CZ28883U1 - Zařízení pro akumulaci tepla, zejména pro kamna nebo krby - Google Patents

Description

Zařízení pro akumulaci tepla, zejména pro kamna nebo krby

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je zařízení pro akumulaci tepla, zejména pro kamna nebo krby.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou pro akumulaci tepla často využívány akumulační tvarovky odlité nebo lisované z akumulačních materiálů, jako jsou například šamot, žáruvzdorné betony a podobně. Akumulační tvarovky mohou být vyrobeny taktéž z přírodních materiálů, jako je kámen. Často je používán například mastek. Tyto akumulační tvarovky bývají uloženy na homí části krbových kamnech nebo krbové vložky a je jimi často obložen kouřovod krbových kamen nebo krbové vložky, kterým odcházejí spaliny do komína. Akumulační tvarovky jsou nahřívány jednak teplem z homí části krbových kamen či krbové vložky, jednak od kouřovodu, kterým procházejí teplé spaliny.

Nevýhodou používaných akumulačních materiálů je jejich poměrně malá tepelná vodivost, součinitel tepelné vodivosti běžně dosahuje hodnot do 10 W.m .K'¹. Důsledkem je, že teplo předané vnitřním povrchovým plochám akumulačních tvarovek se šíří do hloubky akumulačního materiálu velmi pomalu, a i když vnitřní povrchové plochy akumulačních tvarovek dokážou zachytit poměrně velké množství tepla, nedokáže použitý materiál toto teplo v potřebném množství dostatečně nasát do své vlastní tloušťky.

Podstata technického řešení

Cílem tohoto technického řešení je návrh takového tvaru a uspořádání jednotlivých částí zařízení pro akumulaci tepla krbových vložek nebo krbových kamen, při kterém bude dosaženo zlepšeného šíření tepla směrem do hloubky akumulačních tvarovek a tedy rychlejšího nahřívání celého zařízení pro akumulaci tepla. Předmětem technického řešení je zařízení pro akumulaci tepla, zejména pro kamna nebo krby, umístěné v oblasti kouřovodu krbových kamen nebo vložky, které zahrnuje akumulační tvarovky, s minimální vůlí obepínajícími kouřovod a uspořádanými postupně nad sebou. Podstata technického řešení spočívá v tom, že mezi jednotlivými akumulačními tvarovkami je vložena nejméně jedna deska z tepelně vodivého materiálu, která doléhá svými kontaktními plochami ke kontaktním plochám k ní přiléhající akumulační tvarovky.

Deska může být s výhodou z kovového materiálu o tepelné vodivosti větší než 25 W.m^.K'¹, vybraného ze skupiny, zahrnující litinu, ocel, hliník a jeho slitiny, měď a její slitiny, zatímco akumulační tvarovka (1) je z materiálu, jehož hodnota součinu měrné tepelné kapacity a měrné hmotnosti je větší než 1,5 kJ.dm³.K'. Deska může mít tloušťku v rozsahu 1 až 20 mm, zatímco akumulační tvarovka může mít tloušťku v rozsahu 10 až 150 mm. Deska může mít s výhodou tloušťku v oblasti 4 mm a je z hliníku o čistotě v oblasti 99,5 %. Může být rovněž opatřena nejméně jedním nastřižením, směřujícím od jejího vnitřního okraje směrem ven, s průchozím otvorem na vnějším konci tohoto nastřižení.

Velikost plochy desky a její tvar v půdorysném pohledu z větší části odpovídají velikosti plochy a tvaru v půdorysném pohledu akumulační tvarovky.

Akumulační tvarovky jsou z materiálu, vybraného ze skupiny na bázi šamotu, magnezitu, akumulačního betonu a mastku, deska (2) je opatřena nejméně jedním nastřižením (9), směřujícím od jejího vnitřní okraje směrem ven, s průchozím otvorem (10) na vnějším konci tohoto nastřižení (9)·

Tepelně vodivé desky, jimiž jsou akumulační tvarovky proloženy, mají výrazně vyšší tepelnou vodivost než samotný materiál akumulačních tvarovek. Teplo vyzařované z kouřovodu je tak pomoci tepelně vodivých desek rychle vedeno směrem do jejich vlastní hloubky a odtud je předáváno samotným akumulačním tvarovkám. Dochází tak k rychlejšímu nahřívám akumulačních

-1 CZ 28883 Ul tvarovek. Je výhodné, že vlastní váha akumulačních tvarovek zajišťuje dobrý kontakt mezi tepelně vodivými deskami a akumulačními tvarovkami.

Je výhodné, aby plocha, kterou doléhají akumulační tvarovky na tepelně vodivé desky, byla co největší, tak aby předávání tepla z tepelně vodivých desek do akumulačních tvarovek bylo co nej lepší.

Objasnění obrázků na výkresech

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení zařízení podle tohoto technického řešení.

Na obr. 1 je zobrazeno současné konvenční provedení zařízení pro akumulaci tepla, sestaveného z několika akumulačních tvarovek. Akumulačních tvarovek může být různý počet. Spaliny vystupující z výstupního hrdla krbové vložky nebo krbových kamen procházejí kouřovodem, ze kterého vyzařuje teplo, které je zachycováno vnitřními povrchy akumulačních tvarovek. Celkem je použito 16 akumulačních tvarovek. Na obrázku vpravo dole je detailněji nakreslena akumulační tvarovka.

Na obr. 2 je zobrazeno provedení zařízení pro akumulaci tepla podle tohoto technického řešení, sestaveného z několika akumulačních tvarovek, proložených tepelně vodivými deskami. Akumulačních tvarovek i teplo vodivých desek může být různý počet. Spaliny vystupující z výstupního hrdla krbové vložky nebo krbových kamen procházejí kouřovodem, ze kterého vyzařuje teplo, které je zachycováno vnitřními povrchy akumulačních tvarovek a tepelně vodivých desek. Zachycené teplo je pak zrychleně vedeno pomoci tepelně vodivých desek směrem do hloubky akumulačních tvarovek. Celkem je použito 16 akumulačních tvarovek a 6 teplo vodivých desek. Na obrázku vpravo dole je detailněji zobrazena tepelně vodivá deska.

Na obr. 3 je zobrazen příklad provedení zařízení pro akumulaci tepla, které sloužilo k porovnání konvenčního zařízení a zařízení podle tohoto technického řešení. Levá část zařízení pro akumulaci tepla byla sestavena konvenčním způsobem, v pravé části byly použity k proložení akumulačních tvarovek tepelně vodivé desky tloušťky 5 mm, vyrobené z hliníku s čistou 99,5 %. Akumulační tvarovky použité v levé i pravé části byly stejné. Celkem bylo použito 16 akumulačních tvarovek, které jsou v pravé části doplněny podle tohoto technického řešení o 3 tepelně vodivé desky.

Na obr. 4 je zobrazena grafická závislost průměrné teploty vnějších povrchů na čase u akumulačních tvarovek z levé a pravé části zařízení pro akumulaci tepla sestaveného dle obr. 3. Je zde patrný rozdíl v rychlosti nárůstu teploty vnějších povrchů, rozdíl v její maximální hodnotě i rozdíl v čase, za který vnější povrchy akumulačních tvarovek vychladnou na zvolenou teplotu, zde 34 °C.

Na obr. 5 je zobrazeno další provedení zařízení pro akumulaci tepla.

Příklady uskutečnění technického řešení

Na obr. 1 je zobrazeno současné konvenční provedení zařízení pro akumulaci tepla, sestaveného z několika akumulačních tvarovek 1. Spaliny procházejí kouřovodem 3 krbových kamen nebo vložky 4. Kouřovod 3 vyzařuje teplo, které je zachycováno vnitřními povrchy 5 akumulačních tvarovek I a šíří se směrem k vnějším povrchům 6 těchto akumulačních tvarovek. Rychlost šíření tepla akumulačními tvarovkami i a tedy rychlost jejich nahřívám je dána součinitelem tepelné vodivosti, který běžně dosahuje hodnot do 10 W.m¹. K'¹.

Na obr. 2 je zobrazeno provedení zařízení pro akumulaci tepla podle tohoto technického řešení, sestaveného z několika akumulačních tvarovek i, proložených tepelně vodivými deskami 2. Spaliny procházejí kouřovodem 3 krbových kamen nebo vložky 4. Kouřovod 3 vyzařuje teplo, které je zachycováno vnitřními povrchy 5 akumulačních tvarovek I a vnitřními povrchy 7 tepelně vodivých desek 2 a šíří se směrem k vnějším povrchům 6 akumulačních tvarovek 1. Akumulačním tvarovkám 1 je dále teplo dodáváno z tepelně vodivých desek 2 přes kontaktní plochy 8 tepelně

-2CZ 28883 Ul vodivé desky a kontraktní plochy 8' akumulačních tvarovek I. Rychlost šíření tepla akumulačními tvarovkami i a tedy rychlost jejich nahřívání je dána součinitelem tepelné vodivosti, který běžně dosahuje hodnot do 10 W.m¹.K¹. Rychlost šíření tepla tepelně vodivými deskami 2 je dána součinitelem tepelné vodivosti, který závisí na volbě materiálu tepelně vodivých desek 2. V tomto případě byl použit hliník o čistotě 99,5 %, pro který je udáván součinitel tepelné vodivosti dosahující hodnot okolo 229 W.ní^K*¹.

Na obr. 3 je zobrazeno provedení zařízení pro akumulaci tepla, které sloužilo k porovnání konvenčního zařízení a zařízení podle tohoto technického řešení. Levá část zařízení pro akumulaci tepla byla sestavena konvenčním způsobem, v pravé části byly použity k proložení akumulačních tvarovek 1 teplo vodivé desky 2 tloušťky 5 mm. Protože tepelná vodivost slitin kovů je obvykle nižší než tepelná vodivost kovů čistých, jsou teplo vodivé desky 2 vyrobené z hliníku s čistotou 99,5 %. Tento konkrétní materiál je výhodný jak svou vysokou hodnotou součinitele tepelné vodivosti, tak snadnou dostupností a cenou. Akumulační tvarovky 1 použité v levé i pravé části jsou stejné. Princip zařízení je shodný jako na obr. 1 a 2.

Na obr. 4 je zobrazena grafická závislost průměrné teploty (°C) na čase (hod) vnějších povrchů 6 akumulačních tvarovek I z levé a pravé části zařízení pro akumulaci tepla sestaveného dle obr. 3. Je zde patmý rozdíl v rychlosti nárůstu teploty vnějších povrchů 6 akumulačních tvarovek i, kdy vnější povrchy akumulačních tvarovek podle tohoto technického řešení dosahují za stejný čas vyšší teploty než v případě konvenčního řešení. Rovněž je zde patrné, že vnější povrchy 6 akumulačních tvarovek 1 jsou schopny dosáhnout vyšších maximálních teplot. Dále je z grafu patrné, že u zařízení podle tohoto technického řešení vnější povrchy 6 akumulačních tvarovek 1 vychladnou na zvolenou teplotu, zde 34 °C, později, zde o 2 hod, než u konvenčního řešení.

Na obr. 5 je zobrazeno další provedení zařízení pro akumulaci tepla podle tohoto technického řešení. V homí části výkresu je pro lepší orientaci toto zařízení zobrazeno v polo rozloženém stavu tak, aby bylo lépe patrné sestavení akumulačních tvarovek 1 a teplo vodivých desek 2. Na tomto obrázku vlevo dole je zobrazena další možnost provedení akumulační tvarovky 1. Na obrázku vpravo dole je zobrazena další možnost provedení teplo vodivé desky 2, doplněné o nastřižení 9, zakončené oválným průchozím otvorem 10. Nastřižení 9 může být jedno nebo více. Toto nastřižení zajišťuje možnost nasunutí teplo vodivé desky 2 na kouřovod 3 i v případě, že nebude přesně dodržen vnější průměr kouřovodu. V tomto případě dojde při nasouvání k mírnému rozevření nastřižení a bude zajištěn co možná nej lepší kontakt teplo vodivé desky 2 s kouřovodem 3. Nastřižení 9 je zakončeno oválným otvorem 10 proto, aby nedocházelo k případnému vzniku trhlin od konce nastřižení.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro akumulaci tepla, zejména pro kamna nebo krby, umístěné v oblasti kouřovodu (3) krbových kamen nebo vložky (4), které zahrnuje akumulační tvarovky (1), s minimální vůlí obepínajícími kouřovod (3) a uspořádanými postupně nad sebou, vyznačující se tím, že mezi jednotlivými akumulačními tvarovkami (1) je vložena nejméně jedna deska (2) z tepelně vodivého materiálu, která doléhá svými kontaktními plochami (8) ke kontaktním plochám (8') k ní přiléhající akumulační tvarovky (1).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že deska (2) je z kovového materiálu o tepelné vodivosti větší než 25 W.nU.K’¹, vybraného ze skupiny, zahrnující litinu, ocel, hliník a jeho slitiny, měď a její slitiny, zatímco akumulační tvarovka (1) je z materiálu, jehož hodnota součinu měrné tepelné kapacity a měrné hmotnosti je větší než 1,5 kJ.dmÝK'¹.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že deska (2) má tloušťku v rozsahu 1 až 20 mm, zatímco akumulační tvarovka (1) má tloušťku v rozsahu 10 až 150 mm.

   -3CZ 28883 Ul
4. 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že deska (2) má tloušťku v oblasti 4 mm a je z hliníku o čistotě v oblasti 99,5 %.
5. 5. Zařízení podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že velikost plochy desky (2) a její tvar v půdorysném pohledu z větší části odpovídají velikosti plochy a tvaru

   5 v půdorysném pohledu akumulační tvarovky (1).
6. 6. Zařízení podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že deska (2) je opatřena nejméně jedním nastřižením (9), směřujícím od jejího vnitřního okraje směrem ven, s průchozím otvorem (10) na vnějším konci tohoto nastřižení (9).
7. 7. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že akumulační tvarovky (1) jsou ío z materiálu, vybraného ze skupiny na bázi šamotu, magnezitu, akumulačního betonu a mastku.

   5 výkresů

   Seznam vztahových značek:

   1 akumulační tvarovka

   2 tepelně vodivá deska

   3 kouřovod

   4 krbová kamna nebo vložka

   5 vnitřní povrchy akumulačních tvarovek

   6 vnější povrchy akumulačních tvarovek

   7 vnitřní povrchy teplo vodivých desek
8. 8 kontaktní plochy tepelně vodivé desky

   8 ’ kontaktní plochy akumulační tvarovky
9. 9 nastřižení
10. 10 průchozí otvor.