EA046231B1

EA046231B1 - HEATING DOOR FRAME

Info

Publication number: EA046231B1
Application number: EA202393190
Authority: EA
Inventors: Вячеслав Васильевич Колесниченко
Original assignee: Вячеслав Васильевич Колесниченко
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2024-02-19

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к области строительства, в частности, касается конструкции обогреваемых дверей, предпочтительно входных или парадных.The invention relates to the field of construction, in particular to the design of heated doors, preferably entrance or front doors.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

В зимний период года в загородных и частных домах с внутренней стороны металлической входной двери появляется конденсат. А в особо морозные дни эти капельки превращаются в лед и иней. И если для дверного полотна такая ситуация нехарактерна, то для дверной коробки это часто повторяющееся явление. Конденсат - это превращение воды, из газообразного в жидкое состояние при понижении температурных показателей. Появление наледи и капель воды на входной дверной конструкции тесно связано с таким физическим термином, как точка росы: температурный показатель охлаждаемого воздуха, при котором имеющийся в нем пар доходит до состояния насыщения и подвергается конденсации, превращаясь в росу.During the winter season, condensation appears on the inside of the metal entrance door in country and private houses. And on especially frosty days, these droplets turn into ice and frost. And if this situation is not typical for a door leaf, then for a door frame this is a frequently recurring phenomenon. Condensation is the transformation of water from a gaseous to a liquid state when the temperature decreases. The appearance of ice and drops of water on the entrance door structure is closely related to such a physical term as dew point: the temperature indicator of cooled air at which the steam present in it reaches a state of saturation and undergoes condensation, turning into dew.

Большая часть владельцев частных загородных домов позволяет себе уходить от норм и требований строительной сферы в вопросе обустройства неотапливаемого тамбура и защитного козырька для своего жилья. Это приводит к тому, что дверная металлическая конструкция постоянно находится под действием неблагоприятных климатических условий. Это периодические температурные перепады, дождь, снегопады, морозы и прочее.Most owners of private country houses allow themselves to deviate from the norms and requirements of the construction industry in the matter of arranging an unheated vestibule and a protective canopy for their home. This leads to the fact that the metal door structure is constantly exposed to unfavorable climatic conditions. These are periodic temperature changes, rain, snowfall, frost, etc.

Утепление дверной коробки различными материалами не позволяет устранить проблему образования инея на ней в связи с тем, что мостики холода даже после утеплительных мероприятий не исчезают, Независимо от типа отопления в помещении и температуры на улице, появление конденсата на поверхности входного металлического изделия неизбежно, если показатели подходят до температуры точки росы.Insulating the door frame with various materials does not eliminate the problem of frost formation on it due to the fact that cold bridges do not disappear even after insulation measures. Regardless of the type of heating in the room and the temperature outside, the appearance of condensation on the surface of the entrance metal product is inevitable if the indicators suitable for dew point temperature.

Влага с двери может стекать на пол или даже посредством капиллярного движения подниматься по откосам из гипсокартона или других пористых материалов вверх и уходить в стороны, портя при этом эстетический вид откосов и полов (могут образовываться высолы, цвет покраски может потемнеть, неустойчивые к влаге напольные покрытия могут вздуться и т.п.). Влажная прохладная среда - идеальна для роста грибка и плесени. Последние в свою очередь могут необратимо испортить здоровье (болезни дыхательных путей, аллергические реакции и т.п.). От влаги портятся уплотнители, что влечет за собой ухудшение теплоизоляционных свойств двери.Moisture from the door can flow onto the floor or even, through capillary movement, rise up slopes made of plasterboard or other porous materials and go to the sides, spoiling the aesthetic appearance of the slopes and floors (efflorescence may form, the color of the paint may darken, floor coverings are not resistant to moisture may swell, etc.). A moist, cool environment is ideal for mold and mildew to grow. The latter, in turn, can irreversibly damage health (respiratory diseases, allergic reactions, etc.). Moisture deteriorates the seals, which leads to a deterioration in the thermal insulation properties of the door.

Решение этой проблемы заключается в установке дверей с подогревом. Эта технологическая разработка позволяет поднять температурные показатели до точки росы.The solution to this problem is to install heated doors. This technological development makes it possible to raise temperatures to the dew point.

На сегодняшний день существует огромное количество компаний, которые предоставляют услуги по проектированию и монтажу дверных конструкций с обогревом коробки. Конструктивно механизм таков: на дверную коробку монтируется специальный резистивный термический кабель (работающий от обычной электросети), который скрыт в полости дверной коробки и повышает температурный показатель и, тем самым, препятствует образованию наледи или конденсата на двери. Ведь ввиду отсутствия такой системы на поверхности между полотном металлического изделия и его коробкой постоянно появляется излишняя влага. При прохождении по термокабелю электрического тока происходит обогрев окружающего пространства, и конструкция повышает свою температуру, а дверь сохраняет тепло. Воздушная завеса обеспечивает нисходящий вертикальный поток теплого воздуха. Основное его назначение отсечь воздух с улицы при открывании двери. Направленный теплый воздух помогает нагреть входную дверь до уровня воздуха в помещении или даже выше.Today, there are a huge number of companies that provide services for the design and installation of door structures with heated frames. Structurally, the mechanism is as follows: a special resistive thermal cable (operating from a regular electrical network) is mounted on the door frame, which is hidden in the cavity of the door frame and increases the temperature indicator and, thereby, prevents the formation of ice or condensation on the door. Indeed, due to the absence of such a system, excess moisture constantly appears on the surface between the sheet of the metal product and its box. When electric current passes through the thermal cable, the surrounding space is heated, and the structure increases its temperature, and the door retains heat. The air curtain provides a downward vertical flow of warm air. Its main purpose is to cut off air from the street when the door is opened. The directed warm air helps warm the front door to the same level as the room air or even higher.

Так известна отопительная дверная коробка, выполненная из вертикально ориентированных двух элементов коробчатого типа, соединенных между собой в верхней части поперечно расположенным элементом коробчатой формы, при этом полости этих элементов заполнены утеплителем, а нагреваемый электрокабель, связанный с источником питания через блок включения/выключения и регулировки температуры нагрева, уложен вдоль всех указанных элементов коробчатой формы с поджатием утеплителем к металлической стенке коробов (см. ст. Двери входные уличные с терморазрывом, выложенную на сайте ДВЕРМАРКЕТ в сети Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: https://dvermarket.com/dveri-v-kottedzh/, обнаружено в 2020 г.) (копия прилагается).A heating door frame is known, made of vertically oriented two box-type elements connected to each other in the upper part by a transversely located box-shaped element, while the cavities of these elements are filled with insulation, and a heated electrical cable connected to the power source through an on/off and adjustment unit heating temperature, laid along all the specified box-shaped elements with insulation pressed against the metal wall of the boxes (see article: Street entrance doors with a thermal break, posted on the DORMARKET website on the Internet with online access at the address: https://dvermarket. com/dveri-v-kottedzh/, discovered 2020) (copy attached).

Это решение принято в качестве прототипа.This solution was adopted as a prototype.

Применение электрокабеля в качестве нагревательного элемента для формирования околокабельной подогретой воздушной массы представляет собой достаточно интересное решение, так как позволяет минимизировать размеры устройства и вписать его в размеры пустот дверной коробки.The use of an electric cable as a heating element to form a heated air mass around the cable is a rather interesting solution, as it allows one to minimize the size of the device and fit it into the dimensions of the voids of the door frame.

Но недостаток данной конструкции устройства обогрева дверной коробки заключается в том, что необходимо либо изменять конструкцию коробов уже установленной в проем дверной коробки, чтобы уложить внутри электрокабель, либо размещать этот электрокабель при изготовлении дверной коробки на производстве. Это приводит к тому, что такое устройство невозможно применить на широко используемых и уже установленных дверных конструкциях, выпускаемых промышленностью. Кроме того, размещение электронагреваемого кабеля в замкнутом объеме дверной коробки приводит к тому, что при нагреве тепло передается и коробу и утеплителю. А при выключении питания из-за разницы температур за дверью и в помещении в этом замкнутом объеме образуется конденсат, так как температура в помеBut the disadvantage of this design of the door frame heating device is that it is necessary either to change the design of the boxes of the door frame already installed in the opening in order to lay the electric cable inside, or to place this electric cable during the manufacture of the door frame in production. This leads to the fact that such a device cannot be used on widely used and already installed door structures produced by industry. In addition, placing an electrically heated cable in a closed volume of a door frame leads to the fact that when heated, heat is transferred to both the frame and the insulation. And when the power is turned off, due to the difference in temperature outside the door and in the room, condensation forms in this closed volume, since the temperature in the room

- 1 046231 щении всегда больше температуры за входной дверью. А замена возможна только при демонтаже дверной конструкции, что создает определенные неудобства, так как таки ремонтно-восстановительные операции могут производить только специалисты, обеспечивающие демонтаж дверной конструкции и последующую ее постановку в дверной проем.- 1 046231 the temperature outside the front door is always higher. And replacement is possible only when the door structure is dismantled, which creates certain inconveniences, since repair and restoration operations can only be carried out by specialists who ensure the dismantling of the door structure and its subsequent installation in the doorway.

При замкнутом размещении нагревающегося электрокабеля теплопередача происходит через стенки короба дверной коробки, но этого выделившегося на коробке тепла недостаточно для обогрева всей двери и тем более, для создания воздушной завесы. Выделяющееся на поверхности коробов дверной коробки тепло обеспечивает согревание и обогревание непосредственно самой коробки и близлежащих поверхностей дверного полотна и стены проема. Этого достаточно для того, чтобы исключить сквозняки и просушить утеплитель от конденсата и не дать двери примерзнуть к коробке (зимой). Но выделяющегося тепла недостаточно для создания воздушной тепловой завесы, так как это тепло не приводит к перемещению воздушной массы. Как правило, в системах обогрева применяемые электрокабели обеспечивают нагрев до 50°С. Понятно, что такой высокий нагрев непригоден для дверной коробки (пользователь не должен ощущать чрезмерный перегрев до состояния чугунной батареи отопления), так как это небезопасно. Практика показывает, что комфортная температура находится в диапазоне 20-25°С, что явно недостаточно, чтобы дверная коробка выполняла функцию обогревателя всей дверной конструкции, в том числе и самого дверного полотна, которое имеет лишь локальное прилегание к дверной коробке (то есть имеются мостики холода в местах зазоров между дверным полотном и дверной коробкой).When the heated electrical cable is placed in a closed position, heat transfer occurs through the walls of the door frame box, but this heat released on the box is not enough to heat the entire door, much less to create an air curtain. The heat released on the surface of the door frame provides warming and heating of the frame itself and the nearby surfaces of the door leaf and the wall of the opening. This is enough to eliminate drafts and dry the insulation from condensation and prevent the door from freezing to the frame (in winter). But the generated heat is not enough to create an air thermal curtain, since this heat does not lead to the movement of the air mass. As a rule, the electrical cables used in heating systems provide heating up to 50°C. It is clear that such high heating is unsuitable for a door frame (the user should not feel excessive overheating to the point of a cast-iron radiator), since it is unsafe. Practice shows that a comfortable temperature is in the range of 20-25°C, which is clearly not enough for the door frame to serve as a heater for the entire door structure, including the door leaf itself, which has only a local adhesion to the door frame (that is, there are bridges cold in the gaps between the door leaf and the door frame).

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности обогрева за счет формирования воздушных тепловых потоков на всей поверхности дверной коробки и расположенного в ней дверного полотна.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the heating efficiency due to the formation of air heat flows over the entire surface of the door frame and the door leaf located in it.

Указанный технический результат достигается тем, что в отопительной дверной коробке, содержащей П-образную конструкцию из двух продольных элементов, соединенных между собой по одним концам поперечно располагаемым элементом, и устройство обогрева П-образной конструкции, включающее в себя нагревательный элемент, проложенный вдоль всех элементов этой рамы и связанный с источником его нагрева, устройство обогрева включает в себя металлическую раму из П-образного профиля, выполненную перфорированной и закрепляемую на П-образной конструкции на ее элементах с расположением открытого проема профиля в направлении от поверхности элементов П-образной конструкции, металлическую накладку из П-образного профиля, которая сверху надевается на металлическую раму и съемно закреплена на этой раме с расположением боковых стенок накладки на расстоянии от боковых стенок металлической рамы, а нагревательный элемент размещен в полости металлической рамы между ее боковыми стенками и сверху закрыт указанной металлической накладкой.The specified technical result is achieved in that in a heating door frame containing a U-shaped structure of two longitudinal elements connected to each other at one end by a transversely located element, and a heating device of a U-shaped structure, including a heating element laid along all elements of this frame and connected to the source of its heating, the heating device includes a metal frame made of a U-shaped profile, made perforated and fixed to the U-shaped structure on its elements with the location of the open profile opening in the direction from the surface of the elements of the U-shaped structure, metal a cover made of a U-shaped profile, which is put on top of a metal frame and removably fixed to this frame with the side walls of the cover located at a distance from the side walls of the metal frame, and the heating element is placed in the cavity of the metal frame between its side walls and is covered from above by the specified metal cover .

Металлическая рама и накладка могут быть выполнены из нержавеющей стали. Металлическая рама может быть выполнена из алюминия или алюминийсодержащего сплава.The metal frame and cover can be made of stainless steel. The metal frame can be made of aluminum or an aluminum-containing alloy.

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде металлической трубки, через крановый аппарат сообщенной с системой централизованного водяного отопления, или нагревательный элемент выполнен в виде металлической трубки, через крановый аппарат сообщенной с системой парового отопления. Металлическая трубка может быть выполнена медной. Или нагревательный элемент может быть выполнен в виде электронагреваемого греющегося кабеля.The heating element can be made in the form of a metal tube, connected through a tap apparatus to a centralized water heating system, or the heating element is made in the form of a metal tube, connected through a tap apparatus to a steam heating system. The metal tube can be made of copper. Or the heating element can be made in the form of an electrically heated heating cable.

В полости металлической рамы может быть размещен фильтровальный элемент, охватывающий с зазором нагревательный элемент.A filter element can be placed in the cavity of the metal frame, covering the heating element with a gap.

Нагревательный элемент выполнен в виде металлической трубки, через крановый аппарат сообщенной с системой централизованного водяного отопления, а дверная коробка снабжена уличным датчиком температуры, связанным с исполнительным механизмом кранового аппарата. Или нагревательный элемент выполнен в виде электронагреваемого греющегося кабеля, а дверная коробка снабжена уличным датчиком температуры, связанным с электрическим узлом включения питания электронагреваемого греющегося кабеляThe heating element is made in the form of a metal tube, connected through the crane apparatus to the centralized water heating system, and the door frame is equipped with an outdoor temperature sensor connected to the actuator of the crane apparatus. Or the heating element is made in the form of an electrically heated heating cable, and the door frame is equipped with an outdoor temperature sensor connected to an electrical power supply unit for the electrically heated heating cable

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are essential and are interrelated to form a stable set of essential features sufficient to obtain the required technical result.

Описание фигур чертежейDescription of drawing figures

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example of implementation, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result.

На фиг. 1 - общий вид отопительной дверной коробки, вид в сборе с дверным полотном;In fig. 1 - general view of the heating door frame, assembled with the door leaf;

фиг. 2 - составные узлы отопительной дверной коробки;fig. 2 - components of the heating door frame;

фиг. 3 - фрагмент металлической рамы устройства с нагреваемым элементом;fig. 3 - fragment of the metal frame of the device with a heated element;

фиг. 4 - то же, что на фиг. 4, с надеваемой накладкой;fig. 4 - the same as in Fig. 4, with a slip-on cover;

фиг. 5 - поперечное сечение устройства, конструкция в сборе;fig. 5 - cross-section of the device, assembled structure;

фиг. 6 - показано размещение фильтровального элемента в конструкции устройства;fig. 6 - shows the placement of the filter element in the device design;

- 2 046231- 2 046231

Лучший вариант осуществления изобретенияBest Mode for Carrying Out the Invention

Согласно настоящему изобретению рассматривается новая конструкция обогреваемой дверной коробки, конструкция которой может быть любой и выполненной из любого применяемого в настоящее время для дверных коробок материала (металл, дерево, полимерные материалы, комбинация этих материалов). Особенностью заявленной дверной коробки является то, что позволяет обеспечить воздушную тепловую завесу в дверном проеме и может рассматриваться не только как устройство обогрева дверной конструкции в целом, но и как отопительное приспособление для подогрева воздуха в помещении, например в коридоре или в тамбурной зоне.According to the present invention, a new design of a heated door frame is considered, the design of which can be any and made from any material currently used for door frames (metal, wood, polymer materials, a combination of these materials). A feature of the claimed door frame is that it allows for a thermal air curtain in the doorway and can be considered not only as a device for heating the door structure as a whole, but also as a heating device for heating the air in a room, for example in a corridor or in a vestibule area.

В общем случае, отопительная дверная коробка содержит П-образную конструкцию из двух продольных элементов, соединенных между собой по одним концам поперечно располагаемым элементом, и устройство обогрева П-образной конструкции, включающее в себя нагревательный элемент, проложенный вдоль все элементов этой рамы и связанный с источником его нагрева. Устройство обогрева включает в себя металлическую раму из П-образного профиля, выполненную перфорированной и закрепляемую на П-образной конструкции на ее элементах с расположением открытого проема профиля в направлении от поверхности элементов П-образной конструкции, металлическую накладку из П-образного профиля, которая сверху надевается на металлическую раму и съемно закреплена на этой раме с расположением боковых стенок накладки на расстоянии от боковых стенок металлической рамы. Нагревательный элемент размещен в полости металлической рамы между ее боковыми стенками и сверху закрыт указанной металлической накладкой.In general, a heating door frame contains a U-shaped structure of two longitudinal elements connected to each other at one end by a transversely located element, and a heating device of the U-shaped structure, including a heating element laid along all the elements of this frame and connected to source of its heating. The heating device includes a metal frame made of a U-shaped profile, made perforated and fixed to the U-shaped structure on its elements with the open opening of the profile located in the direction from the surface of the elements of the U-shaped structure, a metal plate made of a U-shaped profile, which is on top is put on a metal frame and removably fixed to this frame with the side walls of the lining located at a distance from the side walls of the metal frame. The heating element is placed in the cavity of the metal frame between its side walls and is covered on top by the specified metal plate.

Ниже приводится описание конкретного исполнения заявленного изобретения (Фиг. 1-5).Below is a description of a specific implementation of the claimed invention (Fig. 1-5).

Отопительная дверная коробка, по сути, представляет собой П-образную конструкцию из двух продольных элементов 1 и 2, соединенных между собой по одним концам поперечно располагаемым элементом 3. При этом само исполнение этих элементов 1-3 может быть любым по конструкции (коробчатой формы, с наполнителем или без него, из профиля или монолитного элемента и т.д.). В данном случае сама конструкция дверной коробки не является важным для достижения поставленного технического результата. Главное, чтобы эта коробка имела П-образную форму по проему и плоскую нерельефную поверхность элементов 1-3, обращенную в сторону помещения. Как вариант, П-образная конструкция может иметь нижнюю перекладину 4 (для опирания на пол и обеспечения геометрии коробки), образуя прямоугольную раму. Но в случае выполнения прямоугольной рамы отношение к заявленной полезной модели имеют только три ее элемента: два продольных элемента (вертикально монтируемых в дверном проеме), соединенных между собой по одним концам поперечно располагаемым элементом (располагается вверху дверного проема).The heating door frame, in fact, is a U-shaped structure of two longitudinal elements 1 and 2, interconnected at one end by a transversely located element 3. Moreover, the very design of these elements 1-3 can be of any design (box-shaped, with or without filler, from a profile or monolithic element, etc.). In this case, the design of the door frame itself is not important for achieving the desired technical result. The main thing is that this box has a U-shape along the opening and a flat, non-relief surface of elements 1-3 facing the room. Alternatively, the U-shaped structure can have a bottom crossbar 4 (to rest on the floor and ensure the geometry of the box), forming a rectangular frame. But in the case of a rectangular frame, only three of its elements are relevant to the declared utility model: two longitudinal elements (vertically mounted in the doorway), connected to each other at one end by a transversely located element (located at the top of the doorway).

В конкретном примере исполнения устройство обогрева выполнено в виде отдельного, но являющегося штатной частью дверной конструкции, приспособления, которое со стороны помещения закреплено на дверной коробке, составляя с ней целое. Это позволяет, регулируя габаритные размеры устройства обогрева, применять его практически на любой конструкции дверной коробки. Устройство создано таким образом, что при монтаже его на дверной коробке площадь дверного полотна не перекрывается.In a specific example of execution, the heating device is made in the form of a separate, but standard part of the door structure, device, which is attached to the door frame from the room side, making up a whole with it. This allows, by adjusting the overall dimensions of the heating device, to use it on almost any door frame design. The device is designed in such a way that when mounted on a door frame, the area of the door leaf does not overlap.

Устройство обогрева оконной конструкции (Фиг. 1 и 2) состоит из основания, представляющего собой металлическую раму 5 П-образного профиля, выполненную перфорированной по крайней мере по боковым стенкам (как вариант, перфорация может быть выполнена и по полке между боковыми стенками). Металлическая рама выполняется из нержавеющей стали или из алюминия или алюминийсодержащего сплава. Применение этих материалов обусловлено достаточно высокой теплопроводностью/теплопередачей материала и низкой степенью реакции на внешние условия. Кроме того, данные материалы длительно устойчивы к внешнему воздействию и не изменяют своих свойств под действием влаги, изменения температуры и под действием ультрафиолетового излучения.The heating device for a window structure (Fig. 1 and 2) consists of a base, which is a metal frame 5 of a U-shaped profile, made perforated at least along the side walls (alternatively, perforation can also be made along the shelf between the side walls). The metal frame is made of stainless steel or aluminum or an aluminum-containing alloy. The use of these materials is due to the fairly high thermal conductivity/heat transfer of the material and the low degree of response to external conditions. In addition, these materials are long-term resistant to external influences and do not change their properties under the influence of moisture, temperature changes and ultraviolet radiation.

Металлическая рама 5 выполнена с элементами ее закрепления на плоской поверхности дверной коробки. Эта рама 5 закрепляется на всех трех элементах 1-3 с расположением открытого проема профиля в направлении от дверной коробки (Фиг. 1-3). Рама 5 на профиле дверной коробки закреплена любым известным и приемлемым способом. Например, посредством шурупов или саморезов, если коробка выполнена из пластика или дерева, или с применением адгезивных композиций (клеевых составов или сварки, если оконная рама выполнена металлической стальной. Конкретная реализация приема крепления металлической рамы на дверной коробке в рамках данной заявки не рассматривается, так как не относится к существу заявленного изобретения.The metal frame 5 is made with elements for securing it to the flat surface of the door frame. This frame 5 is fixed on all three elements 1-3 with the location of the open profile opening in the direction from the door frame (Fig. 1-3). The frame 5 is secured to the door frame profile by any known and acceptable method. For example, using screws or self-tapping screws, if the frame is made of plastic or wood, or using adhesive compositions (adhesives or welding, if the window frame is made of metal and steel. A specific implementation of the method of attaching a metal frame to a door frame is not considered within the framework of this application, since as it does not relate to the essence of the claimed invention.

Металлическая рама 5 может быть выполнена цельной в соответствии с размерами посадочной поверхности и габаритов оконной рамы. В этом случае металлическая рама может быть выполнена из общего П-образного профиля, согнутого по размерам поверхности посадки ее на оконной конструкции. Рама 5 может быть выполнена составной, то есть состоящей из продольных (вертикально ориентированных) и поперечного (горизонтально размещаемого) отрезков П-образного профиля, которые монтируются по отдельности на дверной коробке. Рама 5 может быть выполнена сварной из отдельных отрезков металлического профиля.The metal frame 5 can be made integral in accordance with the dimensions of the seating surface and the dimensions of the window frame. In this case, the metal frame can be made of a common U-shaped profile, bent to the size of the landing surface on the window structure. Frame 5 can be made composite, that is, consisting of longitudinal (vertically oriented) and transverse (horizontally placed) sections of a U-shaped profile, which are mounted separately on the door frame. Frame 5 can be made welded from individual sections of metal profile.

Перфорация 6 в стенках металлической рамы 5 (под перфорацией понимаются сквозные отверстия в стенках профиля рамы 5) (Фиг. 3) используется для обеспечения воздухообмена, то есть передачи наPerforation 6 in the walls of the metal frame 5 (perforation refers to through holes in the walls of the frame profile 5) (Fig. 3) is used to ensure air exchange, that is, transmission to

- 3 046231 гретого воздуха из полости металлической рамы во внешнюю среду и исключения образования зон с парниковым эффектом. Так как любой нагретый воздух стремится подниматься вверх, в направлении от слоев холодного воздуха (располагающегося в приполовой зоне), то наличие отверстий в стенках рамы 5 обеспечивает естественную циркуляцию воздушной массы в помещении: перемещение нагреваемой части воздуха вверх и замещение ее поступающего из приполовой зоны воздуха с более низкой температурой. Форма отверстий перфорации, количество таких отверстий и порядок их расположения на стенках металлической рамы 5 не являются существенными для решения задачи по обогреву оконной конструкции.- 3 046231 heated air from the cavity of the metal frame into the external environment and eliminating the formation of zones with the greenhouse effect. Since any heated air tends to rise upward, away from the layers of cold air (located in the near-floor zone), the presence of holes in the walls of frame 5 ensures natural circulation of the air mass in the room: moving the heated part of the air upward and replacing it with air coming from the near-floor zone with a lower temperature. The shape of the perforation holes, the number of such holes and the order of their location on the walls of the metal frame 5 are not essential for solving the problem of heating the window structure.

На этой П-образной металлической раме 5 закреплено устройство обогрева П-образной конструкции, в состав которой входит нагревательный элемент 7, проложенный вдоль все элементов 1-3 этой рамы и связанный с источником его нагрева (не показан).On this U-shaped metal frame 5 there is fixed a heating device of a U-shaped structure, which includes a heating element 7, laid along all the elements 1-3 of this frame and connected to its heating source (not shown).

В полости П-образной металлической рамы 5 предусмотрены элементы 8 (Фиг. 5) для закрепления нагревательного элемента 7, связываемого с источником его нагрева. При этом в качестве нагревательного элемента может использоваться металлическая трубка (например, медная трубка, обладающая высокой теплопроводностью и большим сроком службы на давлениях на разрыв до 50 МПа), образующая контур, полость которого который через крановый аппарат 9 (Фиг. 1 и 2) может быть сообщена с системой централизованного водяного отопления или с системой парового отопления. Для этого примера использования нагревательного элемента в виде медной трубки/трубы с учетом того, что нагрев/обогрев происходит в жилом помещении позволяет обеспечить не только высокую теплопроводность при диаметрах трубки от 5-6 до 12 мм, но и высокую сопротивляемость коррозии, устойчивость к размораживанию, температурным колебаниям в широком диапазоне температур, на внутренних стенках даже при продолжительном использовании не образуется отложений при длительности эксплуатационного срока до полувека и больше.In the cavity of the U-shaped metal frame 5, elements 8 are provided (Fig. 5) for securing the heating element 7, connected to its heating source. In this case, a metal tube (for example, a copper tube, which has high thermal conductivity and a long service life at burst pressures up to 50 MPa) can be used as a heating element, forming a circuit whose cavity through the valve apparatus 9 (Fig. 1 and 2) can be connected to a centralized water heating system or a steam heating system. For this example, the use of a heating element in the form of a copper tube/pipe, taking into account the fact that heating/heating occurs in a living room, allows us to ensure not only high thermal conductivity with tube diameters from 5-6 to 12 mm, but also high corrosion resistance and resistance to defrosting , temperature fluctuations over a wide temperature range, no deposits are formed on the internal walls even with prolonged use, with a service life of up to half a century or more.

Для твердой медной трубы диаметром 12 мм и толщиной стенки 1 мм допустимое рабочее давление составляет 100 бар, а температура 250°С. А максимально медный трубопровод, на паяных твёрдым припоем фитингах, выдерживает нагрузки свыше 500 атмосфер и температуру до 600°С. При понижении температуры многие материалы становятся ломкими. Медь является в данном случае исключением. С падением температуры пластичность и прочность меди возрастают. Данное свойство меди позволяет ей не бояться многоразового замораживания и размораживания (1-3 раза, в зависимости от твердости материала). Даже если авария произошла, то прорыв происходит в одном месте, а не как у стальных трубопроводов по всему телу трубы. Поэтому устранение аварии не представляет труда, в то время как стальную систему приходится заменять полностью.For a solid copper pipe with a diameter of 12 mm and a wall thickness of 1 mm, the permissible operating pressure is 100 bar and the temperature is 250°C. And the maximum copper pipeline, with brazed fittings, can withstand loads of over 500 atmospheres and temperatures up to 600°C. As temperatures drop, many materials become brittle. Copper is an exception in this case. As the temperature drops, the ductility and strength of copper increase. This property of copper allows it not to be afraid of repeated freezing and thawing (1-3 times, depending on the hardness of the material). Even if an accident occurs, the breakthrough occurs in one place, and not like steel pipelines throughout the entire body of the pipe. Therefore, eliminating the accident is not difficult, while the steel system has to be completely replaced.

При использовании заявленного устройства в качестве стационарно закрепленного на конструкции дверной коробки приспособления, нагревательная труба/трубка стационарно подключается к системе отопления помещения через гибкие подводы и крановый аппарат, имеющий функцию перекрытия сообщения трубки с системой отопления. Крановый аппарат может быть выполнен регулируемым для изменения объема поступающего в трубку горячего агента от системы отопления.When using the claimed device as a device permanently attached to the door frame structure, the heating pipe/tube is permanently connected to the heating system of the room through flexible leads and a valve apparatus, which has the function of shutting off the communication between the tube and the heating system. The valve apparatus can be made adjustable to change the volume of hot agent entering the tube from the heating system.

Как вариант исполнения нагревательный элемент может быть выполнен в виде электронагреваемого греющегося кабеля из серии кабелей, применяемых при монтаже теплых полов. С учетом этой особенности электротехнический блок включения/выключения и регулировки температуры нагрева кабеля (функция терморегулирования) может быть использован тот, который применяется в системах теплых полов, построенных на применении электронагреваемых кабелей (см. ст. Кабель для теплого пола как выбрать, принципы монтажа, автор Константин Корепов, статья выложена на сайте ТЕПЛОПРОЕКТ Гид по отоплению и водоснабжению, в сети Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: https://www.tproekt.com/kabel-dla-teplogo-pola-kak-vybrat-principy-montaza, обнаружена в 2019 г.).As an option, the heating element can be made in the form of an electrically heated heating cable from a series of cables used in the installation of heated floors. Taking this feature into account, the electrical unit for turning on/off and adjusting the temperature of the cable heating (thermal control function) can be used in the same way that is used in underfloor heating systems built on the use of electrically heated cables (see article: How to choose a cable for underfloor heating, installation principles, author Konstantin Korepov, the article is posted on the website TEPLOPROEKT Guide to Heating and Water Supply, on the Internet with online access at: https://www.tproekt.com/kabel-dla-teplogo-pola-kak-vybrat-principy -montaza, discovered in 2019).

Независимо от типа применяемого нагревательного элемента в металлической раме предусмотрены элементы 8 для закрепления в полости рамы этой трубы/трубки или кабеля. Эти элементы 8 не только закрепляют, но и позиционируют нагревательный элемент относительно стенок металлической рамы 5, обеспечивая наличие пространства для прохода нагретого воздуха вдоль полости рамы. Эти элементы 8 могут быть выполнены в различной форме. Например, можно использовать клипсы-зажимы (пример показан на фиг. 5) или держатели для труб, которые обычно применяют для закрепления труб путем осаждения трубы через упругие лапки. Так же захватные лапки могут быть выдавлены или высечены непосредственно из боковых стенок металлической рамы 5. Или на трубку может одеваться упругодеформируемое кольцо, которое вставляют вместе с трубой в полость рамы 5 с распором в боковые стенки. Или такое кольцо может иметь выступы, которые при установке кольца вместе с трубой в полость рамы 1 попадают в отверстия перфорации.Regardless of the type of heating element used, elements 8 are provided in the metal frame for securing this pipe/tube or cable in the cavity of the frame. These elements 8 not only secure, but also position the heating element relative to the walls of the metal frame 5, providing space for the passage of heated air along the cavity of the frame. These elements 8 can be made in various shapes. For example, clip clamps (an example is shown in Fig. 5) or pipe holders can be used, which are typically used to secure pipes by pushing the pipe through elastic tabs. Also, the gripping legs can be squeezed out or carved directly from the side walls of the metal frame 5. Or an elastically deformable ring can be put on the tube, which is inserted together with the pipe into the cavity of the frame 5 with expansion into the side walls. Or such a ring may have protrusions, which, when the ring is installed together with the pipe in the cavity of the frame 1, fall into the perforation holes.

Устройство в варианте его применения с системой централизованного отопления может быть оснащено уличным датчиком температуры (на фигурах не показан), связанным с исполнительным механизмом кранового аппарата. Так же при выполнении нагревательного элемента в виде электронагреваемого греющегося кабеля устройство может быть снабжено уличным датчиком температуры, связанным с электрическим узлом включения питания электронагреваемого греющегося кабеля. В обоих случаях поThe device, when used with a central heating system, can be equipped with an outdoor temperature sensor (not shown in the figures) connected to the actuator of the crane apparatus. Also, when the heating element is made in the form of an electrically heated heating cable, the device can be equipped with an outdoor temperature sensor connected to the electrical power supply unit of the electrically heated heating cable. In both cases, according to

- 4 046231 является возможность регулирования обогрева дверной коробки в прямой зависимости от наружной температуры (за дверью).- 4 046231 is the ability to regulate the heating of the door frame in direct dependence on the outside temperature (behind the door).

После монтажа нагревательного элемента и его подключения к источнику его нагрева металлическую раму 5 сверху закрывают накладкой 10, которая выполнена из П-образного металлического профиля. Эта накладка сверху одевается на металлическую раму (Фиг. 4) с расположенным внутри нее нагревательным элементом и съемно закреплена на этой раме с расположением боковых стенок накладки на расстоянии от боковых стенок металлической рамы (Фиг. 5). Закрепляется накладка на раме 5 и позиционируется относительно боковых стенок рамы 5 и по отношению к поверхности дверной коробки за счет, например, упругодеформируемых усиков/лапок 11. В принципе возможны любые типы съемного крепления. Главное, чтобы накладка при посадке защелкивалась на металлической раме 5, а при демонтаже могла быть снята без применения специального инструмента. Целесообразно такую накладку изготавливать из нержавеющей стали, разрешенной к применению в бытовых условиях присутствия человека.After installing the heating element and connecting it to its heating source, the metal frame 5 is covered from above with a cover 10, which is made of a U-shaped metal profile. This cover is placed on top of a metal frame (Fig. 4) with a heating element located inside it and is removably fixed to this frame with the side walls of the cover located at a distance from the side walls of the metal frame (Fig. 5). The overlay is fixed to the frame 5 and positioned relative to the side walls of the frame 5 and relative to the surface of the door frame due to, for example, elastically deformable antennae/legs 11. In principle, any type of removable fastening is possible. The main thing is that the overlay snaps onto the metal frame 5 when seated, and when dismantling it can be removed without the use of a special tool. It is advisable to make such an overlay from stainless steel, approved for use in domestic conditions in the presence of a person.

Особенностью заявленного устройства обогрева дверной коробки является не прямой обогрев за счет контактного прилегания металлической рамы, а за счет формирования нагретой массы воздуха, которая через перфорацию в раме 5 и через зазоры между стенками накладки 10 и рамы 5 поступает в область дверного проема. В связи с этим важным является исключение чрезмерного нагрева накладки 10, как декоративной крышки для рамы 5. Именно поэтому предлагается использовать нержавеющую сталь для накладки. Если простые углеродные стали при увеличении содержания углерода обеспечивают перенос тепла в объеме от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%, то нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, в связи с чем теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Поэтому при работе нагревательного элемента накладка не перегревается до состояния, при котором возможен ожог руки, как это имеет место при использовании алюминиевых или чугунных батарей. Этим обеспечивается безопасность применения заявленного устройства.A feature of the claimed door frame heating device is not direct heating due to the contact fit of the metal frame, but due to the formation of a heated mass of air, which enters the area of the doorway through the perforations in the frame 5 and through the gaps between the walls of the lining 10 and the frame 5. In this regard, it is important to avoid excessive heating of the cover 10, as a decorative cover for the frame 5. That is why it is proposed to use stainless steel for the cover. If simple carbon steels, with increasing carbon content, provide heat transfer in a volume from 54 to 36 W/(m*K) when the percentage of carbon in steel changes from 0.5 to 1.5%, then stainless steels contain chromium (10 % and more), which together with carbon form complex carbides, and therefore the thermal conductivity of stainless steel is low compared to other steels and ranges from 15 to 30 W/(m*K) depending on its composition. Therefore, when the heating element is operating, the pad does not overheat to a state in which a hand burn is possible, as is the case when using aluminum or cast iron batteries. This ensures the safety of use of the claimed device.

Накладка может быть выполнена цельной в соответствии с размерами посадочной поверхности и габаритов металлической рамы 5. В этом случае накладка может быть выполнена из общего П-образного профиля, согнутого по размерам поверхности посадки. Накладка 10 может быть выполнена составной, то есть состоящей из продольных (вертикально ориентированных) и поперечных (горизонтально размещаемых) отрезков П-образного профиля, которые монтируются по отдельности на металлической раме 5. Накладка 10 может быть выполнена сварной из отдельных отрезков металлического профиля.The overlay can be made integral in accordance with the dimensions of the landing surface and the dimensions of the metal frame 5. In this case, the overlay can be made from a common U-shaped profile, bent to the dimensions of the landing surface. The overlay 10 can be made composite, that is, consisting of longitudinal (vertically oriented) and transverse (horizontally placed) sections of a U-shaped profile, which are mounted separately on a metal frame 5. The overlay 10 can be made welded from individual sections of a metal profile.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Его особенность заключается в том, оно построено по принципу обогрева дверной конструкции воздушными потоками, поступающими на конструкцию дверной коробки и на дверное полотно по аналогии обогрева помещения батареями. То есть по периметру дверной конструкции образуется тепловая завеса, действующая на зону дверного проема. При этом конструктивно заявленное устройство просто в изготовлении и может быть применено на всех типах сегодня выпускаемых дверных коробках. Дело в том, что процесс формирования нагретых воздушных потоков не зависит от диаметра нагревательного элемента и размеров металлической рамы. Данные параметры определяют скорость нагрева и эффективность теплопередачи по ее объему в начальный период времени после включения устройства. Но затем процесс теплопередачи переходит в режим полного разогрева, при котором нет необходимости форсировать скорость разогрева и поэтому можно переходить на режим периодического отопления или снижения расхода теплоносителя.The present invention is industrially applicable. Its peculiarity lies in the fact that it is built on the principle of heating the door structure with air flows entering the door frame structure and the door leaf, similar to heating a room with batteries. That is, a thermal curtain is formed along the perimeter of the door structure, acting on the area of the doorway. At the same time, the stated device is simple to manufacture and can be used on all types of door frames produced today. The fact is that the process of forming heated air flows does not depend on the diameter of the heating element and the dimensions of the metal frame. These parameters determine the heating rate and the efficiency of heat transfer by volume in the initial period of time after turning on the device. But then the heat transfer process goes into full heating mode, in which there is no need to speed up the heating rate and therefore you can switch to periodic heating mode or reduce coolant flow.

Так как процесс обогрева проходит при постоянном движении нагретых воздушных масс, то в полости перфорированной металлической рамы под накладкой не образуются зоны застоя (парниковый эффект), в которых выпадает конденсат после выключения устройства. После выключения устройства процесс движения нагретых воздушных масс продолжается до момента выравнивания температуры этих масс до температуры воздуха в помещении. Именно за счет постоянного перемещения воздуха полость рамы 5 успевает высохнуть. При этом накладка приобретает температуру поверхности, равную температуре в помещении, быстрее, чем металлическая рама 5, за счет ее выполнения из нержавеющей стали и прямой конвекции с воздухом в помещении.Since the heating process takes place with constant movement of heated air masses, stagnation zones (greenhouse effect) do not form in the cavity of the perforated metal frame under the cover plate, in which condensation falls after the device is turned off. After turning off the device, the process of movement of heated air masses continues until the temperature of these masses equalizes the air temperature in the room. It is due to the constant movement of air that the cavity of the frame 5 has time to dry. In this case, the lining acquires a surface temperature equal to the room temperature, faster than the metal frame 5, due to its construction from stainless steel and direct convection with the air in the room.

При конвекции (в процессе работы нагревательного элемента) вместе с воздухом перемещается и пыль, которая в силу своего заряда, оседает на нагревательном элементе и на стенках металлической рамы. Это обусловлено положительным зарядом пыли и статическим напряжением на поверхности нагревательного элемента. В результате пыль оседает на конструкции в зоне нагрева и, с одной стороны препятствует полноценному теплообмену, а с другой стороны вступает в процесс нагрева, что воспринимается появлением неприятного запаха. Для исключения этого явления возможно размещение фильтровального элемента 12, который позволит если не полностью, то частично ограничить попадание пыли на нагревательный элемент (Фиг. 6). Такой фильтровальный элемент может быть выполнен в виде проницаемого для воздуха пористого материала, такого как рулонные фильтровальные материалы из тканого или нетканого материала, изготовленные из синтетических волокон, предназначены для грубой очистки воздуха (класс очистки G1, G2, G3, G4; улавливают частицы размером более 10 мкм). Они используютсяDuring convection (during the operation of the heating element), dust also moves along with the air, which, due to its charge, settles on the heating element and on the walls of the metal frame. This is due to the positive charge of dust and static voltage on the surface of the heating element. As a result, dust settles on the structure in the heating zone and, on the one hand, prevents complete heat exchange, and on the other hand, it enters into the heating process, which is perceived by the appearance of an unpleasant odor. To eliminate this phenomenon, it is possible to place a filter element 12, which will allow, if not completely, then partially limit the ingress of dust onto the heating element (Fig. 6). Such a filter element can be made in the form of an air-permeable porous material, such as rolled filter materials made of woven or non-woven material, made of synthetic fibers, designed for coarse air purification (cleaning class G1, G2, G3, G4; traps particles larger than 10 µm). They are used

--

Claims

in ventilation systems, in panel and cassette coarse filters, as first-stage filters in multi-stage filtration systems, as the main filter in a single-stage filtration system. Naturally, such a filter element requires periodic replacement during technological maintenance of the window heating device.

In fig. Figure 1 shows the basic version of a heated door frame. Installation of shut-off valve device 9 is possible on the coolant outlet line. And at the coolant inlet, a thermostatic valve 13 can be built into the heating element, the controls of which are output through openings 14 made in the walls of the lining.

In principle, nothing limits the possibility of giving a door structure heating device the status of smart heating, that is, through the use of a computerized control unit 15 (with manual or remote control) from a remote control or a corresponding software application in a mobile phone/tablet, which will allow the user to turn on heating at a given time and turn it off, maintain the heating temperature both according to the setting and in the mode depending on the ambient temperature outside the door, etc. When using such a control unit 15, the tap apparatus, the temperature sensor outside the window and the room temperature sensor and the thermostatic valve 13 are configured to communicate with the control unit 15.

In fact, the claimed device can be considered as a heating system not only for the door structure, but also for the room as a whole, since air exchange takes place between the air in the room and the air coming from the device into the room due to the output of heated air from the device into the room and the supply of air from placement in the cavity of the metal frame of the device. During a long process of such heat exchange, the volume of the room itself is heated, in which there is at least one door with the declared device.

CLAIM

1. A heating door frame containing a U-shaped structure of two longitudinal elements connected to each other at one end by a transversely located element, and a heating device of the U-shaped structure, including a heating element laid along all elements of this frame and connected to a source its heating, characterized in that the heating device includes a metal frame made of a U-shaped profile, made perforated and fixed to the U-shaped structure on its elements with the open opening of the profile located in the direction from the surface of the elements of the U-shaped structure, a metal plate made of A shaped profile, which is put on top of a metal frame and removably fixed to this frame with the side walls of the lining located at a distance from the side walls of the metal frame, and the heating element is placed in the cavity of the metal frame between its side walls and is covered from above by the specified metal lining.

2. Door frame according to claim 1, characterized in that the metal frame and trim are made of stainless steel.

3. Door frame according to claim 1, characterized in that the metal frame is made of aluminum or an aluminum-containing alloy.

4. Door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of a metal tube, connected through a tap apparatus to a centralized water heating system.

5. Door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of a metal tube, connected through a valve apparatus to a steam heating system.

6. Door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of a copper tube.

7. Door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of an electrically heated heating cable.

8. The door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of a metal tube, connected through the crane apparatus to the central heating system, and the door frame is equipped with an outdoor temperature sensor connected to the actuator of the crane apparatus.

9. The door frame according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of an electrically heated heating cable, and the door frame is equipped with an outdoor temperature sensor connected to an electrical power supply unit for the electrically heated heating cable.

10. Door frame according to claim 1, characterized in that a filter element is placed in the cavity of the metal frame, covering the heating element with a gap.

-