CZ297260B6

CZ297260B6 - Deskové topné teleso

Info

Publication number: CZ297260B6
Application number: CZ0179797A
Authority: CZ
Inventors: Wojcik@Guy
Original assignee: Caradon Heating Europe B. V.
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2006-10-11
Also published as: EP0813036A2; GB9612436D0; PL320528A1; PL59727Y1; EP0813036B1; ATE287520T1; CZ179797A3; EP0813036A3; DE69732269D1; DE69732269T2

Abstract

Deskové topné teleso pro systém ústredního vytápení má povrch desky s vystupujícími komorami (3), kanály (4) a drázkami (5) mezi kanály (4), které serozprostírají podélne mezi komorami (3), a zvlnený plech (6) zeber, vytvárející hrebeny (7) vln, kterými je pripevnen ke kanálum (4), a údolí (8) vln, která vycházejí smerem od drázek (5) a jsou s nimi vyrovnána pro vytvorení na koncích otevrených vzduchovodu (9) pro pruchod vzduchu. Plochy prutocných prurezu na koncích vzduchovodu (9) jsou nezúzené komorami (3), dna údolí (8) vln na koncích vzduchovodu (9) se nacházejí ve vzdálenosti (R) od prilehlé komory (3), která není vetsí nez jejich vzdálenost od den drázek (5).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká deskového topného tělesa pro systém ústředního vytápění, které má povrch desky s vystupujícími komorami, kanály a drážkami mezi kanály, které se rozprostírají podélně mezi komorami, a zvlněný plech žeber, vytvářející hřebeny vln, kterými je připevněn ke kanálům, a údolí vln, která vycházejí směrem od drážek a jsou s nimi vyrovnána pro vytvoření na io koncích otevřených vzduchovodů pro průchod vzduchu.

Dosavadní stav techniky

Většina v současnosti vyráběných deskových topných těles sestává ze dvou obdélníkových kovových výlisků, které se k sobě přiloží a svaří po obvodě a v místech, kde se oba výlisky stýkají, takže mezi svařenými výlisky vzniknou vnitřní průtokové trasy pro proudění vody přes topné těleso. Průtokové trasy sestávají z horní a dolní komory, které procházejí podél horní a spodní hrany desky, a množství svislých rovnoběžných kanálů rozmístěných po délce topného 20 tělesa, kde každý kanál svými konci ústí jak do horní, tak do dolní komory. Topné těleso může tvořit jedna taková deska, případně dvě desky propojené v rozích rozvodným potrubím a umístěné vzájemně rovnoběžně v určité vzdálenosti jedna za druhou. Je rovněž známo používání žeber na deskách topných těles pro zvýšení účinnosti přenosu tepla tím, že se na straně konvekcí ohřívaného vzduchu zvýší velikost přestupní plochy. Obecně řečeno, žebra jsou připojena k zad25 nímu povrchu jednoduché desky topného tělesa, u dvoudeskových topných těles navazují na zadní povrch přední desky a/nebo na přední povrch zadní desky. Zebra s výhodou tvoří zvlněné plechy, přičemž jednotlivé vlny se skládají z hřebenů, kterými navazují v místech svislých vodních kanálů na desku topného tělesa, a údolí, která vycházejí z desky a spolu s drážkovaným povrchem desky mezi kanály ohraničují komíny nebo vzduchovody, přes které může proudit 30 ohřívaný vzduch. Vzduch může samozřejmě proudit rovněž podél povrchu žeber prostorem, který se nachází na té straně žeber, která je vzdálena od desky, ke které jsou žebra připojena.

Z patentových dokumentů US 1 863 555 a GB 2165037 jsou známá tekutinou naplněná topná tělesa se zvlněným plechem žeber, připevněným k desce topného tělesa na kanálech pro tekutinu.

Popisy citovaných dokumentů uvádějí zvlněný plech žeber, procházející po celé délce topného tělesa, přičemž dna údolí plechu žeber nekončí před dosažením komor. U řešení popsaných v těchto dokumentech bude plocha dostupná pro průtok vzduchu mnohem menší na koncích vzduchovodů sahajících ke komorám, což způsobí, že průtok pro vzduch bude tímto zúžením omezen. V obou dokumentech je využita obvyklá teorie, že pro získání nejlepší účinnosti by měla být maximalizována povrchová plocha plechu žeber.

Cílem vynálezu je zvýšit účinnost přenosu tepla na deskových topných tělesech výše popsané konstrukce.

S ohledem na optimalizaci či maximalizaci přestupní plochy na straně vzduchu má plech žeber dosud známých konstrukcí takovou výšku, aby vzduchovody sahaly v podstatě až ke komorám na vršku a spodku desky topného tělesa (typicky pro topné těleso o výšce 600 mm má plech žeber výšku 525 mm). Plocha průřezu ústí vzduchovodů je shodná s plochou průřezu, vymezenou údolím vlny žebra. Protože není povrch desky v místech komor zmenšen, dochází na koncích vzdu50 chovodů k zúžením jejich průtočného průřezu, která nepříznivě ovlivňují průtok vzduchu. Lze zmenšit výšku plechu žeber, zmenší se tím však i přestupní plocha na straně vzduchu. Zjistilo se, že celkovou účinnost deskového topného tělesa lze zvýšit odstraněním překážek toku vzduchu na koncích vzduchovodů.

- 1 CZ 297260 B6

Podstata vynálezu

Uvedených cílů je dosaženo deskovým topným tělesem v úvodu uvedeného typu, jehož podstata spočívá v tom, že plochy průtočných průřezů na koncích vzduchovodů jsou nezúžené komorami, a dna údolí vln na koncích vzduchovodů se nacházejí ve vzdálenosti od přilehlé komory, která není větší než jejich vzdálenost od den drážek.

Výhodně hrany plechu žeber na horních a dolních koncích vzduchovodů leží v rovinách kolmých k rovině desky topného tělesa a dna údolí vln na koncích vzduchovodů se nacházejí mezi prvním bodem, který je vyrovnán s nejbližší hranou přilehlé komory ve směru kolmém k rovině desky topného tělesa, a druhým bodem, který leží ve středu kruhového oblouku, ke kterému je tečné dno drážky a ke kterému je tečný rovněž povrch, který spojuje komoru se dnem drážky.

Výhodně dna údolí vln na koncích vzduchovodů končí v bodech, které leží uprostřed mezi prvním bodem a druhým bodem.

Výhodně jsou prostory pro proud vzduchu ohraničeny částečně tím povrchem plechu žeber, který je vzdálen od povrchu desky a vzduchovodů, přičemž podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodu ku délce obvodu vzduchovodů je roven podílu plochy průtočného průřezu prostoru ku té délce obvodu prostoru, kterou tvoří plech žeber.

Výhodně je topné těleso dvoudeskovým topným tělesem, kde ke každé z desek je připevněn plech žeber, údolí vln plechů žeber směřují k sobě, přičemž prostory jsou ohraničeny rovinami, které jsou kolmé k rovinám desek a procházejí středem mezi sousedním údolími, a rovinou, která je rovnoběžná s rovinami desek a je stejně vzdálená od protilehlých údolí vln plechů žeber.

Výhodně vztah mezi vzduchovody a prostory splňuje rovnici:

K.. Sl/Ll = S2/L2 kde Sl/Ll je podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodů ku délce obvodu vzduchovodů, S2/L2 je podíl plochy průtočného průřezu ku té délce obvodu prostoru, kterou tvoří plech žeber, a K je konstanta, jejíž hodnota není větší než 1, s výhodou je mezi 0,6 a 1,0.

Výhodně má podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodů v mm² ku délce obvodu vzduchovodu v mm hodnotu v rozmezí 6 až 7 mm.

Výhodně má uvedený podíl hodnotu 6,4 mm.

Úplnějšího porozumění vynálezu v jeho různých aspektech bude dosaženo z následujícího podrobnějšího popisu s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje svislý řez částí deskového topného tělesa podle vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje horizontální řez částí jednodeskového topného tělesa podle vynálezu;

a

Obr. 3 znázorňuje horizontální řez částí dvoudeskového topného tělesa podle vynálezu.

-2CZ 297260 B6

Příklady provedení vynálezu

Deskové topné těleso zobrazené na obr. 1 a 2 má desku tvořenou dvěma plechovými výlisky 1, 2, které jsou vytvarovány a svařeny dohromady tak, aby podél horní a dolní hrany desky vznikly komory 3 a tyto komory 3 byly propojeny množstvím vzájemně rovnoběžných svislých kanálů 4. Mezi kanály 4 se na plechových výliscích 2 desky vytvoří vnější drážky 5. K zadní stěně desky je připevněn zvlněný plech 6 žeber, vytvořený ohýbáním relativně slabého plechu do vln, přičemž hřebeny 7 vln jsou připevněny podél povrchů kanálů 4 k desce a údolí 8 vln vycházejí směrem od desky a vymezují na koncích otevřené vzduchovody 9. Výše popsaná konstrukce deskového topného tělesa je známá. Plech 6 žeber u dosavadních deskových topných těles dosahuje v podstatě až k úrovni komor 3 na vršku a spodku topného tělesa, například od prvního bodu B podle obr. 1. Protože komory 3 tak omezují průtočný průřez na koncích vzduchovodů 9, dochází ke zhoršení podmínek pro proudění vzduchu. Podle vynálezu se výška plechu 6 žeber zmenší a omezení průtoku se tak předejde. Průtočný průřez na koncích vzduchovodu 9 může být maximalizován takovým uspořádáním, kdy horní hrana plechu 6 žeber v údolích 8 vln končí v druhém bodě C, který je stejně vzdálen jak od dna drážky 5, tak od povrchu přilehlé komory 3, a který je středem kruhového oblouku, ke kterému je tečné jak dno drážky 5, tak přechodová stěna mezi dnem drážky 5 a komorou 3. Pokud však leží horní hrana plechu 6 žeber ve vodorovné rovině kolmé k rovině desky, dosáhne se maximální tepelné účinnosti tehdy, končí-li horní hrana plechu 6 žeber v údolích 8 vln v ideálním bodě D, který se nachází uprostřed mezi prvním bodem B a druhým bodem C. Rozumí se, že toto uspořádání se opakuje i na spodní hraně plechu 6 žeber. Pro deskové topné těleso o výšce 600 mm se vzdáleností AB prvního bodu B od úrovně přilehlé horní (nebo spodní) hrany desky (bod A) rovnající se 56 mm a se vzdáleností R dna údolí 8 vlny od přilehlé komory 3 rovnající se 48 mm se ideální bod D nachází 46 mm pod úrovní horní (nebo spodní) hrany, což znamená, že výška plechu 6 žeber je 508 mm. Takové uspořádání je nej lepším kompromisem mezi rychlostí průtoku vzduchu vzduchovodem 9 a velikostí přestupní plochy plechu 6 žeber.

Plech 6 žeber má takový tvar a rozměry, aby se dosáhlo maximální tepelné účinnosti. Při zkouškách dvoudeskového topného tělesa se zjistilo, že se takové účinnosti dosáhne při určitých podílech velikostí průtočných průřezů a otápěných obvodů těchto průřezů. Z obr. 2 je zřejmé, že průtočný průřez SI vzduchovodu 9 je dvojnásobkem vyšrafované oblasti ve vzduchovodu 9 a obvod LI vzduchovodu 9 je dvojnásobkem silnou čarou vyznačené délky (na obr. 2 vlevo). Zjistilo se, že je výhodné, aby podíl Sl/Ll měl hodnotu přibližně 6,43 mm. V prostoru okolo údolí 8 vln plechu 6 žeber rovněž dochází k přestupu tepla z žeber do proudícího vzduchu. Průtočný průřez S2 tohoto prostoru je dvojnásobkem vyšrafované oblasti (šrafování na obr. 2 vpravo) a délka L2 části obvodu tohoto prostoru, ohraničené ohřívajícím pelechem 6 žeber, je dvojnásobkem silnou čarou vyznačené dílky (na obr. 2 vpravo). Podíl S2/L2 je v podstatě shodný s podílem Sl/Ll au znázorněného provedení je okolo 6,35 mm.

Obr. 3 ukazuje obě desky dvoudeskového topného tělesa, jehož každá deska v podstatě odpovídá výše uvedenému popisu. Desky jsou spojeny tak, že žebra směřují k sobě. Údolí vln jednotlivých plechů 6 žeber mají stejnou hloubku a je tedy příhodné považovat prostory příslušné jednotlivým údolím vln plechu 6 žeber za omezené rovinou, která prochází prostředkem mezi oběma plechy 6 žeber a tedy také prostředkem mezi protilehlými stranami topného tělesa. Také v tomto případě platí vztah mezi poměry průtočných průřezů a délkami otápěných stěn, které tyto průřezy ohraničují, tedy:

Sl/Ll = S2/L2

Z výše uvedeného popisuje zřejmé, že vynález přináší jednak zvýšení účinnosti přenosu tepla a zároveň také snižuje výrobní náklady zmenšením velikosti žeber.

-3 CZ 297260 B6

Pro jednodesková topná tělesa musí být výše uvedená rovnice pro optimální účinnost upravena, například do tvaru:

K.S1/L1 = S2/L2 kde K je konstanta, jejíž hodnota není větší než 1, například je K. od 0,6 do 1,0.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Deskové topné těleso pro systém ústředního vytápění, které má povrch desky s vystupujícími komorami (3), kanály (4) a drážkami (5) mezi kanály (4), které se rozprostírají podélně mezi komorami (3), a zvlněný plech (6) žeber, vytvářející hřebeny (7) vln, kterými je připevněn ke kanálům (4), a údolí (8) vln, která vycházejí směrem od drážek (5) a jsou s nimi vyrovnána pro vytvoření na koncích otevřených vzduchovodů (9) pro průchod vzduchu, vyznačující se t í m , že plochy průtočných průřezů na koncích vzduchovodů (9) jsou nezúžené komorami (3), a dna údolí (8) vln na koncích vzduchovodů (9) se nacházejí ve vzdálenosti (R) od přilehlé komory (3), která není větší než jejich vzdálenost od den drážek (5).

2. Deskové topné těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že hrany plechu (6) žeber na horních a dolních koncích vzduchovodů (9) leží v rovinách kolmých k rovině desky topného tělesa a dna údolí (8) vln na koncích vzduchovodů (9) se nacházejí mezi prvním bodem (B), který je vyrovnán s nejbližší hranou přilehlé komory (3) ve směru kolmém k rovině desky topného tělesa, a druhým bodem (C), který leží ve středu kruhového oblouku, ke kterému je tečné dno drážky (5) a ke kterému je tečný rovněž povrch, který spojuje komoru (3) se dnem drážky (5).

3. Deskové topné těleso podle nároku 2, vyznačující se tím, že dna údolí (8) vln na koncích vzduchovodů (9) končí v bodech (D), které leží uprostřed mezi prvním bodem (B) a druhým bodem (C).

4. Deskové topné těleso podle jednoho z nároků laž 3, vyznačující se tím, že prostory pro proud vzduchu jsou ohraničeny částečně tím povrchem plechu (6) žeber, který je vzdálen od povrchu desky a vzduchovodů (9), přičemž podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodu (9) ku délce obvodu vzduchovodů (9) je roven podílu plochy průtočného průřezu prostoru ku té délce obvodu prostoru, kterou tvoří plech (6) žeber.

5. Deskové topné těleso podle nároku 4, vyznačující se tím, že topné těleso je dvoudeskovým topným tělesem, kde ke každé z desek je připevněn plech (6) žeber, údolí (8) vln plechů (6) žeber směřují k sobě, přičemž prostory jsou ohraničeny rovinami, které jsou kolmé k rovinám desek a procházejí středem mezi sousedním údolími (8), a rovinou, která je rovnoběžná s rovinami desek a je stejně vzdálená od protilehlých údolí vln plechů žeber.

6. Deskové topné těleso podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že vztah mezi vzduchovody (9) a prostory splňuje rovnici:

K . Sl/Ll = S2/L2

-4CZ 297260 B6 kde Sl/Ll je podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodu (9) ku délce obvodu vzduchovodu (9), S2/L2 je podíl plochy průtočného průřezu ku té délce obvodu prostoru, kterou tvoří plech (6) žeber, a K je konstanta, jejíž hodnota není větší než 1, s výhodou je mezi 0,6 a 1,0.

5

7. Deskové topné těleso podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že podíl plochy průtočného průřezu vzduchovodu (9) v mm² ku délce obvodu vzduchovodu (9) v mm má hodnotu v rozmezí 6 až 7 mm.

8. Deskové topné těleso podle nároku 6, vyznač u j í cí se tí m , že uvedený podíl má 10 hodnotu 6,4 mm.