення цього потоку до протилежної стіни. Відомий спосіб характеризується значними енерговитратами на підігрів теплоносія, що негативно позначається на економічних показниках обігріву приміщення. Реалізація способу для обігріву побутових і виробничих приміщень значної площі малоефективний з економічної точки зору. При реалізації відомого способу практично неможливо забезпечити рівномірний розподіл тепла по всьому об'ємі приміщення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу опалення приміщення за рахунок того, що конвекційні джерела опалення приміщення у вигляді радіаторів розміщають біля стіни, що є протилежною стосовно зовнішньої стіни з віконним прорізом. При роботі конвекційних джерел опалення формують фронт підігрітого повітря, що заповнює весь об'єм приміщення і блокує поширення охолодженого повітря від зовнішньої стіни з віконним прорізом. 2 UA 107349 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб опалення приміщення, яке має щонайменше одну зовнішню стіну й щонайменше один віконний проріз, що включає розміщення в приміщенні опалювального конвекційного пристрою, з'єднання його із трубопроводами, заповненими теплоносієм, з можливістю циркуляції цього теплоносія від нагрівального пристрою до опалювального конвекційного пристрою. Відповідно до корисної моделі, опалювальний конвекційний пристрій у вигляді радіатора розміщують біля стіни, що є протилежною стосовно зовнішньої стіни, обладнаної віконним прорізом. За допомогою опалювального конвекційного пристрою формують фронт підігрітого повітряного потоку й переміщують у його сторону зовнішньої стіни, обладнаної віконним прорізом. Підігрітим повітряним потоком блокують переміщення зустрічного фронту охолодженого повітря, сформованого зовнішньою стіною з віконним прорізом. При значному обсязі приміщення і низькій температурі навколишнього середовища, опалювальний конвекційний пристрій розміщують додатково біля стіни, площина якої перпендикулярна зовнішній стіні з віконним прорізом. Технічний результат від використання заявленої корисної моделі полягає в тому, що забезпечується повноцінний обігрів приміщення при мінімальних втратах теплової енергії. Спосіб забезпечує мінімізацію втрат енергії для підтримки необхідної температури. Спосіб попереджає різке охолодження підігрітого повітря, а значить і зниження витрат на обігрів приміщення. Спосіб характеризується низькими енерговитратами й може бути використаний для обігріву як виробничих, так і побутових приміщень практично необмеженого об'єму. До найбільш істотних переваг заявленої корисної моделі можна віднести наступне: спосіб може бути реалізований у приміщеннях будь-якого типу й призначення; спосіб може бути реалізований як при будівництві нових будинків і споруджень, при їх реконструкції, а також при проведенні поточних ремонтів, пов'язаних з експлуатацією діючої системи опалення; спосіб забезпечує зниження енерговитрат і пов'язаних з ними матеріальних витрат на обігрів приміщення навіть при низькій температурі навколишнього середовища; для реалізації способу може бути використане устаткування, що традиційно використовується для опалення приміщень; для реалізації способу немає необхідності додаткових витрат для монтажу системи опалення; спосіб забезпечує формування фронту теплового потоку, що не дає поширюватися холодному повітрю по всьому обсязі приміщення; спосіб забезпечує ефективний обігрів приміщення конвекційними опалювальними приладами без застосування додаткових засобів для активізації теплових потоків. Спосіб реалізується таким чином. Спосіб може бути реалізований у приміщеннях різного призначення, у яких є щонайменше одна зовнішня стіна й щонайменше один віконний проріз. У цих приміщеннях встановлюють конвекційний опалювальний пристрій у вигляді радіатора. Залежно від температурного режиму, призначення приміщення і його корисного об'єму встановлюють радіатори необхідної площі тепловіддачі. Опалювальні конвекційні пристрої за допомогою патрубків з'єднують із центральним джерелом теплової енергії, за допомогою якого нагрівають теплоносій, яким заповнюють патрубки й радіатори. У вигляді теплоносія може використовуватися вода зі спеціальними присадками або, при необхідності, незамерзаюча рідина, застосування якої виправдовується ймовірністю відключення опалення при значних негативних температурах. Опалювальний конвекційний пристрій - радіатори розміщують біля стіни, що є протилежною стосовно зовнішньої стіни з віконним прорізом. При нагріванні опалювального пристрою конвекційні потоки формують фронт підігрітого повітряного потоку, що, піднімаючись нагору, заповнює приміщення й одночасно переміщається у бік зовнішньої стіни з віконним прорізом. Фронт теплого повітря, дійшовши до протилежної стіни, притискає холодний фронт повітря, утворений зовнішньою стіною. Підігрітим повітряним потоком блокують переміщення зустрічного фронту охолодженого повітря, сформованого зовнішньою стіною з віконним прорізом, і попереджають його поширення по всьому об'єму приміщення. У віконному прорізі мінімальна турбулентна циркуляція теплих і холодного повітряних потоків, тому ймовірність запотівання скла у віконному прорізі мінімальна. При істотно низьких температурах недостатньо розміщення конвекційного джерела опалення навколо стіни, що протилежна зовнішній стіні з віконним прорізом. Рішенням задачі є 3 UA 107349 U 5 10 15 20 25 те, що опалювальний конвекційний пристрій розміщують біля стіни, площина якої перпендикулярна до зовнішньої стіни з віконним прорізом. Цим забезпечується формування додаткового фронту підігрітого повітря, що забезпечує необхідну температуру всередині приміщення при негативних температурах на необмежений період часу. Експериментальні й дослідно-промислові дослідження показали, що реалізація способу забезпечує зниження енерговитрат на опалення приміщення й, відповідно, витрат на забезпечення комфортної температури в приміщенні в широкому діапазоні низьких температур, властивих регіону, у якому здійснюється реалізація способу. Дослідження показали, що спосіб може бути успішно використаний у приміщеннях різного призначення незалежно від площі й об'єму. Реалізація способу може бути здійснена при будівництві нових будинків і споруджень, а також у наявних будинках і спорудженнях при профілактиці або реконструкції системи опалення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб опалення приміщення, яке має щонайменше одну зовнішню стіну й щонайменше один віконний проріз, що включає розміщення в приміщенні опалювального конвекційного пристрою у вигляді радіатора, з'єднання його із трубопроводами, заповненими теплоносієм, з можливістю циркуляції теплоносія від нагрівального пристрою до опалювального конвекційного пристрою, який відрізняється тим, що опалювальний конвекційний пристрій розміщують біля стіни, що є протилежною стосовно зовнішньої стіни з віконним прорізом, при цьому за допомогою опалювального конвекційного пристрою формують фронт підігрітого повітряного потоку і переміщують його у бік зовнішньої стіни з віконним прорізом, причому підігрітим повітряним потоком блокують переміщення зустрічного фронту охолодженого повітря, сформованого зовнішньою стіною з віконним прорізом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково розміщують опалювальний конвекційний пристрій біля стіни, площина якої перпендикулярна зовнішній стіні з віконним прорізом. 30 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4