Патент на изобретение №2357154

(54) СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПОЛА ЖИЛЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидронным или панельно-лучистым системам нагрева или охлаждения, применяемым при отоплении жилых и производственных помещений, и может быть использовано в системе подогрева или охлаждения пола как в автономных системах обеспечения теплового режима различными источниками тепла, так и в системе центрального отопления. Технический результат: сокращение объема теплоносителя и уменьшение расходов на топливо и энергию, сокращение времени нагрева и времени реакции на изменение нагревающих нагрузок, упрощение конструкции системы и ее эксплуатации. Система отопления пола жилых и производственных помещений содержит подающий и обратный трубопроводы и средства передачи тепловой энергии, уложенные в равноудаленных друг от друга параллельных канавках, проложенных в верхней поверхности отопительных панелей, поверх которых установлена теплопроводящая поверхность. В канавки отопительных панелей в качестве средств передачи тепловой энергии уложен набор джет-труб, выполненных в виде отдельных металлических герметически запаянных корпусов с зонами испарения и конденсации, во внутреннюю полость которых под вакуумом закачан жидкий теплопроводник, причем каждая из этих труб подключена к подводящему трубопроводу под углом 2-3° относительно основания отопительных панелей. 3 табл., 4 ил.

Изобретение относится к гидронным или панельно-лучистым системам нагрева или охлаждения, применяемым при отоплении жилых и производственных помещений. Они могут быть использованы в системе подогрева или охлаждения пола как в автономных системах обеспечения теплового режима различными источниками тепла, так и в системе центрального отопления.

В известных в настоящее время гидронных системах панельного подогрева пола используется металлический или пластмассовый трубопровод, заделанный в бетонные плиты вместе с прикрепленными к нему с помощью различных средств алюминевыми пластинами (заявка SE 00/01789, кл. F24D 3/14, опубл. 15.09.2000).

Известна система отопления пола (патент России 2242680, кл. F24D 3/12, опубл. 2004 г.), содержащая подающий и обратный трубопроводы и отопительные панели, выполненные в виде двух прямоугольных пластин, параллельно установленных друг напротив друга. В зазоре между ними находятся поддерживающие элементы и два проточных патрубка, установленных в двух диаметрально противоположных углах обеих пластин, соединительные элементы, предназначенные для соединения проточных патрубков соседних отопительных панелей с обеспечением непрерывного протекания отопительной текучей среды через отопительные панели. Кроме того, система содержит рассеивающий элемент, расположенный напротив соответствующего проточного патрубка и осуществляющий рассеивание отопительной текучей среды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система подогревающих или охлаждающих элементов пола, состоящая из подающего и обратного трубопроводов и из панелей, каждая из которых имеет поверхность с канавками, в которые заложена полая труба с внутренним энергоносителем, причем канавки расположены таким образом, что позволяют соединить эти панели вместе в различные конфигурации. К каждой панели прикреплен теплопроводящий лист, образующий теплопроводящую поверхность (заявка Росси 2002118767/06, F24D 3/12, опубл. 2002 г).

В известных системах, являющихся традиционными, для поддержания постоянной температуры пола требуется значительный объем теплоносителя, циркулирующего в трубах, и соответственно значительные расходы на топливо и энергию. Из-за большой тепловой массы и/или теплового сопротивления современные системы обычно очень медленно реагируют на изменение нагревающих нагрузок. Время прогрева изменяется в часах и даже в днях.

Кроме того, известные системы имеют также обычно сильно отличающиеся друг от друга конструкции и изготавливаются, как правило, на местах. За счет большого веса панелей они часто требуют дополнительных затрат и конструктивных решений. Их установка весьма трудоемка и выполняется только специалистами. При этом трубопровод скрыт для рабочих, занимающихся настилкой половых покрытий, поэтому не удивительно, если при этом могут быть повреждены трубы. В случае повреждения труб место повреждения трудно найти и поэтому часто приходится снимать значительную часть половых панелей.

Задачей изобретения является создание высокоэффективной системы нагрева или охлаждения пола, применяемой при отоплении жилых и производственных помещений.

Технический результат – сокращение объема теплоносителя и соответственно уменьшение расходов на топливо и энергию, сокращение времени нагрева и соответственно времени реакции на изменение нагревающих нагрузок, упрощение конструкции системы и ее эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что система отопления пола жилых и производственных помещений содержит подающий и обратный трубопроводы и средства передачи тепловой энергии, уложенные в равноудаленные друг от друга параллельные канавки верхней поверхности отопительных панелей, поверх которых проложена теплопроводящая поверхность. В канавки отопительных панелей в качестве средств передачи тепловой энергии уложен набор джет-труб, выполненных в виде отдельных металлических герметически запаянных корпусов с зонами испарения и конденсации, во внутреннюю полость которых под вакуумом закачан жидкий теплопроводник. Каждая из этих труб подключена к подводящему трубопроводу под углом 2-3° относительно основания отопительных панелей.

В предлагаемой системе отопления сокращение объема теплоносителя и соответственно уменьшение расходов на топливо и энергию достигается за счет введения в систему отопления джет-трубы металлического герметически запаянного корпуса с зонами испарения и конденсации вовнутрь которого под вакуумом закачен жидкий теплопроводник, обладающий сверхпроводимостью. Под действием температуры на зону испарения, расположенную со стороны подключения подающего теплопровода, он быстро нагревается и образует пар. Этот пар, достигая зоны конденсации, расположенной в противоположной холодной стороне трубы, конденсируется и по уклону обратно стекает в зону испарения.

Таким образом, при нагреве набора джет-труб, параллельно расположенных и равноудаленных друг от друга, один конец которых расположен вместе с подающим теплопроводом в одной из сторон комнаты, можно моментально получить тепло на их другом конце, а следователь и в противоположной стороне комнаты.

Заявителем был проведен ряд экспериментов по сравнению двух систем отопления – традиционной системы и системы, основанной на принципе джет-трубы.

Суть экспериментов заключалась в снятии различных температурных, временных, объемных показателей, характеризующих обе системы. Для этого было выбрано два помещения размерами 2×2×2 м и точки измерения температуры. В одном из этих помещений система отопления пола была выполнена традиционно, а в другом – основанная на принципе джет-трубы.

В первом эксперименте в обоих помещениях установили первоначальную температуру примерно 40°С. С этого момента при дальнейшем повышении температуры через каждые 10°С стали фиксировать время и объем воды в трубах, необходимый для ее достижения. Полученные данные приведены в таблице 1.

Во втором эксперименте также установили определенную температуру в обоих помещениях, среднее значение которых составило примерно 50С°. Затем в течение 30 минут каждую минуту в выбранных точках измеряли температуру. После обработки полученных данных вывели средние показатели в 1 минуту. Результаты этого эксперимента приведены в таблице 2.

В третьем эксперименте поверхность пола нагревали до 31°С, а затем в течение часа фиксировали температуру пола, расход топлива и энергии. Данные этого эксперимента приведены в таблице 3.

Анализ полученных данных показал, что нагревая поверхность пола обеими системами до 31,1°С с системой «Джет-труба» затрачивается значительно меньше времени (разница – 18 минут), меньше топлива (в 2 раза меньше) и, естественно, меньше энергии (в 2,5 раза меньше).

На фиг.1 представлены принципиальные схемы отопления с помощью джет-труб и традиционной системы отопления, на фиг 2; укладка джет-труб, вид сверху; фиг.3 – джет-труба (разрез), вид А; фиг.4 – джет-труба, вид В.

Система содержит подающий трубопровод 1 и обратный трубопровод 2, по которым циркулирует теплоноситель 3, например горячая вода и средство передачи тепловой энергии 4. Оно представлено в виде набора джет-труб 5, каждая из которых выполнена в виде отдельных металлических, герметически запаянных корпусов 6 с зонами испарения 7 и конденсации 8, во внутреннюю полость которых под вакуумом закачан жидкий теплопроводник 9. Джет-трубы 5 уложены в равноудаленные друг от друга параллельные канавки 10 верхней поверхности 11 отопительных панелей 12 и подключены к подводящему трубопроводу 1 под углом , равным 2-3° относительно основания 13 отопительных панелей 12. Поверх джет-труб 5 проложена теплопроводящая поверхность 14.

Система работает следующим образом.

По подающему трубопроводу 1 теплоноситель 3, например горячая вода, устремляется к подключенному к нему средству передачи тепловой энергии 4 – набору джет-труб 5. По мере продвижения теплоносителя 3 вдоль трубопровода 1 он поочередно прикасается к одной из джет-труб 5. В зоне контакта ее металлический герметически запаянный корпус 6, подключенный к трубопроводу 1, нагревается. Под действием температуры жидкий теплопроводник 9, закачанный под вакуумом во внутреннюю полость корпуса 6, находящийся в зоне испарения 7, нагревается и быстро начинает испаряться. Образующийся пар, заполняя объем корпуса 6, поступает в зону конденсации 8, отдает там тепло и конденсируется. Полученный конденсат благодаря уклону, образованному за счет подключения герметически запаянного корпуса 6, к подводящему трубопроводу 1 под углом , равным 2-3° относительно основания 13 отопительных панелей 12, стекает в зону испарения 7. Нагретые таким образом джет-трубы 5, уложенные в равноудаленных друг от друга параллельных канавках 10, расположенных в верхней поверхности 11 отопительных панелей 12, начинают излучать тепло в теплопроводящую поверхность 14.

Аналогично предлагаемая система будет работать и в случае охлаждения пола, только при этом в качестве хладоносителя может быть использована, например, холодная вода.

Таким образом, предлагаемая система отопления с помощью джет-трубы, используемая как в автономных системах обеспечения теплового режима различными источниками тепла, так и в системе центрального отопления, позволяет создать высокоэффективную систему нагрева или охлаждения пола, применяемую при отоплении жилых и производственных помещений. Она позволяет сократить объем теплоносителя и соответственно уменьшить расходы на топливо и энергию, сократить временя нагрева и соответственно время реакции на изменение нагревающих нагрузок, а также упростить конструкцию системы и ее эксплуатацию.

Формула изобретения

Система отопления пола жилых и производственных помещений, содержащая подающий и обратный трубопроводы и средства передачи тепловой энергии, уложенные в равноудаленных друг от друга параллельных канавках, проложенных в верхней поверхности отопительных панелей, поверх которых установлена теплопроводящая поверхность, отличающаяся тем, что в канавки отопительных панелей в качестве средств передачи тепловой энергии уложен набор джет-труб, выполненных в виде отдельных металлических герметически запаянных корпусов с зонами испарения и конденсации, во внутреннюю полость которых под вакуумом закачан жидкий теплопроводник, причем каждая из этих труб подключена к подводящему трубопроводу под углом 2-3° относительно основания отопительных панелей.

РИСУНКИ