PL216199B1 - Wielosegmentowy grzejnik wyposażony w co najmniej dwa różne segmenty grzejne - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest grzejnik, zwłaszcza grzejnik płytowy do systemu centralnego ogrzewania, wyposażony w segment grzejny radiacyjny, co najmniej w jeden segment grzejny konwekcyjny, przyłącze wlotowe i powrotne, w zawór regulujący albo termostat do regulowania strumienia czynnika roboczego dopływającego do segmentu radiacyjnego oraz w dodatkowy zawór albo termostat do regulowania wielkości strumienia przepływającego przez segmenty grzejne konwekcyjne.

Grzejniki płaskie znane ze stanu techniki wykonuje się z elementów półskorupowych profilowanych albo wyposażonych w wytłoczenia. Po połączeniu takich elementów za pomocą spawania w wewnętrznej przestrzeni grzejnika tworzą się pionowe i poziome kanały przepływowe.

W celu zwiększenia wydajności cieplnej na powierzchni grzejnika mocuje się blachy profilowane (profile albo blachy konwekcyjne) z profilami prostokątnymi. Ze względu na wydajność cieplną grzejnik płaski jest jednym z najlepszych typów grzejników, jest również korzystny ze względu na wygląd i higienę wnętrza i charakteryzuje się niewielkimi wymiarami, które wpływają pozytywnie na skuteczność regulacji, co jest bardzo ważne zwłaszcza w energooszczędnych systemach grzewczych. Płyty grzewcze płaskich grzejników mogą być również wykonywane z pojedynczych płaskich rur, które zastępują konstrukcje półskorupowe. Takie rozwiązanie nie wpływa na wydajność i inne parametry eksploatacyjne grzejnika, natomiast wpływa na estetykę wyrobu i koszty wytwarzania. Grzejniki tego rodzaju nie będą omawiane w dalszej części opisu.

Systemy grzewcze i grzejniki dobiera się tak, aby zapewnić uzyskanie w pomieszczeniach odpowiedniej temperatury przy najniższej temperaturze otoczenia występującej w sezonie grzewczym. Podstawowymi parametrami przy dobieraniu grzejnika są ilość przepływającej przez ten grzejnik wody, opór przepływu oraz proporcje wymiarów przekroju grzejnika przekazującego ciepło drogą konwekcji i promieniowania. Jeżeli parametry te dobiera się do ekstremalnych warunków pracy grzejników, wówczas przez większą część sezonu grzewczego system pracuje przy częściowym obciążeniu i wymagana wydajność cieplna jest mniejsza od zakładanej.

Stosowane w pomieszczeniach grzejniki jednorzędowe są wyposażone w jedną płytę grzejną o konstrukcji jednoczęściowej, zaś grzejnik dwurzędowy składa się z przedniego segmentu grzejnego umieszczonej od strony ogrzewanego pomieszczenia oraz z tylnego segmentu grzejnego, korzystnie o symetrycznej konstrukcji, przy czym przez obie płyty grzejne przepływa taka sama ilość wody. Zasada symetrycznego przepływu przez dwie przednie płyty grzejne dotyczy również grzejników trzyrzędowych oraz ogólnie grzejników wielorzędowych.

Przy zaostrzających się wymaganiach dotyczących izolacji cieplnej budynków grzejniki będą coraz częściej funkcjonować przy niepełnym obciążeniu, tzn. przy niższej temperaturze przepływającej wody.

Przy stosunkowo wysokich temperaturach zewnętrznych wymagana jest niska wydajność cieplna wynosząca mniej niż 100 W, przy czym taką wydajność uzyskuje się przy niewielkim przepływie wody. Z powodu dużego udziału konwekcji w procesie przekazywania ciepła z grzejnika do pomieszczenia temperatura części płyty grzejnej wyposażonej w blachy konwekcyjne umieszczonej od strony pomieszczenia będzie stosunkowo niska, co jest niedogodnością tej znanej konstrukcji. W grzejnikach wielorzędowych o konstrukcji symetrycznej zjawisko to występuje w jeszcze większym stopniu, ponieważ pomieszczenie jest ogrzewane nie tylko przez zewnętrzną płytę grzejną, lecz również przez pozostałe płyty. Przez płytę przednią przekazywana jest tylko część ciepła i przy niewielkiej wydajności grzejnej temperatura tej płyty będzie niewielka. Zimna powierzchnia płyty grzejnej powoduje niekorzystny odbiór klimatu panującego w pomieszczeniu.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 196 14 330 C1 jest znany grzejnik składający się z dwóch płyt grzejnych połączonych za pomocą złączki wyposażonej w zawór. Obie te płyty są konwektorami i nie eliminują przedstawionych wyżej niedogodności.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 196 14 330 C2 jest znany wielowarstwowy grzejnik płytowy wyposażony w zintegrowany zestaw zaworów zaopatrzonych w ręczne pokrętło, termostat lub inny nastawny element wykonawczy, w przyłącze wlotowe połączone z przewodem zasilającym sieci grzewczej oraz w przyłącze wylotowe połączone z przewodem powrotnym. Grzejnik łączy się w prosty sposób z siecią grzewczą, zachowując możliwości regulacji za pomocą ręcznego pokrętła, termostatu albo innego nastawnego elementu wykonawczego. W konstrukcji według wynalazku przynajmniej pierwsza płyta grzejna (A) albo pierwsza grupa płyt grzejnych jest wyposażona w przyłącze wlotowe (3) oraz przynajmniej jedna płyta grzejna (B) albo druga grupa płyt grzejnych jest wyposażona w przyłąPL 216 199 B1 cze wylotowe (4), przy czym pierwsza płyta (A) jest połączona z drugą płytą grzejną (B) albo pierwsza grupa płyt grzejnych jest połączona przepływowo z drugą grupą płyt grzejnych tylko za pomocą zaworu (1).

Z innego niemieckiego opisu patentowego DE 40 41 191 C2 jest znane przyłącze do wielorzędowego grzejnika płytowego, wyposażone w złącza (4) wykonane w kształcie litery T, umieszczone między dwoma płytami grzejnymi (1, 2). Swobodne króćce (7) złączy (4) są połączone z siecią grzewczą, zaś króćce (5) poprzeczne do króćców swobodnych (7) są osadzone w otworach (6) płyt grzejnych (1, 2). Płyty grzejne (1, 2) są zaopatrzone w dodatkowe otwory (8), umieszczone na powierzchniach naprzeciwległych względem otworów (6). W otworach (8) mocuje się korpusy zaworów (10) albo korki (9). Króćce poprzeczne tworzą gniazda zaworowe (11). Przyłącze według wynalazku jest wyposażone również w korpus zaworu (10) zaopatrzony w tarczę zwrotną (12) umieszczoną tak, że otwarty jest przepływ tylko przez przednią płytę grzejną (1), zaś bezpośredni przepływ przez tylną płytę grzejną (2) jest zablokowany.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej nr US 2001/0040027 A1 jest znany wymiennik ciepła z wymianą fazy ciekłej, w którym kierunek przepływu czynnika roboczego w rurach sekcji pierwszej i drugiej jest przeciwny do kierunku jego przepływu w rurach sekcji trzeciej i czwartej, ustawionych w przeciwprądzie do powietrza. Kierunki przepływu czynnika chłodzącego przez zbiorniki pierwszej głowicy naprowadzającej czynnik chłodzący do rur pierwszej i czwartej sekcji są jednakowe. Także kierunki przepływu czynnika roboczego przez zbiorniki pierwszej głowicy rozprowadzającej czynnik chłodzący do rur drugiej i trzeciej sekcji są jednakowe. W związku z tym, nawet w przypadku niewielkiej prędkości przepływu czynnika chłodzącego, uzyskuje się równomierny rozkład temperatury powietrza w wymienniku ciepła.

Z innego opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej nr US 6021846 jest znany podwójny wymiennik ciepła, składający się z sekcji wymiennika, które zawierają wiele rur ustawionych równolegle względem siebie oraz przegrody rozdzielające sąsiadujące rury, przy czym przeciwległe końce każdej z rur są podłączone do pary głowic rozprowadzających ciecz. Sekcje wymienników ciepła są umieszczone blisko siebie, od przodu do tyłu patrząc w kierunku przepływu powietrza. Obiegi chłodziwa tych sekcji są połączone ze sobą szeregowo albo równolegle.

Z innego opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej nr US 5934553 jest znany zawór termostatyczny do przepływu cieczy ze źródła o wysokiej temperaturze do źródła o niskiej temperaturze. Zawór termostatyczny jest wyposażony w końcówkę, która podczas jego pracy kontaktuje się z cieczą ze źródła o wysokiej temperaturze oraz drugą końcówkę, która podczas pracy styka się z cieczą ze źródła o niskiej temperaturze. Zawór jest również zaopatrzony w gniazdo zaworowe oraz element zaworu wyposażony w dwie końcówki i zewnętrzną powierzchnię zamykającą, ograniczoną przez gniazdo zaworu. Element zaworu jest ukształtowany tak, że oprócz dwóch końcówek ma krzywizny łuków większe niż 150°, czyli ciecz opływająca element zaworu zmienia swój kierunek przepływu o kąt mniejszy niż 30°. Zawór termostatyczny stosuje się do regulacji przepływu chłodziwa z bloku silnika spalinowego ze spalaniem wewnętrznym do chłodnicy. Element zaworu może mieć kształt utworzony z krzywych parabolicznych o różnych promieniach krzywizn. Zawór może być ponadto wyposażony w obudowę wykonaną z materiału rozszerzalnego, zawierającą materiał rozszerzalny na pierwszej z końcówek zaworu. Obudowa z materiału rozszerzalnego może być wykonana w kształcie stożka o wierzchołku umieszczonym od strony silnika.

W związku ze wzrostem zużycia energii przyjmowane są coraz ostrzejsze normy i rozporządzenia ograniczające ilość ciepła zużywanego do ogrzewania pomieszczeń. Przykładowo pomieszczenie zużywające moc grzejną 3000W powinno obecnie ograniczać zapotrzebowanie na ciepło do ok. 700W. Takie wymagania wymuszają tworzenie układów regulacyjnych reagujących na niewielkie nawet zmiany warunków cieplnych w ogrzewanym wnętrzu, przykładowo włączony komputer lub podobne urządzenie elektroniczne albo wejście do pomieszczenia kilku osób może spowodować spadek zużycia energii cieplnej nawet o 600W.

Grzejniki stosowane w pomieszczeniach powinny przekazywać ciepło przede wszystkim przez promieniowanie cieplne, ponieważ taki system ogrzewania jest zdrowszy i korzystniej odbierany przez ludzi, zaś temperatura rzeczywista w pomieszczeniu może być niższa. Ograniczenie konwekcji pomieszczenia ogranicza również ruch cząsteczek kurzu we wnętrzu. Zakres regulacji mocy grzejnika powinien być możliwie szeroki, możliwie liniowy, zaś system regulacyjny powinien szybko reagować na zmiany warunków.

PL 216 199 B1

Celem wynalazku jest opracowanie jednorzędowego albo wielorzędowego grzejnika, który przy zachowaniu pełnej wydajności w warunkach dużego obciążenia cieplnego umożliwi utrzymanie stosunkowo wysokiej temperatury na powierzchni segmentu grzejnego umieszczonego od strony pomieszczenia również w warunkach częściowego obciążenia i zwiększy w ten sposób komfort użytkowania. Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji spełniającej wymagania rozporządzenia 95 dotyczącego oszczędzania energii cieplnej, zwłaszcza elementów regulacyjnych o nieliniowej charakterystyce pracy.

Grzejnik powinien umożliwić uzyskanie wysokiej wydajności cieplnej przy niewielkich kosztach ogrzewania i wytwarzania oraz zapewnić możliwość dokładnej regulacji temperatury w pomieszczeniu.

Cel wynalazku zrealizowano w grzejniku, który charakteryzuje się tym, że segment radiacyjny i segment albo segmenty konwekcyjne są wyposażone we wspólny zawór, przy czym zawór ten składa się z korpusu wyposażonego w co najmniej jeden wlot i w jeden wylot korzystnie łącznie z dodatkowym otworem wylotowym oraz z elementów zamykających złożonych z gniazd i talerzyków zaworowych, przy czym każdy z dwóch wlotów albo wylotów jest wyposażony w osobny element zamykający. Talerzyki zaworów są korzystnie ustawione współosiowo, zwłaszcza szeregowo i uruchamiane niezależnie od siebie, przykładowo przy różnych temperaturach czynnika roboczego.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku talerzyk zaworu w swym ruchu osiowym otwiera albo zamyka dwa wloty albo dwa wyloty.

Talerzyk zaworu jest korzystnie zaopatrzony w sprężynę dociskającą wstępnie ten talerzyk do gniazda zaworowego niezależnie od drugiego talerzyka zaworu.

W jeszcze innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku każdy z zespołów składających się z talerzyka zaworu i gniazda zaworu jest wyposażony w osobny mechanizm nastawczy.

Talerzyk zaworu jest umieszczony korzystnie w innym talerzyku zaworu, tworzącym korpus przepływowy, przy czym korpus przepływowy łączy odcinek wlotowy, z komorą wstępną i otworem wylotowym. W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku grzejnik jest wyposażony we wspólny sekwencyjny napęd talerzyków zaworowych.

Grzejnik jest korzystnie wyposażony we wspólny mechanizm otwierający jednocześnie przepływ między odcinkiem wlotowym, szczeliną obwodową i otworem oraz przepływ przez otwory i zwiększający przekrój strumienia czynnika roboczego przepływającego przez zawór. Powierzchnie przekrojów strumieni wlotowych i wylotowych przepływających przez otwory wlotowe i wylotowe przy pełnym otwarciu zaworu są w przybliżeniu takie same.

Grzejnik według wynalazku jest korzystnie wyposażony w dwa zamknięcia wykonane w kształcie talerzyków zaworowych poruszających się niezależnie od siebie, przy czym zakres przesuwu jednego z talerzyków zaworowych jest większy niż zakres przesuwu drugiego talerzyka.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku pręt albo popychacz zaworu jest połączony tylko z jednym talerzykiem zaworu, który jest wyposażony w zabierak do popychania drugiego talerzyka zaworu. Jeden talerzyk zaworu jest korzystnie obciążony wstępnie za pomocą sprężyny. Gniazda talerzyków zaworowych są korzystnie umieszczone w jednej płaszczyźnie, albo talerzyki zaworów w położeniu zamkniętym są umieszczone w jednej płaszczyźnie. W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku grzejnik jest wyposażony w zawór albo termostat do regulacji dwóch strumieni przepływu. Temperatury zadziałania zaworów albo termostatów uruchamiających talerzyki są korzystnie różne. W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku każdy segment grzejnika jest wyposażony w jedno przyłącze wlotowe i jedno przyłącze powrotne. Oba zawory grzejnika są korzystnie umieszczone w tym samym korpusie, który jest wyposażony w jeden otwór wlotowy i w otwory powrotne dla każdego z segmentów grzejnych albo w otwory wlotowe dla każdego z segmentów grzejnych i jeden otwór powrotny. Segment grzejny konwekcyjny i segment grzejny radiacyjny grzejnika są korzystnie podzielone na segmenty cząstkowe, które są regulowane ręcznie albo automatycznie za pomocą zaworów, termostatów albo podobnych urządzeń nastawczych.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku grzejnik jest wyposażony w kapsułę termostatyczną, zwłaszcza kapsułę woskową albo parafinową, składającą się z obudowy wypełnionej czynnikiem roboczym o określonej rozszerzalności cieplnej, zwłaszcza parafiną albo woskiem i wyposażonej w odkształcalną pod wpływem ciepła puszkę kompensacyjną o nieliniowej w kierunku osiowym albo promieniowym charakterystyce zmiany długości w zależności od objętości czynnika roboczego umieszczonego w komorze termostatu. Puszka kompensacyjna ma postać umożliwiającą zamianę objętości czynnika roboczego na przesunięcie nieliniowe w kierunku wzdłuż osi tej puszki. Puszka kompensacyjna kapsuły termostatycznej jest korzystnie wykonana w kształcie stożka o niePL 216 199 B1 wielkiej wartości kąta wierzchołkowego. Obwód puszki kompensacyjnej zwiększa się korzystnie w kierunku osiowym. W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku puszka kompensacyjna jest wyposażona w co najmniej jeden obszar wykonany w kształcie stożka o niewielkiej wartości kąta wierzchołkowego albo obszar o obwodzie zwiększającym się w kierunku osiowym.

Wynalazek został przedstawiony w przykładowym rozwiązaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia grzejnik dwurzędowy według wynalazku w widoku perspektywicznym z przodu, fig. 2 - grzejnik dwurzędowy z centralnym podłączeniem przewodu dolotowego i odpływowego w widoku perspektywicznym, fig. 3 - grzejnik dwurzędowy wyposażony w komorę kompensacyjną i przysłonę do tłumienia przepływu konwekcyjnego, w przekroju poprzecznym, fig. 4 - grzejnik jednorzędowy według wynalazku w widoku uproszczonym, fig. 5 - inny grzejnik jednorzędowy według wynalazku, z wygiętymi do tyłu segmentami bocznymi i umieszczonym w środku korpusu przyłączem w widoku z góry, fig. 6 - inne rozwiązanie grzejnika jednorzędowego wyposażonego w umieszczony z tyłu odcinek rury z kryzami konwekcyjnymi w widoku z góry, fig. 7 - wspornik dystansowy z kanałami przepływowymi w przekroju, fig. 8 - schemat połączenia elektrycznego elementów grzejnych, fig. 9 - zabudowa przyścienna grzejnika według wynalazku w przekroju pionowym, fig. 10 - grzejnik radiacyjny z umieszczonym obok grzejnikiem konwekcyjnym w widoku z przodu, fig. 11A do 11C - zawór według wynalazku w przekroju podłużnym w różnych płaszczyznach, fig. 12A do 12C - inne rozwiązanie zaworu według wynalazku, w przekroju w różnych płaszczyznach, fig. 13 - charakterystykę regulacyjną zaworu i charakterystykę wydajności cieplnej grzejnika, fig. 14 - kapsułę termostatyczną albo woskową według wynalazku w przekroju poprzecznym, fig. 15 - inne rozwiązanie kapsuły termostatycznej według wynalazku, również w przekroju poprzecznym, fig. 16 - dwurzędową pionową ściankę grzejną, w rozbiciu, fig. 17 - tę samą ściankę, w częściowym widoku i przekroju poziomym przez umieszczone w górnym obszarze doprowadzenie czynnika grzewczego, fig. 18 - ściankę według fig. 17, dolną część w przekroju poziomym, fig. 19 - inne rozwiązanie dwurzędowej ścianki grzejnej, w rozbiciu, fig. 20 - widok ścianki według fig. 19 w częściowym przekroju, część górna, fig. 21 - dolną część ścianki według fig. 20, w przekroju poziomym, fig. 22 - dwurzędową ściankę grzejną w rozbiciu, fig. 23 - ściankę poziomą, w częściowym widoku i w przekroju pionowym, obszar lewej ścianki oddzielającej, fig. 24 - ściankę poziomą, w częściowym widoku i w przekroju pionowym, obszar prawej strony blachy kierującej, fig. 25 - inną wersję dwurzędowej ścianki grzejnej, w rozbiciu, fig. 26 - ściankę według fig. 25, układ doprowadzający czynnik grzewczy w górnej części ścianki, w przekroju poziomym, fig. 27 - dolny obszar ścianki według fig. 26, w przekroju poziomym, fig. 28 - lewą stronę ścianki według fig. 26, w przekroju pionowym, fig. 29 - jeszcze inny wariant dwurzędowej poziomej ścianki grzejnej, w rozbiciu, fig. 30 - ściankę według fig. 29 w przekroju poziomym z widocznym kanałem przepływowym, część dolną, fig. 31 - dolną część ścianki grzejnej według fig. 29 w przekroju poziomym, fig. 32 - ściankę według fig. 30, prawą część, w przekroju.

Fig. 1 przedstawia dwurzędowy grzejnik według wynalazku wyposażony w przyłącza symetryczne, przy czym przyłącze przewodu dolotowego VL jest umieszczone w górnym narożniku a przedniej płyty grzejnej 1, zaś przyłącze przewodu powrotnego RL w dolnym rogu d tylnej płyty grzejnej Γ. Strumień wody wpływającej przez przewód dolotowy rozdziela się odpowiednio na przedniej płycie grzejnej 1, następnie przez odcinek łączący c-c', zwłaszcza rurę wykonaną z metalu albo z tworzywa sztucznego, przepływa do tylnej płyty grzejnej 1'. Płyta grzejna jest korzystnie wykonana z dwóch półskorup albo kształtowanych blach, zwłaszcza stalowych, może być również wykonana z tworzywa sztucznego, przy czym elementy tworzące płytę grzejną są ze sobą szczelnie połączone,

PL 216 199 B1 przykładowo za pomocą spawania. W celu równomiernego rozprowadzenia strumienia płynu grzejnego, zwłaszcza wody, profile płyty grzejnej 1 tworzą pionowe kanały ustawione w kierunku a-d oraz jeden kanał poziomy umieszczony w górnej części płyty grzejnej 1 na linii a-b oraz drugi kanał poziomy umieszczony w dolnej części grzejnika na linii d-c. Kanały poziome mogą rozszerzać się wzdłuż osi podłużnej, dzięki czemu dodatkowo poprawia się przepływ wody przez grzejnik.

Wodę wpływającą do dolnego narożnika c' tylnej płyty grzejnej 1' kieruje się najpierw do górnego narożnika b' tej płyty. Naturalne nachylenie strumienia gorącej wody zwiększa się za pomocą specjalnego wykonania części tylnej płyty grzejnej 1'. W obszarze górnego narożnika b', w jednym z kanałów pionowych umieszcza się rurkę połączoną z odcinkiem łączącym c-c', przez którą przepływa w kierunku do góry gorąca woda. Rurka ta jest zbędna, jeżeli pionowy kanał przepływowy jest oddzi elony od dolnego kanału poziomego tylnej płyty grzejnej 1'.

W górnym narożniku b' strumień wody ponownie płynie w kierunku poziomym kierunki przepływu oznaczone są na rysunku za pomocą przerywanych strzałek, a następnie przez pionowe kanały dopływa do przyłącza przewodu powrotnego RL umieszczonego w dolnym narożniku d' płyty grzejnej 1'. Jeżeli dla uproszczenia procesu produkcji grzejnika przednia płyta grzejna 1 oraz tylna płyta grzejna 1' są wykonane identycznie, wówczas przyłącze przewodu dolotowego VL będzie umieszczone w dolnym narożniku d płyty 1. W takim przypadku gorącą wodę wpływającą do grzejnika kieruje się najpierw do górnego narożnika a, przykładowo za pomocą odpowiednio ustawionej kierownicy.

W celu zwiększenia ilości ciepła oddawanego do otoczenia za pomocą konwekcji, na płytach grzejnych są umieszczone profile albo blachy konwekcyjne 2 tworzące w przekroju kształt prostokątny albo falisty. W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku w profile konwekcyjne są wyposażone obie płyty grzejne 1, 1'. Możliwe jest również rozwiązanie, w którym tylko tylna płyta grzejna 1' będzie wyposażona w profil konwekcyjny 2. Dodatkowe zwiększenie ilości oddawanego ciepła uzyskuje się za pomocą trzeciej płyty grzejnej umieszczonej za tylną płytą grzejną 1' i połączonej z płytami 1, 1' szeregowo albo równolegle.

Dzięki zastosowaniu gwintowanego połączenia rury c-c' nie jest konieczne sztywne łączenie obu płyt grzejnika 1, 1' i możliwe jest dopasowanie mocowania grzejnika do warunków zabudowy.

Przy obciążeniu częściowym grzejnika, czyli przy niskim poborze mocy albo przy niewielkiej prędkości przepływu strumienia gorącej wody ogrzewa się tylko przednią płytę grzejną 1, dzięki czemu uzyskuje się korzystniejszy mikroklimat w pomieszczeniu. Jeżeli przednia płyta grzejna 1 nie jest wyposażona w dodatkowe profile konwekcyjne 2, wtedy ok. 50% ciepła będzie przekazywane za pomocą promieniowania, jednocześnie wymiary grzejnika są mniejsze, przepływ strumienia wody wolniejszy i łatwiejsza jest regulacja temperatury wnętrza.

W przypadku długich grzejników, stosowanych w dużych pomieszczeniach, zwłaszcza biurowych, zdarza się, że płyta grzejna 1 jest gorąca tylko w obszarze narożnika a umieszczonym przy przyłączu przewodu wlotowego VL, natomiast jest zimna w dużej odległości od narożnika c, z którego woda odpływa do następnej płyty grzejnej Γ. Takie zjawisko ogranicza konwekcję i powietrze napływające do wnętrza z okien umieszczonych nad zimnym grzejnikiem nie jest ogrzewane i odprowadzane do góry, lecz opada w kierunku podłogi, przez co część osób przebywających w pomieszczeniu odczuwa chłód.

Niedogodność tę wyeliminowano w rozwiązaniu według wynalazku przedstawionym na fig. 2, w którym przyłącza wlotowe VL i powrotne RL są umieszczone w środkowej części grzejnika, zaś strumień gorącej wody rozgałęzia się na strumienie lewy i prawy. Pod przyłączem wlotowym VL jest umieszczony występ, na fig. 2 zaznaczony jako poprzeczny pasek. W dolnych narożnikach d, c przedniej płyty grzejnej 1 są osadzone rury łączące d-d', c-c' doprowadzające wodę do tylnej płyty grzejnej 1'. Na końcach tych rur są umocowane rurki, wsporniki według wynalazku albo inne urządzenia kierujące gorącą wodę do górnej części płyty grzejnej 1'. Z górnych narożników a\ b' tej płyty woda jest kierowana do obszaru środkowego m, w którym dodatkowo może być umieszczone żebro dzielące strumienie wody na lewy i prawy. Następnie przepływa przez kanały pionowe i dolny kanał poziomy do przyłącza powrotnego RL.

Przy przyłączu wlotowym VL i powrotnym RL umieszczonych po tej samej stronie grzejnika temperatura powierzchni maleje wzdłuż szerokości płyty grzejnej. Przy przyłączu wlotowym umies zczonym na środku grzejnika temperatura powierzchni rozkłada się symetrycznie, co poprawia komfort cieplny osób przebywających w pomieszczeniu.

Jeżeli gorąca woda jest doprowadzana najpierw do przedniej płyty grzejnej, to ilości ciepła odprowadzane do otoczenia przez obie płyty będą różne, zwłaszcza przy częściowej wydajności grzejniPL 216 199 B1 ka. Rozkład ilości ciepła jest zależny od konfiguracji obu płyt grzejnych. Ze względu na obniżenie kosztów wytwarzania korzystne jest wykonanie obu płyt 1, 1 jako identycznych elementów. W takim przypadku ilość ciepła przekazywana do otoczenia przez płytę przednią za pomocą promieniowania powinna być możliwie duża, co umożliwia uzyskanie większej temperatury powierzchni tej płyty. Z tego powodu powierzchnia przedniej płyty grzejnej 1 nie powinna być wyposażona w profile konwekcyjne 2. Ciepło dostarczane przez płytę tylną 1' grzejącą wnętrze w zimniejsze dni powinno być dostarczane głównie za pomocą konwekcji.

W przedstawionym na fig. 3 innym rozwiązaniu według wynalazku grzejnik jest wyposażony w nastawną żaluzję, za pomocą której reguluje się ilość powietrza przepływającą przez profile konwekcyjne. Na rysunku przekrojowym są uwidocznione żaluzje przesłaniające dwa profile konwekcyjne 2 grzejnika dwurzędowego.

Przednia płyta grzejna 1 umieszczona od strony pomieszczenia jest wyposażona w czujnik temperatury 6 oraz w komorę kompensacyjną 3. Osadzony przesuwnie w kierunku prostopadłym do powierzchni i płyt grzejnych 1, 1' popychacz jest połączony z jednej strony z komorą kompensacyjną 3, zaś z drugiej strony z przesłoną 7. Dzięki takiemu rozwiązaniu przy zmianie temperatury zmienia się ustawienie przesłony 7. Przeniesienie ruchu pierwszej przesłony 7 na drugą przesłonę uzyskuje się za pomocą prowadnicy nożycowej 5, której oś obrotu jest osadzona sztywno na konstrukcji grzejnika i z dwóch prętów prowadzących, przy czym jeden z końców każdego z tych prętów jest połączony z konstrukcją grzejnika, zaś drugi koniec jest połączony ślizgowo z przesłoną. Ruch powrotny przesłony uzyskuje się za pomocą elementów sprężystych 4, dzięki czemu przesłony 7 z jednej strony są dociskane przez prowadnicę nożycową 5, zaś z drugiej strony przez sprężyste elementy 4. Jeżeli grzejnik jest wyposażony w tylko jeden profil konwekcyjny 2, popychacz łączy się bezpośrednio z przesłoną 7 i nie jest konieczne stosowanie systemu prowadnic.

Komorę kompensacyjną tworzy kapsuła termostatyczna ze zbiornikiem zmieniającym swoją objętość przy ogrzewaniu albo ochładzaniu znajdującego się w nim płynu. W rozwiązaniach znanych ze stanu techniki płynem tym jest wosk albo parafina. Objętość komory kompensacyjnej dobiera się tak, aby uzyskać przeniesienie zmiany objętości na ruch popychacza. Zależność ruchu popychacza od temperatury może być liniowa albo nieliniowa, możliwe jest również uzyskanie reakcji skokowej w przypadku przekroczenia wybranej temperatury granicznej. Za pomocą prowadnicy nożycowej ruch popychacza zamienia się na ruch poprzeczny przesłony, przy czym przy wysokiej temperaturze dolnej części przedniej płyty grzejnej 1, gdy obciążenie cieplne jest większe, przesłony 7 otwierają się i powietrze przepływa swobodnie przez blachy konwekcyjne KB, zaś wymiana ciepła odbywa się głównie na drodze konwekcji. Wykładnik grzejnika dla grzejników konwekcyjnych jest stosunkowo wysoki i wynosi przykładowo 1,5. Jeżeli temperatura w dolnej części przedniej płyty grzejnej 1 zmniejszy się, przesłony 7 przestawią się ponownie, zamkną przepływ powietrza procentowa ilość ciepła oddawanego na drodze promieniowania cieplnego wzrośnie. Wykładnik grzejnika będzie w tym przypadku mniejszy i będzie wynosił przykładowo 1,25. Taka wartość wykładnika jest korzystna przy częściowym obciążeniu cieplnym grzejnika. W celu uzyskania efektu przełączania ustawienia przesłon stosuje się metale z pamięcią kształtu albo sprężyny bimetaliczne.

Opisany przebieg regulacji można również uzyskać za pomocą zaworu termoregulacyjnego, który będzie regulował niezależnie wielkość strumienia dla powierzchni grzejnika oddających ciepło drogą konwekcji albo promieniowania w taki sposób, aby przy niewielkim obciążeniu cieplnym zasilana była głównie część grzejnika oddająca ciepło przez promieniowanie, zaś przy pełnym obciążeniu systemu grzejnego woda przepływała dodatkowo przez powierzchnię nagrzewającą pomieszczenie przez konwekcję.

Rozwiązanie według wynalazku stosuje się również w grzejnikach jednorzędowych. W przykładzie przedstawionym na fig. 4 grzejnik składa się z dwóch segmentów: górnego głównego 8 i dolnego pomocniczego 9. Wlot gorącej wody jest umieszczony w górnym segmencie 8 dzięki czemu segment ten jest zasilany w pierwszej kolejności. W celu uzyskania równomiernego rozprowadzenia wody na górnej krawędzi a-b znajduje się poziomy kanał połączony z następnymi poziomymi kanałami tak, że kanały te tworzą układ meandryczny albo są połączone z pionowymi kanałami, których dolne wyloty są umieszczone w niżej położonych poziomych kanałach zaznaczonych na rysunku grubą kreską. Między oboma segmentami grzejnika 8, 9 jest osadzona przegroda oddzielająca 10, która ogranicza przepływ do dolnego segmentu 9. Dzięki takiemu rozwiązaniu ciepło oddawane jest przede wszystkim przez segment górny 8, zanim woda zostanie odprowadzona za pomocą kanałów łączących 11 do dolnego segmentu 9.

PL 216 199 B1

Górny segment 8 korzystnie nie jest wyposażony w profile konwekcyjne, jego powierzchnia jest płaska, zaś ciepło oddaje głównie drogą promieniowania. Na segmencie dolnym 9 jest umocowany profil konwekcyjny 2, dzięki któremu segment ten oddaje ciepło głównie wykorzystując ruch konwekcyjny powietrza. Jeżeli między górnym segmentem 8 i dolnym 9 jest umieszczona przegroda 10, tworzy się układ połączonych szeregowo grzejników promiennikowego i konwekcyjnego.

Przy niewielkim wykorzystaniu mocy cieplnej grzejnika i niewielkiej prędkości przepływu strumienia w górnym segmencie 8 gorąca woda ochładza się, zanim dopłynie do dolnego segmentu 9. Powierzchnia segmentu górnego 8 pozostaje przy tym ciepła, co wpływa korzystnie na odbiór warunków panujących w pomieszczeniu. W celu uzyskania równomiernego rozkładu temperatury na powierzchni grzejnika, przyłącze wlotowe VL można umieścić, zwłaszcza przy długich grzejnikach, w środku powierzchni grzejnej.

W przypadku bardzo długich grzejników albo przy wymaganej dużej mocy grzejnej korzystne jest wygięcie bocznych odcinków grzejnika a, b w kierunku do tyłu. W skrajnym przypadku takiego rozwiązania, przedstawionym na fig. 5 uzyskuje się grzejnik dwurzędowy, przy czym odcinki boczne a, b są ułożone równolegle do przedniej części grzejnika. Przyłącze wlotowe i powrotne są umieszczone w środkowej części elementu grzejnego. W rozwiązaniu takim nie jest konieczne, w przeciwieństwie do opisanych wyżej grzejników dwurzędowych, łączenie przedniej i tylnej płyty grzejnej 1, 1' za pomocą przewodów rurowych. Dzięki temu redukuje sie koszt wytwarzania grzejnika. Wygięcie bocznych odcinków a, b wykonuje się albo przed połączeniem, przykładowo spawaniem, półskorup 20a, 20b albo po ich połączeniu.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku profile albo blachy konwekcyjne 2 umieszcza się tylko na tylnej płycie grzejnej 1' albo tylko na niewielkiej części przedniej płyty 1, która pozostaje przede wszystkim elementem przekazującym ciepło drogą promieniowania.

Jeszcze inne rozwiązanie grzejnika dwurzędowego z głównym segmentem promiennikowym 8 oddającym ciepło drogą promieniowania i pomocniczym segmentem konwekcyjnym 9 przekazującym ciepło drogą konwekcji jest przedstawione na fig. 6. Grzejnik jednorzędowy albo inny grzejnik płaski łączy się za pomocą rury elastycznej 13 wykonanej z tworzywa sztucznego, metalu albo podobnego materiału z umieszczonym za płytą grzejną grzejnikiem rurowym 14 wyposażonym przykładowo w okrągłe albo prostokątne kryzy albo płytki 15 zwiększające udział konwekcji w wymianie ciepła z otoczeniem. Ilość i wielkość kryz 15 dobiera się odpowiednio do wymaganej mocy cieplnej grzejnika. Ponieważ rury tego rodzaju są bardzo korzystne cenowo i mogą być wytwarzane jako wyrób cięty na odcinki o wymaganych długościach, możliwe jest tworzenie bardzo długich, tanich grzejników realizujących cel według wynalazku.

Grzejniki rurowe stosuje się głównie w krajach południowych o łagodnych zimach, gdzie celowe jest stosowanie przede wszystkim grzejników promiennikowych, zaś konwekcyjna wymiana ciepła jest wymagana tylko przez niewiele dni w ciągu roku. Szeregowe połączenie grzejnika płaskiego, promiennikowego z grzejnikiem rurowym umożliwia spełnienie wymagań stawianych w tych warunkach klimatycznych. W celu zwiększenia udziału konwekcji przy nagrzewaniu pomieszczenia za pomocą przedniej płyty grzejnej 1 płytę tę wyposaża się częściowo w blachy konwekcyjne 2 zaznaczone na rysunku przerywaną linią falistą.

Fig. 9 przedstawia grzejnik według wynalazku tworzący element instalacji przyściennej, w przekroju pionowym. Instalacja przyścienna, stosowana przykładowo podczas prac modernizacyjnych, jest wykonywana często w kształcie stojaka 26 i osadzana w pewnej odległości od ściany. Stojak jest elementem wsporczym instalacji, przykładowo umywalki 28. Po zakończeniu prac stojak zabudowuje się tworząc wygodna powierzchnię użytkową 25.

Instalacja przyścienna może być również wykorzystana do osadzenia grzejnika. Jednorzędowy albo wielorzędowy grzejnik montuje się tak, aby przednia płyta 1 tworząca element promiennikowy była umieszczona od strony pomieszczenia, natomiast tylna płyta 1' do konwekcyjnego przekazywania ciepła była umieszczona w skrzynce powietrznej 27. Ruch konwekcyjny powietrza umożliwiają kratki wlotowe i wylotowe 29, 30 umieszczone w dolnej i w górnej części instalacji przyściennej. W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku powierzchnia przedniej płyty 1 jest z licowaną z powierzchnią skrzyni powietrznej 27. Segment konwekcyjny wykonany jest w kształcie blach konwekcyjnych albo rur wyposażonych w kryzy według fig. 6. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się powierzchnię grzejną wymagająca do zainstalowania niewielką ilość miejsca.

Na fig. 10 jest przedstawione jeszcze inne korzystne rozwiązanie według wynalazku, w którym grzejnik wielorzędowy jest wyposażony w płytę grzejną 1 tworzącą element promiennikowy, obok któPL 216 199 B1 rej jest umieszczony jeden albo kilka elementów przekazujących ciepło drogą konwekcji. Szczególnie korzystne jest osadzenie elementu promiennikowego 1 pod oknem 31, przy czym element promiennikowy powinien być tak dobrany, aby w zimne dni kompensować utratę ciepła przez powierzchnię okna 31. Element konwekcyjny 1' jest umieszczony za elementem promiennikowym patrząc w kierunku przepływu wody, zwłaszcza wzdłuż listwy przypodłogowej. Element ten może być wykonany w kształcie rury wyposażonej w kryzy według fig. 6 i ze względów estetycznych i sanitarnych powinien być obudowany.

W opisywanych wcześniej grzejnikach wielorzędowych najwyższa temperatura panuje na powierzchni przedniej płyty grzejnej 1. Temperatura płyt umieszczonych bliżej ściany jest niższa, dzięki czemu mniejsza ilość ciepła jest tracona przez ścianę pomieszczenia. W celu dalszego zredukowania strat grzejniki według wynalazku wyposaża się w ekrany cieplne 12 wykonane zwłaszcza z wielowarstwowego aluminium. Ekrany te odbijają promieniowanie cieplne grzejnika oraz tworzą dodatkową izolację cieplną. Ekran 12 może również izolować przednią płytę grzejną 1 względem płyt umieszczonych od strony ściany.

Medium przepływające przez elementy łączące c-c', d-d' do narożników dolnej części c\ d tylnej płyty grzejnej 1 jest następnie kierowane do narożników w górnej części tej płyty bj a\ Jeżeli przepływ odbywa się przez odpowiednio ukształtowane pionowe kanały, stosuje się element dystansowy albo podporę fig. 7. W górnej części fig. 7 jest przedstawiona półskorupa albo płyta w częściowym widoku z przodu, przed połączeniem z odpowiednią drugą półskorupą albo płytą. Półskorupa ta jest wyprofilowana albo wyposażona w wytłoczenia 22a, 22b, które tworzą wewnątrz płyty według wynalazku kanały przepływowe 21 umieszczone korzystnie w kierunku pionowym oraz wzdłuż dolnej albo górnej części tej płyty kanał poprzeczny 23. W dolnej lewej części fig. 7 jest przedstawiony element grzejnika według wynalazku w przekroju, przy czym wlot 18 w tym przykładowym rozwiązaniu jest umieszczony w środku dolnej krawędzi grzejnika.

W celu prawidłowego rozprowadzenia wody wpływającej przez przyłącze wlotowe VL, 18 pionowy kanał przylegający do tego przyłącza jest oddzielony od dolnego kanału poprzecznego 23, przykładowo za pomocą ścianki oddzielającej. Również korzystne jest rozwiązanie, w którym przed połączeniem obu półskorup tworzących grzejnik w jednej z półskorup umieszcza się element dystansowy albo wsporczy. Przedstawiony na fig. 7 wspornik jest wyposażony w przelotowy otwór poprzeczny 19a oraz prostopadły do tego otworu pionowy kanał 19b. Kanał pionowy 19b jest umieszczony w pionowym kanale 21, zaś otwór poziomy 19a tworzy przedłużenie wlotu 18. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się żądany kierunek przepływu strumienia medium. Możliwe jest również takie wykonanie wspornika, które umożliwi przepływ medium przez kilka kanałów.

Wspornik jest elementem niesymetrycznym. Dzięki takiemu rozwiązaniu jego położenie we wnętrzu grzejnikami jest jednoznacznie określone. W rozwiązaniu według fig. 7 zewnętrzny kształt wspornika jest dopasowany do wytłoczenia albo profilu półskorupy zaś pionowy kanał 19b jest umieszczony dokładnie w kanale pionowym 21. Jeżeli wspornik jest wykonany jako element symetryczny, na jego obwodzie wykonuje się zamek albo spłaszczenie 19c, które przylega do dolnej krawędzi grzejnika. Niesymetryczny kształt wspornika umożliwia automatyczny montaż, przykładowo za pomocą robotów i ułatwia uzyskanie prawidłowego położenia wspornika za pomocą lekkich wstrząsów.

Grzejnik wykonuje się z płyt z materiału odkształcanego plastycznie, przykładowo metalu albo tworzywa sztucznego. W pierwszym etapie procesu produkcji wykonuje się w płytach wytłoczenia 22a, 22b tworząc półskorupy 20a, 20b. Półskorupy są wyposażone w jeden albo kilka otworów do osadzenia zaworów, przyłączy VL, RL albo elementów łączących c-c'. W miejscach otworów umieszcza się między półskorupami wsporniki, które przejmują obciążenia dużymi siłami powstające podczas łączenia grzejnika i mocowania elementów przyłącza zabezpieczając grzejnik przed odkształceniem. W miejscach, w których są wymagane rozgałęzienia przepływu, stosuje się wsporniki wyposażone w odpowiednie otwory.

Czynnik roboczy przepływa od przyłącza między tylną płytą 1 i płytą środkową 1' przez płytę środkową 1 do przedniej płyty grzejnej 1. Taki kierunek przepływu powodujący, że płyta przednia 1 jest ogrzewana w pierwszej kolejności uzyskuje się za pomocą opisanych wcześniej wkładek. Czynnik roboczy jest odprowadzany z płyty przedniej 1 przez umieszczone w jej dolnej części przyłącze powrotne RL do płyty środkowej 1 i następnie do tylnej płyty grzejnej 1.

Zasada dostarczania większej ilości energii cieplnej do części radiacyjnej, która ogrzewa p omieszczenie za pomocą promieniowania, zwłaszcza przy niewielkim obciążeniu cieplnym, dotyczy

PL 216 199 B1 również grzejników elektrycznych. W przykładowym rozwiązaniu przedstawionym na fig. 8 segment radiacyjny grzejnika 8 jest umieszczony nad albo przed konwekcyjną częścią grzejnika 9 ogrzewającą pomieszczenie za pomocą konwekcji.

Poszczególne części grzejnika według wynalazku są wyposażone w elektryczne elementy grzejne R1 ...Rn, r1...rn, które są osadzone w metalowych gniazdach bezpośrednio w grzejniku albo są umieszczone w kanałach, przez które przepływa czynnik roboczy. Grzejnik tego rodzaju może prac ować w obiegu zamkniętym, przy czym czynnikiem roboczym jest woda, parafina albo inna podobna substancja. Ruch konwekcyjny strumienia czynnika roboczego jest wymuszany przez sam grzejnik albo za pomocą zewnętrznego napędu. Elementy grzejne poszczególnych części grzejnika są przeważnie włączane jednocześnie.

W grzejniku elektrycznym według fig. 8 opór elementu grzejnego w pierwszym, radiacyjnym segmencie tego grzejnika 8 jest mniejszy niż w jego pozostałych segmentach 9. Takie rozmieszczenie wielkości oporów elektrycznych zapewnia dostarczenie największej ilości energii do pierwszej części grzejnika 8. Poszczególne elementy grzejne kolejnych części grzejnika mogą być sterowane pojedynczo albo kaskadowo za pomocą regulatora, dzięki czemu udział ciepła wysyłanego do otoczenia drogą promieniowania albo konwekcji może być dostosowany do indywidualnych warunków panujących w pomieszczeniu. Rozwiązanie takie jest szczególnie korzystne zwłaszcza dla grzejników dwurzędowych, ponieważ przy niewielkim obciążeniu cieplnym systemu elektryczne elementy grzejne płyty umieszczonej od strony ściany mogą być wyłączone. Jednocześnie przednia płyta grzejna umieszczona od strony wnętrza będzie ogrzewała pomieszczenie drogą promieniowania. Odłączanie i włączanie elementów grzejnych tylnej płyty uzyskuje się za pomocą przekaźnika 16 umieszczonego między segmentami 8 i 9 grzejnika.

W innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku przednia płyta grzejna albo główny segment grzejny 8 są wyposażone w samoregulujący się albo samoograniczający opornik, znany ze stanu techniki i stosowany w tzw. ogrzewaniu towarzyszącym. Opornik ten jest wyposażony w elementy ferrytowe osadzone w elastomerze. Dzięki takiemu rozwiązaniu oporność elektryczna zwiększa się ze wzrostem temperatury. Uzyskany efekt jest w przybliżeniu skokowy, co powoduje, że przykładowo przy niskiej temperaturze otoczenia oporność maleje.

Samoograniczający się opornik eliminuje konieczność stosowania kosztownego systemu regulacji. Oporność głównego segmentu grzejnego 8, w którym zastosowano samoregulujący się opornik może być mniejsza niż w pozostałych segmentach. Przy częściowym obciążeniu systemu grzejnego, gdy powierzchnia grzejnika jest stosunkowo chłodna, segment radiacyjny jest mocniej ogrzewany, co poprawia komfort osób przebywających w pomieszczeniu. W zakresie średnich temperatur grzejnika oporność w poszczególnych segmentach jest podobna, zaś przy pełnym obciążeniu systemu, gdy temperatura płyt grzejnych jest wysoka, temperatura segmentu umieszczonego od strony pomieszczenia pozostaje na ustalonym poziomie, co eliminuje możliwość poparzenia.

Dzięki rozdzieleniu grzejnika na segment radiacyjny i konwekcyjny uzyskuje się możliwość nieliniowego sterowania ogrzewaniem pomieszczenia. Przy niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło energia jest przekazywana przede wszystkim na drodze promieniowania, zaś przy większym poborze ciepło jest dostarczane głównie przez konwekcję.

W dobrze izolowanych pomieszczeniach albo przy niewielkim obciążeniu systemu grzejnego zapotrzebowanie na ciepło może się gwałtownie zmienić, przykładowo gdy przy mocy grzejnika 400W zostanie włączone albo wyłączone oświetlenie halogenowe pobierające moc 300W. W celu zapewnienia prawidłowej regulacji ogrzewania również w takim przypadku, grzejnik jest wyposażony w zawór termostatyczny o charakterystyce nieliniowej, przykładowo progresywnej albo degresywnej, regulujący przepływ czynnika grzejnego przez segment konwekcyjny w zależności od parametrów segmentu radiacyjnego.

Rozwiązanie według wynalazku może być stosowane również w systemach klimatyzacji, w których ciepło jest odbierane przez strumień czynnika roboczego, przykładowo przy chłodzeniu sufitowym pomieszczeń. W elemencie chłodzącym dwurzędowym pierwszy segment chłodzący jest umieszczony od strony wnętrza pomieszczenia, zaś drugi, tylny segment osadzony jest od strony ściany albo jest połączony z innym wymiennikiem ciepła. W elementach chłodzących jednorzędowych korzystne jest zasilanie czynnikiem chłodzącym w pierwszej kolejności obszaru znajdującego się w części środkowej albo przy krawędzi tego elementu.

W obiektach specjalnych, przykładowo w przedszkolach albo w dużych systemach grzewczych stosowanych w państwach dawnego bloku wschodniego możliwe jest takie rozwiązanie grzejnika wiePL 216 199 B1 lorzędowego, w którym temperatura płyty grzejnej umieszczonej od strony pomieszczenia jest niższa od temperatury pozostałych płyt grzejnych. Jednak w przypadku zmiany warunków w budynku, przykładowo poprawienia izolacji cieplnej albo zmiany przeznaczenia obiektu w łatwy sposób można przestawić rozkład temperatury tak, aby cieplejsza płyta grzejna była umieszczona od strony pomieszczenia. Takie rozwiązanie eliminuje konieczność wymiany grzejnika przy zmianie sposobu ogrzewania wnętrza, temperatury tak, aby cieplejsza płyta grzejna była umieszczona od strony pomieszczenia. Takie rozwiązanie eliminuje konieczność wymiany grzejnika przy zmianie sposobu ogrzewania wnętrza.

Fig. 11A, 11B i 11C przedstawiają zawór według wynalazku w przekroju podłużnym. Na rysunku nie jest przedstawiony zespół współpracujący z pokrętłem regulacyjnym albo kapsułą termostatyczną, ponieważ są to urządzenia znane ze stanu techniki.

Zawór 010 przedstawiony na fig. 11A jest wyposażony w korpus 012 z otworem dolotowym 014 oraz dwoma otworami wylotowymi 016a, 016b. Otwór wlotowy 014 jest połączony z komorą wstępną 020, do której przylega komora wlotowa 022. Przy zamkniętym zaworze 010 połączenie między otworem wlotowym 014 i komorą wstępną 020 jest zamknięte za pomocą talerzyka zaworu 018a przylegającego do gniazda zaworu 018b. Komora wstępna 020 może być również zamknięta względem komory wlotowej 022, przykładowo talerzykiem zaworu 024a współpracującym z gniazdem 024b.

Zmianę położenia zaworu 018a uzyskuje się za pomocą popychacza 028, którego koniec przeciwległy do zaworu 010 jest zaopatrzony w pokrętło regulacyjne albo przycisk termostatu. Popychacz 028 jest połączony z talerzykiem zaworu 018a za pomocą mufy 029. Na końcu mufy 029 przeciwległym względem talerzyka zaworu 018a jest umieszczony zabierak 030 połączony z popychaczem 028. Talerzyk zaworu 024a jest dociskany wstępnie do gniazda zaworu 024b za pomocą sprężyny 026 osadzonej w obudowie 032 umieszczonej w komorze wlotowej 022. Jeżeli odcinek swobodny S, wzdłuż którego popychacz 028 może przesuwać się względem talerzyka zaworu 024a nie został skrócony do zera przez ruch nastawny pokrętła zaworu, możliwy jest tylko ruch talerzyka zaworu 18a, zaś talerzyk zaworu 024a pozostaje w położeniu zamkniętym, dociśnięty za pomocą sprężyny 026.

W położeniu zaworu przedstawionym na fig. 11B czynnik roboczy, przykładowo gorąca woda, przepływa przez wlot 014 do komory wstępnej 020 i następnie przez otwór wylotowy 016a do grzejnika (nie pokazanego na rysunku). Talerzyk zaworu 024a pozostaje w położeniu zamkniętym i czynnik roboczy nie może przedostać się do komory wlotowej 022. Odcinek swobodny S popychacza 028 jest zmniejszony do zera, zaś zabierak 030 przylega do talerzyka zaworu 024a.

Dalszy ruch popychacza 028 powoduje ruch talerzyka zaworu 024a i otwarcie przepływu między komorą wstępną 020 i komorą wlotową 022.

W położeniu zaworu 010 przedstawionym na fig. 11C czynnik roboczy przepływa swobodnie do dalszego segmentu grzejnika.

Jeżeli oba otwory wlotowe 016a, 016b są podłączone do tego samego przewodu, uzyskuje sie liniowa charakterystykę pracy zaworu, przy czym układ taki umożliwia regulowanie przepływu tylko przez jeden grzejnik.

Inne rozwiązanie zaworu według wynalazku jest przedstawione na fig. 12A, 12B i 12C.

W tym rozwiązaniu korpus 112 jest wyposażony w jeden otwór wlotowy 114 połączony przykładowo z instalacją centralnego ogrzewania oraz w jeden otwór wylotowy 116 połączony z grzejnikiem. Dodatkowy otwór wylotowy 116a jest umieszczony na jednym z talerzyków zaworowych, który tworzy jednocześnie korpus przepływowy 124a.

Korpus przepływowy 124a jest osadzony w korpusie zaworu 112 i jest wyposażony w osobny talerzyk zaworowy 118a. Korpus przepływowy 124a jest od strony otworu wlotowego 114 uszczelniony względem korpusu 112 zaworu 100 za pomocą uszczelnienia pierścieniowego (o-ring). Przez odcinek uszczelniający 141 umieszczony w tylnej części korpusu przepływowego 124a przechodzi popychacz zaworu 128 uszczelniony za pomocą uszczelek pierścieniowych. Korpus przepływowy 124a jest dociskany do gniazda zaworowego 124b za pomocą sprężyny 126.

Korpus przepływowy 124a jest wyposażony w odcinek dolotowy 114a połączony z otworem wlotowym 114 i z drugiej strony z komorą wstępną 120. Komora wstępna 120 jest zaopatrzona w umieszczony na jej obwodzie otwór wylotowy 116a połączony z otworem wylotowym 116 korpusu zaworu 112. Szczelina obwodowa 122 utworzona między zewnętrzną powierzchnią korpusu przepływowego 124a i wewnętrzną powierzchnią korpusu zaworu 112 jest odpowiednikiem komory wlotowej 022 według fig. 11 A, B, C.

PL 216 199 B1

Zmiana położenia talerzyka zaworowego 118a w korpusie 124a jest podobna jak w rozwiązaniu według fig. 11A, B, C, zastosowane zostały również takie same oznaczenia dla poszczególnych elementów.

W położeniu przedstawionym na fig. 12B talerzyk zaworowy 118a jest przesunięty za pomocą popychacza 128 w kierunku otwierania i odsunięty od gniazda zaworowego 118b. Przez otwór wlotowy 114, odcinek dolotowy 114a, komorę wstępną 120 i otwory 116a, 116 przepływa czynnik roboczy.

W rozwiązaniu według fig. 12A, B, C również jest zachowany odcinek swobodny S między zabierakiem talerzyka zaworu 118a i korpusem przepływowym 124a. Jeżeli odcinek ten zostanie skrócony do zera, zabierak 130 opiera się o korpus 124a, zaś dalszy ruch popychacza 128 powoduje przesunięcie całego korpusu przepływowego 124a, który odsuwa się od gniazda 124b i otwiera się przepływ przez szczelinę obwodową 122 (fig. 12C).

Dzięki takiemu rozwiązaniu reguluje się przepływ czynnika roboczego za pomocą mechanizmu nastawnego przykładowo za pomocą termostatu. Uzyskany przebieg regulacji ma charakter liniowy.

Jeżeli w zaworze 100 w rozwiązaniu przedstawionym na fig. 12A, B, C pozostanie zamknięty przepływ między szczeliną obwodową 122 i otworem wylotowym 116, zaś w obszarze 116b według fig. 12C zostanie wykonany dodatkowy otwór, uzyskuje się zawór o działaniu podobnym jak w rozwiązaniu według fig. 11.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwe jest wykonanie konfiguracji zaworów 010 albo 100 i uzyskanie w ten sposób wymaganej charakterystyki przepływu.

Wykres na fig. 13 przedstawia charakterystykę zaworu oraz charakterystykę grzejnika. Szczególnie korzystne jest rozwiązanie, w którym obie te linie są symetryczne względem siebie.

Znany ze stanu techniki grzejnik przy ok. 50% przepływie uzyskuje pełną moc grzejną, co wynika z właściwości zastosowanego czynnika roboczego, zwłaszcza wody. Jednak w tym zakresie zakres regulacji zaworu jest niewielki, przez co nie jest możliwe uzyskanie wymaganych parametrów, zwłaszcza przy niewielkim obciążeniu cieplnym. Dzięki zastosowaniu zaworów 010, 100 według wynalazku, wyposażonych w podwójne talerzyki zaworowe i w mechanizm nastawczy regulowany termicznie albo w zależności od czasu, uzyskuje się szeroko zakres regulacji przepływu i przez to możliwość pełnego wykorzystania wydajności grzejników.

Fig. 14 przedstawia kapsułę termostatyczną 200 według wynalazku, wyposażoną w obudowę 250 z komorą 252 wypełnioną czynnikiem roboczym, którego objętość zmienia się pod wpływem temperatury, zwłaszcza woskiem, parafiną lub innym podobnym materiałem. Wewnątrz obudowy 250 jest osadzona puszka kompensacyjna 254 z otworem 258, przez który wprowadza się element wykonawczy, przykładowo popychacz zaworu oparty o denko 256 tej puszki umieszczone naprzeciw otworu 258. Przy wzroście temperatury czynnik roboczy w komorze 252 rozszerza się, zaś elastyczna część puszki kompensacyjnej 254 skraca się przesuwając popychacz zaworu.

Jeżeli puszka kompensacyjna 254 jest wykonana w kształcie stożka, wówczas przy niewielkich zmianach objętości czynnika roboczego uzyskuje się duże przesunięcie popychacza. Przy dalszym zwiększaniu objętości czynnika roboczego ruch popychacza zmniejsza się proporcjonalnie do zmiany przekroju puszki kompensacyjnej 254.

Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się nieliniową temperaturową charakterystykę termostatu.

Inne rozwiązanie kapsuły termostatycznej jest przedstawione na fig. 15. W kapsule termostatycznej 300 jest umieszczona puszka kompensacyjna 354 wykonana w kształcie stożka ściętego, którego podstawa jest oparta o ściankę kapsuły 300. Również w tym rozwiązaniu uzyskuje się charakterystykę nieliniową termostatu.

W zależności od miejsca przyłączenia zaworu według wynalazku, wlot albo wylot grzejnika powinien być dostosowany do konstrukcji tego zaworu, czyli grzejnik powinien być wyposażony w dwa wloty i jeden wylot albo dwa wyloty i jeden wlot. Jeżeli jednak grzejnik jest wyposażony w jeden wlot oraz jeden wylot, możliwe jest dopasowanie w prosty sposób funkcji zaworu według wynalazku do rzeczywistych warunków montażu.

Na fig. 16 do 32 jest przedstawione przykładowe zastosowanie grzejnika według wynalazku w ściankach grzejnych składających się z pionowych albo poziomych płaskich rur grzewczych połączonych za pomocą poziomych albo pionowych rur albo kanałów.

W Fig. 16 przedstawia dwurzędową pionową ściankę grzejną według wynalazku, z przyłączem jednostronnym, w którym przyłącze dolotowe VL jest umieszczone w górnym rogu przedniej płyty grzejnej 1, zaś przyłącze powrotne RL w dolnym narożniku tylnej płyty grzejnej 1 po tej samej stronie grzejnika. Gorąca woda wpływająca przez przyłącze dolotowe VL jest rozprowadzana w górnej części

PL 216 199 B1 płyty grzejnej 1, następnie przez elementy łączące, przykładowo rurę z metalu albo z tworzywa sztucznego, przepływa do tylnej ścianki grzejnej 1'. Kierunek przepływu wody w górnej części płyty przedniej 1 jest pokazany na fig. 17, zaś kierunek przepływu w dolnej części ścianki tylnej 1 na fig. 18. Elementy łączące płytę przednią 1 z tylną 1 są tak wykonane, aby przepływ do tylnej płyty 1' był możliwy tylko w prawym górnym narożniku tej płyty. Odpowiedni kierunek przepływu uzyskuje się za pomocą dodatkowych elementów, które mogą być łatwo zamontowane w systemie zainstalowanym w budynku. Fig. 19 przedstawia pionową ściankę grzejną, w której płyty przednia 1 i tylna 1' są połączone za pomocą kształtek wykonanych w kształcie litery T umieszczonych w dolnym i górnym narożniku. Rozkład wielkości strumienia czynnika roboczego uzyskuje się za pomocą tych kształtek (fig. 20 i fig. 21). Kształtki są przepływowe albo zamknięte i są tak rozmieszczone, aby uzyskać przepływ szeregowy, w którym zawsze przednia ścianka grzejna 1 będzie zasilana w pierwszej kolejności.

Na fig. 22 do 32 są przedstawione poziome ścianki grzejne w różnej konfiguracji. W ściankach poziomych rury grzejne są umieszczone poziomo i są zasilane za pomocą wspólnych pionowych kanałów rozmieszczonych na obu bokach tych ścianek. Regulację przepływu czynnika roboczego uzyskuje się za pomocą blaszanych kierownic osadzonych w bocznych częściach grzejnika. Kierownice te są tak ukształtowane, aby przepływ przez ściankę przednią 1 i tylną 1' był szeregowy i aby zawsze przednia ścianka grzejna 1 była zasilana w pierwszej kolejności.

W rozwiązaniach poziomych ścianek grzejnych według fig. 25 do 32 przepływ strumienia czynnika roboczego reguluje się podobnie jak w ściankach pionowych za pomocą odpowiednich kształtek w kształcie litery T łączących ściankę przednią 1 z tylną 1'.

Claims (25)

1. Grzejnik, zwłaszcza grzejnik płytowy do systemu centralnego ogrzewania wyposażony w segment grzejny radiacyjny, co najmniej w jeden segment grzejny konwekcyjny, przyłącze wlotowe i powrotne, w zawór regulujący albo w termostat do regulowania strumienia czynnika roboczego, dopływającego do segmentu radiacyjnego oraz w dodatkowy zawór albo w termostat do regulowania wielkości strumienia przepływającego przez segmenty grzejne konwekcyjne, znamienny tym, że segment radiacyjny i segment albo segmenty konwekcyjne są wyposażone we wspólny zawór, przy czym zawór ten składa się z korpusu wyposażonego w co najmniej jeden wlot (014, 114) i jeden wylot (116), korzystnie łącznie z dodatkowym otworem wylotowym wykonanym w obszarze (116b) albo dwa wyloty (016a, 016b), oraz z elementów zamykających złożonych z gniazd (018b, 024b, 118b, 124b) i talerzyków (018a, 024a, 118a, 124a), przy czym każdy z dwóch wlotów (014) albo wylotów (016a, 016b) jest wyposażony w osobny talerzyk (018a, 024a, 118a, 124a).

2. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że talerzyki zaworów (018a, 024a, 118a, 124a) są ustawione współosiowo, zwłaszcza szeregowo i uruchamiane niezależnie od siebie, przykładowo przy różnych temperaturach czynnika roboczego.

3. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że talerzyk zaworu (18a) w swym ruchu osiowym otwiera albo zamyka wloty (014) albo wyloty (016a, 016b, 116a, 116b).

4. Grzejnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że talerzyk zaworu jest zaopatrzony w sprężynę (026, 126) dociskającą go wstępnie do gniazda zaworowego niezależnie od drugiego talerzyka zaworu.

5. Grzejnik według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że każdy z zespołów składających się z talerzyka zaworu i gniazda zaworu jest wyposażony w osobny mechanizm nastawczy.

6. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że talerzyk zaworu (118a) jest umieszczony w innym talerzyku zaworu (124a) tworzącym korpus przepływowy, przy czym korpus przepływowy wykonany jako talerzyk (124a) łączy odcinek wlotowy (114a), z komorą wstępną (120) i otworem wylotowym (116a).

7. Grzejnik według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że jest wyposażony we wspólny sekwencyjny napęd talerzyków zaworowych (018a, 118b) i talerzyka (024a, 124a).

8. Grzejnik według zastrz. 7, znamienny tym, że jest wyposażony we wspólny mechanizm otwierający jednocześnie przepływ między wlotem (114a), szczeliną obwodową (120) i otworem (116a) oraz przepływ przez otwory (116a, 116) i zwiększający przekrój strumienia czynnika roboczego przepływającego przez zawór.

PL 216 199 B1

9. Grzejnik według zastrz. 8, znamienny tym, że powierzchnie przekrojów strumieni wlotowych i wylotowych przepływających przez wloty i wyloty (114, 116b, 116, 116a, 114a, 120) przy pełnym otwarciu zaworu są w przybliżeniu takie same.

10. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że dwa wloty albo dwa wyloty zaworu są podłączone do jednego przewodu wlotowego albo wylotowego.

11. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że popychacz zaworu jest połączony z kapsułą termostatyczną z czynnikiem roboczym, przykładowo z woskiem albo parafiną.

12. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w dwa zamknięcia wykonane w kształcie talerzyków zaworowych poruszających się niezależnie od siebie, przy czym zakres przesuwu jednego z talerzyków zaworowych jest większy niż zakres przesuwu drugiego talerzyka.

13. Grzejnik według zastrz. 12, znamienny tym, że pręt albo popychacz zaworu (028, 128) jest połączony tylko z jednym talerzykiem zaworu, który jest wyposażony w zabierak do popychania dr ugiego talerzyka zaworu.

14. Grzejnik według zastrz. 2 albo 13, znamienny tym, że jeden talerzyk zaworu jest obciążony wstępnie za pomocą sprężyny (026, 126).

15. Grzejnik według jednego z zastrz. 12 albo 13 albo 14, znamienny tym, że gniazda talerzyków zaworowych są umieszczone w jednej płaszczyźnie, albo talerzyki zaworów w położeniu zamkniętym są umieszczone w jednej płaszczyźnie.

16. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w zawór albo termostat (010, 100) do regulacji dwóch strumieni przepływu.

17. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatury zadziałania zaworów albo termostatów (010, 100) uruchamiających talerzyki zaworów są różne.

18. Grzejnik według jednego z zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że każdy segment grzejnika (1, 1) jest wyposażony w jedno przyłącze wlotowe i jedno przyłącze powrotne.

19. Grzejnik według zastrz. 16 albo 17 albo 18, znamienny tym, że oba zawory (010, 100) są umieszczone w tym samym korpusie, który jest wyposażony w jeden otwór wlotowy i w otwory powrotne dla każdego z segmentów grzejnych albo w otwory wlotowe dla każdego z segmentów grzejnych i jeden otwór powrotny.

20. Grzejnik według zastrz. 16, znamienny tym, że segment grzejny konwekcyjny i segment grzejny radiacyjny są podzielone na segmenty cząstkowe, które są regulowane ręcznie albo automatycznie za pomocą zaworów, termostatów albo podobnych urządzeń nastawczych.

21. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w kapsułę termostatyczną, zwłaszcza kapsułę woskową albo parafinową, składającą się z obudowy wypełnionej czynnikiem roboczym o określonej rozszerzalności cieplnej, zwłaszcza parafiną albo woskiem i wyposażonej w odkształcalną pod wpływem ciepła puszkę kompensacyjną (254, 354) o nieliniowej w kierunku osiowym albo promieniowym charakterystyce zmiany długości w zależności od objętości czynnika roboczego umieszczonego w komorze termostatu (252, 352).

22. Grzejnik według zastrz. 21, znamienny tym, że puszka kompensacyjna (254, 354) ma postać umożliwiającą zamianę objętości czynnika roboczego na przesunięcie nieliniowe w kierunku wzdłuż osi tej puszki.

23. Grzejnik według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że puszka kompensacyjna (254, 354) jest wykonana w kształcie stożka o niewielkiej wartości kąta wierzchołkowego.

24. Grzejnik według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że obwód puszki kompensacyjnej (254, 354) zwiększa się w kierunku osiowym.

25. Grzejnik według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że puszka kompensacyjna (254, 354) jest wyposażona w co najmniej jeden obszar wykonany w kształcie stożka o niewielkiej wartości kąta wierzchołkowego albo obszar o obwodzie zwiększającym się w kierunku osiowym.