Система отопления пола жилых и производственных помещений

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.

Таблица 3
Время (мин)	Традиционная система	Система отопления «Джет-труба»
Объем циркуляции (1/h)	Расход топлива (g)	Расход энергии (W)	Темпер. пола	Объем циркуляции (1/h)	Расход топлива (g)	Расход энергии (W)	Темпер. пола
5	172	120	6	11,5	170	100	5	12,6
10	172	170	14	12,2	172	120	9	19,8
15	172	190	23	14,0	172	120	13	22,2
20	172	220	32	15,9	172	120	17	21,9
25	172	230	39	17,7	172	120	21	24,0
30	172	250	48	19,3	172	140	26	24,7
35	172	280	57	21,3	173	140	29	25,4
40	172	280	65	23	172	170	34	26,5
45	172	300	73	24,8	173	170	38	28,1
50	172	330	82	26,4	173	190	42	29,3
55	172	330	90	27,6	173	190	43	31,1

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 α, 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 α, 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.

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.