Устройство для обогрева
Изобретение относится к области малой теплоэнергетики, в частности к отопительному оборудованию, печам и каминам, и может быть использовано для отопления жилых домов, дач и производственных помещений. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик устройства для обогрева за счет увеличения КПД устройства. Устройство для обогрева содержит корпус, выполненный из природного камня, с размещённой в нем топкой и дымоход. Топка устройства изготовлена из двух слоев талькового камня, внутренний слой топки выполнен из талькового камня продольного распила, а внешний слой – из талькового камня поперечного распила. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к области малой теплоэнергетики, в частности к отопительному оборудованию, печам и каминам и может быть использовано для отопления жилых домов, дач и производственных помещений.
Из уровня техники известна конструкция печи-камина, которая включает корпус, выполненный из талькохлорита, металлическую топочную вставку и конвекционный канал, образованный зазором между топочной вставкой и внутренними стенками корпуса (см. патент РФ №2538557, F24B 1/18, опубликовано 27.03.2014).
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята конструкция камина (патент Финляндии №981123, F24B 1/18, F24B 1/188, опубликована 21.11.1999), содержащая топку, окруженную массивными участками из талькового камня с трех сторон, дверь топки, стальной замкнутый корпус образующий несущую конструкцию камина, трехстороннюю оболочку из талькового камня с наружной поверхности стального замкнутого корпуса, соединенные воздуховодами впускное отверстие внизу и выпускное отверстие сверху корпуса.
Недостатками наиболее близкого аналога являются медленный прогрев изделия, низкий срок службы изделия, низкий КПД конструкции из-за неэффективного распределения тепла в топке по активным точкам, т.е. распределения тепла по верхним и нижним частям пламени, что приводит к возникновению температурных напряжений, препятствующих равномерному распределению тепла в камине, необходимому для эффективной теплоотдачи изделия.
Технической проблемой заявленной полезной модели является создание устройства для обогрева, обладающего высокой теплоотдачей, повышенным сроком службы и эффективным распределением тепла.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эксплуатационных характеристик устройства для обогрева за счет увеличения КПД устройства.
Указанный технический результат достигается в устройстве для обогрева, содержащем корпус, выполненный из природного камня, с размещенной в нем топкой и дымоход, отличающимся тем, что топка изготовлена из двух слоев талькового камня, внутренний слой топки выполнен из талькового камня продольного распила, а внешний слой - из талькового камня поперечного распила.
Благодаря выполнению устройства для обогрева, содержащего корпус, выполненный из природного камня, дымоход, размещенную в корпусе топку, изготовленную из двух слоев талькового камня разного распила, где внутренний слой топки выполнен из талькового камня поперечного распила, а внешний слой топки выполнен из талькового камня продольного распила обеспечивается максимальное теплопоглощение внутренней стенкой топки и равномерное распределение тепла от огня по внешней стенке топки, поэтому в устройстве для обогрева достигается снижение времени набора тальковым камнем своей максимальной теплоемкости, увеличение теплоотдачи и срока службы изделия.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит металлический каркас, окружающий топку с четырех сторон с образованием конвекционных каналов для ускорения отдачи тепла и снижения веса изделия, что дополнительно повышает его КПД.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит облицовку из талькового камня, окружающую конструкцию печи как минимум с трех сторон, для образования конвекционных каналов, что приводит к лечебно-оздоровительному эффекту, увеличению скорости отдачи тепла и дополнительно повышает КПД.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит облицовку из камня змеевика, окружающую конструкцию печи как минимум с трех сторон, для образования конвекционных каналов, что приводит к лечебно-оздоровительному эффекту, увеличению скорости отдачи тепла и дополнительно повышает КПД.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит облицовку из гималайской соли, окружающую конструкцию печи как минимум с трех сторон, для образования конвекционных каналов, что приводит к лечебно-оздоровительному эффекту, увеличению скорости отдачи тепла и дополнительно повышает КПД.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит облицовку из гранита, окружающую конструкцию печи как минимум с трех сторон, для образования конвекционных каналов, что приводит к увеличению скорости отдачи тепла и дополнительно повышает КПД.
В частном случае реализации устройство для обогрева содержит облицовку из комбинированных вариантов из талькового камня, камня змеевика, гималайской соли, гранита, окружающую конструкцию печи как минимум с трех сторон, для образования конвекционных каналов, что приводит к увеличению скорости отдачи тепла и дополнительно повышает КПД.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства для обогрева (камин) с облицовкой с трех сторон.
На фиг. 2 представлен вид устройства для обогрева сверху (камин) с облицовкой с трех сторон.
На фиг. 3 представлен общий вид устройства для обогрева (печь) с облицовкой с трех сторон.
На фиг. 4 представлен вид устройства для обогрева сверху (печь) с облицовкой с трех сторон.
На фиг. 5 представлен вид устройства для обогрева (камин) сверху с четырехсторонней облицовкой.
На фиг. 6 представлен вид устройства для обогрева (печь) сверху с четырехсторонней облицовкой.
На фиг. 7 представлена крышка устройства для обогрева.
На фиг. 8 представлен металлический каркас устройства для обогрева.
На фиг. 9 представлен общий вид талькового камня поперечного распила.
На фиг. 10 представлен общий вид талькового камня продольного распила.
Согласно заявленному изобретению, устройство для обогрева состоит из четырехсторонней топки 1, изготовленной из талькового камня, металлического каркаса 2, окружающего топку с четырех сторон и образующего благодаря выполнению прутьев решетки в виде Г-образного профиля конвекционные каналы 4, облицовки 5 из талькового камня, камня змеевика, гранита, гималайской соли или их комбинации, окружающей металлический каркас 2 как минимум с трех сторон, крышки 6 из талькового камня или камня змеевика или из комбинации этих материалов. В различных вариантах исполнения прутья решетки могут быть выполнены в виде П-образного или V-образного профиля для образования конвекционных каналов.
Топка 1, выполненная из двух слоев талькового камня, располагается в центре конструкции и является камерой сгорания топлива. Сжигание топлива может осуществляться на камне. Такое исполнение топки характерно для использования в устройстве для обогрева, например, в камине. Сжигание топлива может осуществляться так же на колоснике, установленном в камере сгорания. Такое исполнение топки характерно для использования в устройстве для обогрева, например, в печи. В качестве топлива используются дрова, дровяные брикеты. По одному из вариантов осуществления устройства для обогрева, под топкой в устройстве для обогрева располагается основа из огнеупорного кирпичного камня. По одному из вариантов осуществления, в топке дополнительно выполняется камера для духового шкафа, изготовленного из чугуна с дверцей из стекла. Сверху топки устанавливают варочную поверхность 7, изготовленную из стеклокерамики.
Металлический каркас 2 представляет собой цельную конструкцию и плотно прилегает к топке 1, окружая ее с четырех сторон. Металлический каркас 2 состоит из вертикальных стержней 8, объединенных на их концах горизонтальными стержнями 9. Вертикальные стержни 8 каркаса представляют собой угловой профиль для образования конвекционных каналов 4. Добавление каркасной основы в конструкцию устройства для обогрева позволяет существенно снизить массу печи до 700 кг, а камина до 650 кг, а так же создать конвенционные каналы 4 с нижней подачей воздуха. Нижняя подача воздуха в конвенционные каналы 4 приводит к охлаждению нижнего слоя термоизоляции печи, позволяет снизить избыточную влагу в помещении. Воздушные потоки, проходящие снизу вверх через конвенционные каналы, нагреваются от внешней стены топки и затем выходят в помещение.
Крышка 6 устройства для обогрева изготовлена из склеенных слоев талькового камня или камня змеевик или комбинацией из этих материалов. Конструктивно крышка представляет собой прямоугольную плиту с прямоугольным сквозным отверстием в центре.
Тальковый камень, используемый в устройстве для обогрева для изготовления топки, является природным аккумулятором тепла с высокой теплоемкостью, превышающей теплоемкость кирпича. Преимущество изготовления устройства для обогрева из талькового камня обусловлено высокой устойчивостью к перепадам температур, способностью быстро накапливать и долго удерживать тепло.
Многостадийное образование талькового камня определяет направленный рисунок на камне. Распил камня - технологическая операция, при которой осуществляется его резка. Поперечный или продольный распил талькового камня определяет его слоистую или ячеистую фактуру соответственно.
Топка 1, изготовленная из талькового камня, представляет собой топку для камина или сердечник для печи. Топка выполнена четырехсторонней с двойными стенками, плотно прилегающими друг к другу или склеенными. Внутренняя стенка топки находится в контакте с огнем и представляет собой слой талькового камня поперечного распила 10, внешняя стенка топки представляет собой слой талькового камня продольного распила 11. Предпочтительно, но не обязательно, выполнение слоев топки равной по сечению толщины.
Устройство для обогрева может быть дополнительно снабжено теплообменником для нагрева воды, термоэлектрическим генератором и усилением мощности для обогрева помещения до 150 м2, что дополнительно увеличивает его эксплуатационные характеристики.
Во всех вариантах топка 1 устройства для обогрева выполнена из талькового камня, обладающего высокой теплоемкостью и лечебно-оздоровительным эффектом при нагревании.
Выполнение внутреннего слоя топки из талькового камня поперечного распила позволяет увеличить скорость поглощения тальковым камнем тепла от огня, тем самым снижая время нагрева устройства для обогрева. Выполнение внешнего слоя топки из талькового камня продольного распила позволяет распределить тепловую энергию от внутреннего слоя по всей площади и ширине стенок равномерно, снижая температурные напряжения, что обеспечивает высокую скорость нагрева и срок службы изделия. Выполнение топки из талькового камня с двойными стенками продольного и поперечного распила позволяет максимально использовать потенциал талькового камня и повысить КПД устройства для обогрева.
Металлический каркас 2 окружает топку с четырех сторон и выполнен в виде металлической решетки с Г-образными прутьями, образующими конвекционные каналы 4. Металлический каркас обеспечивает снижение общей массы конструкции, упрощение конструкции, обусловленное отсутствием необходимости установки фундамента. Конвекционные каналы с нижней подачей, образованные Г-образными прутьями, позволяют увеличить скорость отдачи тепла, что увеличивает КПД устройства для обогрева.
Облицовка 5 устройства для обогрева выполнена из природного камня, приклеенного к огнеупорному материалу, и в разных вариантах окружает конструкцию каркаса с трех или с четырех сторон. Стенки облицовки могут быть как двойными, так и одинарными. Облицовка устройства для обогрева из природного камня является составной частью конвекционных каналов, позволяющих увеличить скорость отдачи тепла, что увеличивает КПД устройства для обогрева.
По одному из вариантов осуществления изобретения облицовка 5, изготовленная из талькового камня, приклеенная к огнеупорному материалу, окружает конструкцию устройства для обогрева с трех или с четырех сторон для образования конвекционных каналов 4. Течение воздуха по конвекционным каналам позволяет достигать лечебно-оздоровительного эффекта и увеличить скорость отдачи тепла, что приводит к увеличению КПД устройства для обогрева.
По второму варианту осуществления изобретения облицовка 5, изготовленная из камня змеевика, приклеенная к огнеупорному материалу, окружает конструкцию устройства для обогрева с трех или с четырех сторон, для образования конвекционных каналов 4. Течение воздуха по конвекционным каналам позволяет достигать лечебно-оздоровительного эффекта и увеличить скорость отдачи тепла, что приводит к увеличению КПД устройства для обогрева.
По третьему варианту осуществления изобретения облицовка 5, изготовленная из гималайской соли, приклеенная к огнеупорному материалу, окружает конструкцию устройства для обогрева с трех или с четырех сторон, для образования конвекционных каналов 4. Течение воздуха по конвекционным каналам позволяет достигать лечебно-оздоровительного эффекта и увеличить скорость отдачи тепла, что приводит к увеличению КПД устройства для обогрева.
По четвертому варианту осуществления изобретения облицовка 5, изготовленная из гранита, приклеенная к огнеупорному материалу, окружает конструкцию устройства для обогрева с трех или с четырех сторон, для образования конвекционных каналов 4. Течение воздуха по конвекционным каналам позволяет увеличить скорость отдачи тепла, что приводит к увеличению КПД устройства для обогрева.
По пятому варианту осуществления изобретения облицовка 5, приклеенная к огнеупорному материалу и окружающая конструкцию устройства для обогрева с трех или с четырех сторон, изготовлена из комбинированных вариантов из талькового камня, камня змеевика, гималайской соли, гранита, для образования конвекционных каналов 4. Течение воздуха по конвекционным каналам позволяет достигать лечебно-оздоровительного эффекта и увеличить скорость отдачи тепла, что приводит к увеличению КПД устройства для обогрева.
Устройство работает следующим образом.
В топке, выполненной из талькового камня, осуществляется сжигание топлива: дрова, дровяные брикеты. В процессе сжигания топлива в топке выделяется тепло, передаваемое массиву топки излучением от пламени. Внутренний слой талькового камня поперечного сечения активно принимает энергию и далее передает ее внешнему слою из талькового камня продольного сечения, где энергия распределяется по всей стенке топки. Воздух из помещения поступает в нижние каналы подачи воздуха и, проходя по конвекционным каналам, образованным вертикальными прутьями металлической решетки, контактирует с нагретой топкой, принимает от него тепловую энергию и выходит в помещение, отапливает его и дает лечебно-оздоровительный эффект. Дымоотвод в устройстве для обогрева осуществляется посредством дымохода 12. Дымоход может быть выполнен в крышке устройства (например, в камине) или в нижней угловой части топки напротив дверцы духового шкафа (например, в печи).
В устройстве для обогрева интенсивная теплоотдача достигается сразу же после начала топки. Конвекционные каналы начинают работу на отдачу тепла через 7-15 минут. Топка устройства для обогрева на протяжении 2 часов позволяет отапливать помещение, в котором оно расположено, от 25 часов и более в зависимости от теплоизоляции дома или помещения.
Устройства для обогрева, включающие печь и камин, известные ранее из уровня техники, где топка выполнена однослойной, начинают отдавать тепло спустя от 15 до 25 минут после начала топки, продолжительность обогрева составляет от 12 до 24 часов.
Таким образом, благодаря выполнению топки из двух слоев талькового камня продольного и поперечного распила, достигается снижение времени ожидания теплоотдачи и увеличение времени обогрева помещения, в котором расположено устройство для обогрева.
Увеличение КПД устройства для обогрева достигается за счет снижения времени нагрева/набора тальковым камнем своей максимальной теплоемкости, увеличения теплоотдачи, снижения веса изделия и срока службы изделия, что позволяет в короткое время обеспечить прогрев помещения на 25 часов и более.
1. Устройство для обогрева, содержащее корпус, выполненный из природного камня, с размещённой в нем топкой и дымоход, отличающееся тем, что топка изготовлена из двух слоев талькового камня, внутренний слой топки выполнен из талькового камня продольного распила, а внешний слой – из талькового камня поперечного распила.
2. Устройство для обогрева по п.1, отличающееся тем, что содержит металлический каркас, окружающий топку с четырёх сторон.
3. Устройство для обогрева по п.2, отличающееся тем, что металлический каркас, окружающий топку с четырёх сторон, содержит конвекционные каналы.
4. Устройство для обогрева по п.1, отличающееся тем, что содержит облицовку из природного камня, окружающую конструкцию печи с трёх и более сторон.
5. Устройство для обогрева по п.4, отличающееся тем, что облицовка выполнена из талькового камня.
6. Устройство для обогрева по п.4, отличающееся тем, что облицовка выполнена из камня змеевика.
7. Устройство для обогрева по п.4, отличающееся тем, что облицовка выполнена из гранита.
8. Устройство для обогрева по п.1, отличающееся тем, что содержит облицовку из гималайской соли, окружающую конструкцию печи с трёх и более сторон.
9. Устройство для обогрева по п.1, отличающееся тем, что содержит облицовку из комбинированных вариантов из талькового камня, камня змеевика, гималайской соли, гранита, окружающую конструкцию печи с трёх и более сторон.
