PL171817B1 - Element grzejny do ogrzewania lub chlodzenia powierzchniowego PL - Google Patents

Abstract

1. ELEMENT GRZEJNY DO OGRZEWANIA LUB CHLODZENIA POWIERZCHNIOWEGO, ZWLASZCZA ELE- MENT GRZEJNIKA DO OGRZEWANIA LUB CHLODZENIA POWIERZCHNIOWEGO, Z PRZESTRZENIA WYDRAZONA DO PRZENOSZENIA CZYNNIKA GRZEWCZEGO LUB CHLODZACEGO I Z OTACZAJACYM TE PRZESTRZEN PLA- SZCZEM Z TWORZYWA SZTUCZNEGO I/LUB METALU, ZNAM IENNY TYM , ZE PLASZCZ (2), W SWOIM OB- SZARZE ZWRÓCONYM KU POWIERZCHNI OGRZEWANEJ LUB CHLODZONEJ I/LUB W OBSZARZE ODWRÓCONYM OD POWIERZCHNI OGRZEWANEJ LUB CHLODZONEJ, MA GRUBOSC SCIANKI POWIEKSZONA W STOSUNKU DO POZOSTALYCH JEGO OBSZARÓW. FIG. 3 ( 5 1 ) I N T C L 6 : F28D 1/04 F 2 4 D 3 /1 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element grzejny do ogrzewania lub chłodzenia powierzchniowego, zwłaszcza element grzejnika do ogrzewania lub chłodzenia powierzchniowego, w szczególności do ogrzewania lub chłodzenia podłogowego.

Z austriackiego opisu patentowego AT-B-378 846 znane są rury grzejne z metalu lub tworzywa sztucznego o okrągłym, owalnym lub eliptycznym przekroju poprzecznym rurowej przestrzeni wewnętrznej. W wyniku stosowania tych znanych rur grzejnych, osadzonych w zdolnym do wiązania lub twardniejącym ośrodku, na ogrzewanej powierzchni dochodzi do stosunkowo dużych różnic temperatur, tak zwanej falistości. Jest to często odczuwane przez użytkownika jako nieprzyjemne. Ponadto nie odpowiada to podstawowym wymaganiom, jakie stawia się ogrzewaniu powierzchniowemu w ogóle, a ogrzewaniu podłogowemu w szczególności, to jest nie zapewnia niskiej i, na całej powierzchni ogrzewanej, jednakowej temperatury, niskiej temperatury początkowej i niskiej temperatury w kierunku przeciwnym do powierzchni ogrzewanej.

Zadaniem wynalazku jest zatem opracowanie takiego elementu grzejnego do ogrzewania lub chłodzenia powierzchniowego wymienionego na wstępie rodzaju, który zapewnia ogrzewanie powierzchniowe, zwłaszcza podłogowe, odznaczające się znacznie zmniejszoną falistością temperatur na powierzchni, podlegającej ogrzewaniu.

Zadanie to, zgodnie z wynalazkiem zostało rozwiązane dzięki temu, ze płaszcz elementu grzejnego w swoim obszarze zwróconym ku powierzchni ogrzewanej lub chłodzonej i/lub w obszarze odwróconym od tej powierzchni, ma grubość ścianki powiększoną w stosunku do pozostałych jego obszarów. Korzystnie, w co najmniej jednym obszarze o powiększonej grubości ścianki, znajduje się szczelina izolacyjna wypełniona materiałem, który jest gorszym przewodnikiem ciepła niż pozostały materiał płaszcza lub znajduje się w nim szczelina izolacyjna wypełniona powietrzem. Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, płaszcz w przekroju ma kształt owalny lub eliptyczny a przestrzeń wydrążona ma w przekroju kształt koła.

171 817

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 dotyczą istniejącego stanu techniki, przy czym fig. 1 przedstawia wykres przebiegu typowych temperatur i ich falistości dla czterech znanvch elementów grzejnych w postaci rur o różnym przekroju poprzecznymi, a fig. 2 - cztery znane elementy grzejne w postaci rur o rożnym przekroju poprzecznym, ułożone w izolacji cieplnej, fig. 3 rysunku przedstawia element grzejny lub chłodzący według wynalazku w postaci rury, w przekroju poprzecznym, fig. 4 - element grzejny w postaci rury z kołowo ukształtowaną końcówką, w przekroju wzdłużnym i poprzecznym, fig. 5 - element grzejny w postaci rury z umieszczoną w płaszczu szczeliną izolacyjną, w przekroju poprzecznym, fig. 6 - element grzejny w postaci rury z umieszczoną w płaszczu wkładką izolacyjną, w przekroju poprzecznym i fig. 7 - element grzejny w postaci rury zbiorczej z doprowadzonym do niej przyłączem rurowym, w przekroju wzdłużnym i poprzecznym.

Na figurze 1 przedstawiony jest przebieg typowych temperatur i ich falistości dla czterech, uwidocznionych schematycznie na fig. 2 w przekroju poprzecznym, znanych rur grzejnych, dla podziałki rur t =150 mm i przy temperaturze początkowej 40°C. W zależności od zmiany podziałki rur, w związku ze zmianą temperatury początkowej, falistość temperatury może ulec jeszcze znacznemu wzmocnieniu. Ze względów zdrowotnych temperatura powierzchni układu ogrzewania podłogowego powinna być niższa od temperatury powierzchni spodów stóp (ta z kolei nie może być zrównana z temperaturą ciała ludzkiego) aby ciepło mogło być oddawane do podłogi.

Występowanie falistości temperatur przedstawionej na fig. 1 wyjaśniono na podstawie fig. 2, która przedstawia w przekroju cztery rury grzejne, ułożone nad warstwą izolacji cieplnej (przedstawioną za pomocą linii wężykowatej) w materiale podłogi, którego granice są oznaczone liniami poziomymi. Każda znana rura o dowolnym przekroju poprzecznym oddaje ciepło równomiernie za pośrednictwem całej powierzchni zewnętrznej (wypromieniowywanie ciepła, uwidocznione strzałkami), tak, że w przypadku znanych dotychczas przekrojów poprzecznych rur, bezpośrednio nad i pod wierzchołkiem łuku rury występuje najwyższa, a pomiędzy rurami najniższa temperatura powierzchniowa na podłodze i na izolacji cieplnej.

Figura 3 przedstawia rurę z tworzywa sztucznego według wynalazku, z wydrążoną przestrzenią wewnętrzną 3 o okrągłym wewnętrznym przekroju poprzecznym oraz ze ścianką 2a, 2b, pogrubioną u góry i u dołu względem pozostałej jej grubości. Końce rury zwrócone ku przyłączu rozdzielczemu są według fig. 4 obtoczone na okrągło, dzięki czemu wytwarzane są w sposób niezawodny i prosty znane połączenia spawane, ściskowe lub śrubowe. Widok A na fig. 4 uwidacznia obtoczenie 1, ścianki o powiększonej grubości 2a, 2b oraz wydrążoną przestrzeń wewnętrzną 3 z kierunku A obserwacji. Okazało się, że za pomocą ukształtowanej w ten sposób rury grzejnej, gdy jest ona ułożona znanym sposobem wzdłuż linii wężykowatych lub wzdłuż pętli, można wyeliminować w praktyce falistość temperatur.

Figura 5 przedstawia rurę z tworzywa sztucznego lub metalu o okrągłym wewnętrznym przekroju poprzecznym z pogrubioną u góry i u dołu ścianką oraz z umieszczoną w niej szczeliną izolacyjną 6, zapewniającą oddawanie ciepła zgodnie z wymaganiami według wynalazku Końce rury zwrócone ku przyłączu rozdzielczemu są obtoczone na okrągło jak według fig. 4, dzięki czemu można wytwarzać w niezawodny i prosty sposób znane połączenia spawane, ściskowe lub śrubowe.

Figura 6 przedstawia rurę metalową o okrągłym wewnętrznym przekroju poprzecznym, z naniesioną u góry i u dołu izolacją z tworzywa sztucznego, którą można wykonać zarówno bez, jak i z umieszczoną w niej szczeliną izolacyjną, dzięki czernu znowu zapewnione jest oddawanie ciepła zgodnie z wymaganiami według wynalazku.

Elementy grzejne według wynalazku układa się w stanie zarówno gorącym, jak i zimnym we wszystkich znanych dotychczas urządzeniach mocujących, takich jak np: zaciski rurowe, szyny do przytrzymywania rur, płyty układowe itd. według obowiązujących norm lub obecnego stanu techniki.

Dzięki pogrubieniu ścianki w tym obszarze elementu grzejnego według wynalazku, który jest odwrócony od ogrzewanej powierzchni, z jednej strony zmniejszono straty ciepła w podłodze, z drugiej zaś strony połączono trwale (np. spawaniem) z elementami grzejnymi

171 817 elementy przyłączowe, np. doprowadzające i odprowadzające rury zbiorcze. Jest to przedstawione na fig. 7 w postaci przekroju podłużnego i poprzecznego rury zbiorczej z tworzywa sztucznego, z okrągłą wydrążoną przestrzenią wewnętrzną 3 oraz ze ścianką o powiększonej grubości góry i u dołu

W tę pogrubioną ściankę rury wstawiane ιιτίΠίοΗγαι o

J i V » WCłżj M.J UJ no oiordn rnnz

UJ^KZ VlVpl.V' 1U1J prostopadle lub też ukośnie w zmiennych odstępach wzajemnych w miejscach nierozłącznych połączeń 4. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie rur zbiorczych metodą wytłaczania, odznaczających się długotrwałą wytrzymałością i bardzo niskimi kosztami produkcji, przy jednocześnie niezawodnej technice łączenia na dużych powierzchniach łączeniowych.

Spawanie lub mne trwałe połączenie rur do rozprowadzania ciepła z doprowadzającą i odprowadzającą rurą zbiorczą ma duże znaczenie, ponieważ przez podzielenie strumienia wody grzejnej z przewodu doprowadzającego na szereg rur do rozprowadzania ciepła powstają decydujące korzyści w odniesieniu do strat ciśnienia i prędkości przepływu. Małe straty ciśnienia i mała prędkość przepływu umożliwiają zastosowanie małych, energooszczędnych pomp cyrkulacyjnych, a jednocześnie powodują cichobieżną pracę.

Element grzejny według wynalazku stosowany jest również do chłodzenia powierzchniowego, przy czym osiąga się równomierne chłodzenie powierzchni (eliminacja falistości temperatur). Element chłodzący według wynalazku posiada te same cechy strukturalne jak element grzejny.

Jeszcze bliżej opisano wynalazek za pomocą poniższego przykładu.

Wytworzono element grzejny z polipropylenu, z uwidocznionym na fig. 3 przekrojem poprzecznym, za pomocą tradycyjnej techniki tłoczenia, mający następujące wymiary:

grubość ścianki w mm w płaszczyźnie 0° : 2,0 grubość ścianki w mm w płaszczyźnie 00^o : 2,5 grubość ścianki w mm w płaszczyźnie 00^o : 3,5 grubość ścianki w mm w płaszczyźnle 0°o : 4-,0 średnica wewnętrznej rurowej przestrzeni wewnętrznej w mm: 20

Przez ten element grzejny była pompowana gorąca woda (temperatura początkowa. 40°C; natężenie przepływu: 3 l/min) oraz zmierzono temperatury, ustalające się w mrze wewnętrznej i oa powierzchni zewnętrznej płaszcza.

Temperatura wewnętrzna rury : temperatura zewnętrzna na płaszczyźnie 0°: temperatura zewnętrzna na płaszczyźnie 30°: temperatura zewnętrzna na płaszczyźnie 60°: temperatura zewnętrzna na płaszczyźnie 90°: 37,07^uC

Przez ukształtowanie różnych grubości ścianki można zatem tak zmieniać temperaturę powierzchni elementu grzejnego, a w konsekwencji np. przy ogrzewaniu podłogowym oddawanie ciepła na powierzchni podłogi, że wyrównana zostaje falistość temperatur.

Zmiany temperatury na powierzchni elementu grzejnego według wynalazku są tym większe, im większe są różnice grubości ścianki lub im większa jest szczelina izolacyjna, umieszczona w rurze (fig. 6).

30°C

38,23°C

37,92°C

37,35⁽¹C

171 817

FG.1

STOJĄCA RURA RURA OKRĄGŁĄ LEŻĄCĄ RURA RURAOKRAGŁA OWALNA 17/24mm 20,94mm OWALNA 24/17mm 17 mm

FIG.2

171 817

FIG. 3

FIG. 4

A

FIG. 5

171 817

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element grzejny do ogrzewania lub chłodzenia powierzchniowego, zwłaszcza element grzejnika do ogrzewania lub chłodzenia powierzchniowego, z przestrzenią wydrążoną do przenoszenia czynnika grzewczego lub chłodzącego i z otaczającym tę przestrzeń płaszczem z tworzywa sztucznego i/lub metalu, znamienny tym, że płaszcz (2), w swoim obszarze zwróconym ku powierzchni ogrzewanej lub chłodzonej i/lub w obszarze odwróconym od powierzchni ogrzewanej lub chłodzonej, ma grubość ścianki powiększoną w stosunku do pozostałych jego obszarów.
2. 2. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że w płaszczu (2). w co najmniej jednym obszarze o powiększonej grubości, znajduje się szczelina izolacyjna (6) wypełniona materiałem, który jest gorszym przewodnikiem ciepła niz materiał płaszcza.
3. 3. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że w płaszczu (2), w co najmniej jednym obszarze o powiększonej grubości, znajduje się szczelina izolacyjna (6) wypełniona powietrzem.
4. 4. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że płaszcz (2) w przekroju poprzecznym ma kształt owalny lub eliptyczny.
5. 5. Element grzejny według zastrz. 4, znamienny tym, że otoczona płaszczem (2) przestrzeń wydrążona (3) ma w przekroju kształt kola.