RU2194922C1 - Heating element - Google Patents

Heating element Download PDF

Info

Publication number
RU2194922C1
RU2194922C1 RU2001108793/06A RU2001108793A RU2194922C1 RU 2194922 C1 RU2194922 C1 RU 2194922C1 RU 2001108793/06 A RU2001108793/06 A RU 2001108793/06A RU 2001108793 A RU2001108793 A RU 2001108793A RU 2194922 C1 RU2194922 C1 RU 2194922C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
electrically conductive
conductive element
heating
element according
Prior art date
Application number
RU2001108793/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Ю. Бухарев
Н.Н. Рыжов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "МАЯК-93"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "МАЯК-93" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "МАЯК-93"
Priority to RU2001108793/06A priority Critical patent/RU2194922C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194922C1 publication Critical patent/RU2194922C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

FIELD: heating of rooms, in particular, heating of room floor, walls or ceiling, as well as creation of heating radiators of various configuration. SUBSTANCE: the heating element has a pipe and a conducting member. The multilayer pipe is made at least of three longitudinal layers arranged over its entire length. The inner and outer layers are made of dielectric material. The conducting member is made in the form of an intermediate layer as a hollow cylinder on the straight section of the pipe, it is fastened between the inner and outer layers. EFFECT: enhanced technical and operating characteristics of the device. 11 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области отопительной техники и может быть использовано для нагревания пола, стен или потолка помещения, а также для создания отопительных радиаторов различной конфигурации. The invention relates to the field of heating equipment and can be used to heat the floor, walls or ceiling of a room, as well as to create heating radiators of various configurations.

Известна система отопления квартир, содержащая воздухонагревательную установку, подающие и обратные каналы, размещенные в пустотах плит междуэтажных перекрытий, образующие замкнутый циркуляционный контур, соединительные короба, установленные на концах плит и сообщающие воздушные каналы смежных плит (1). A well-known apartment heating system comprising an air-heating installation, supply and return channels, placed in the voids of the floor slabs, forming a closed circulation circuit, connecting ducts installed at the ends of the plates and communicating the air channels of adjacent plates (1).

В этой системе воздухонагревательная установка размещена в соединительном коробе, выполненном из металла, разделенном внутри перегородкой с установленным в нем вентилятором, при этом в соединительном коробе после вентилятора размещены сообщенные электронагреватель и регулятор перегрева воздуха, а в помещении квартиры расположен регулятор температуры, связанный с электронагревателем. В этом техническом решении в качестве нагревательного элемента использованы каналы и соединительные короба из металла, проходя по которым теплоноситель-воздух нагревает плиты междуэтажного перекрытия. In this system, the air-heating installation is placed in a junction box made of metal, separated inside by a partition with a fan installed in it, while in the junction box after the fan there is a communicated electric heater and an air overheating regulator, and a temperature controller connected to the electric heater is located in the apartment building. In this technical solution, channels and junction boxes made of metal are used as a heating element, passing through which heat-carrier-air heats the floor slabs.

Ограничениями этого технического решения являются: сложность конструкции; возможность использования в качестве теплоносителя только воздуха; необходимость обязательного обеспечения циркуляции теплоносителя для эффективного обогрева помещения. The limitations of this technical solution are: design complexity; the possibility of using only air as a coolant; the need for mandatory circulation of the coolant for effective heating of the room.

Наиболее близким техническим решением является способ и устройство для обогрева комнаты при помощи трубы с электрически нагретой водой (2). The closest technical solution is a method and device for heating a room using a pipe with electrically heated water (2).

В этом техническом решении полкомнаты нагревают путем подачи электроэнергии через нагревательный элемент, выполненный в виде медной проволоки, размещенной по всей длине трубы с водой, которая расположена под полом комнаты по форме его плоскости. In this technical solution, the half-rooms are heated by supplying electricity through a heating element made in the form of a copper wire placed along the entire length of the pipe with water, which is located under the floor of the room in the form of its plane.

Таким образом, используемый в наиболее близком техническом решении нагревательный элемент содержит трубу, предназначенную для размещения в ней теплоносителя, электропроводящий элемент, выполненный электрически изолированным от теплоносителя, установленный в трубе по всей ее длине и предназначенный для подсоединения к линии электроэнергии. Thus, the heating element used in the closest technical solution contains a pipe designed to accommodate a coolant in it, an electrically conductive element made electrically isolated from the coolant, installed in the pipe along its entire length and intended to be connected to an electric power line.

В качестве электропроводящего элемента в этом известном устройстве использована медная проволока, установленная внутри трубы по всей ее длине и выполненная электрически изолированной от теплоносителя и стенки трубы. As an electrically conductive element in this known device, a copper wire is used, installed inside the pipe along its entire length and made electrically isolated from the coolant and the pipe wall.

Преимуществом этого устройства является то, что нагревающее действие медной проволоки заменило функции парового котла и средства для циркуляции теплоносителя-воды, поэтому циркуляция горячей воды внутри трубы не используется. The advantage of this device is that the heating effect of the copper wire has replaced the functions of the steam boiler and means for circulating the coolant-water, so the circulation of hot water inside the pipe is not used.

Ограничениями известного нагревательного элемента являются:
- возможность применения нагревательного элемента только без циркуляции воды, что обусловлено большим гидродинамическим сопротивлением установленной внутри трубы медной проволоки, которая препятствует циркуляции воды, особенно в местах изгиба трубы;
- невозможность использования нагревательного элемента без теплоносителя или низкая эффективность его применения при использовании в качестве теплоносителя воздуха, поскольку проволока имеет небольшую наружную поверхность, и, кроме того, эффективность передачи от проволоки тепла рассеянием невелика, т.к. сама поверхность трубы является тепловым экраном для передачи рассеянного тепла в окружающее пространство;
- большее время на начальный прогрев помещения, т.к. установленная внутри трубы медная проволока сначала прогревает весь объем теплоносителя и только затем стенку трубы;
- сложность конструкции за счет выполнения трубы целиком металлической и необходимости покрытия медной проволоки для изоляции слоем эмали и по меньшей мере двумя слоями тефлоновой смолы, а также необходимости для обеспечения равномерного нагрева поддержания медной проволоки внутри трубы на ее продольной оси;
- невысокая надежность конструкции, поскольку при изгибе трубы медная проволока за счет ее укорачивания смещается от продольной оси в сторону внутренней поверхности трубы, противоположную наружной поверхности изгиба, при этом выполнение изгибов труб с небольшими радиусами невозможно и приходится использовать прокладку трубы под полом в форме спирали;
- неравномерность нагревания поверхности трубы и теплоносителя, что обусловлено возможностью смещения медной проволоки от продольной оси трубы на прямолинейных отрезках, а также обязательным смещением медной проволоки от продольной оси в месте изгиба трубы.
The limitations of the known heating element are:
- the possibility of using the heating element only without water circulation, due to the large hydrodynamic resistance of the copper wire installed inside the pipe, which prevents the circulation of water, especially in places where the pipe bends;
- the inability to use the heating element without a coolant or the low efficiency of its use when using air as a coolant, since the wire has a small outer surface, and, in addition, the efficiency of heat transfer from the wire by dissipation is small, because the surface of the pipe itself is a heat shield to transfer the scattered heat to the surrounding space;
- more time for the initial heating of the room, because the copper wire installed inside the pipe first warms up the entire volume of the coolant and only then the pipe wall;
- the complexity of the design due to the implementation of the pipe is entirely metal and the need to cover the copper wire for insulation with an enamel layer and at least two layers of Teflon resin, as well as the need to ensure uniform heating to maintain the copper wire inside the pipe on its longitudinal axis;
- low reliability of the structure, since when the pipe is bent, the copper wire due to its shortening is shifted from the longitudinal axis towards the inner surface of the pipe, opposite the outer surface of the bend, while it is impossible to bend pipes with small radii and it is necessary to use a pipe under the floor in the form of a spiral;
- uneven heating of the surface of the pipe and the coolant, which is due to the possibility of displacement of the copper wire from the longitudinal axis of the pipe in straight sections, as well as the mandatory displacement of the copper wire from the longitudinal axis at the bend of the pipe.

Решаемая изобретение задача - повышение технико-эксплуатационных характеристик, обеспечение возможности эксплуатации устройства как в режиме циркуляции теплоносителя, так и без циркуляции, обеспечение возможности в зависимости от условий эксплуатации эффективного использования различных теплоносителей или не использования теплоносителя совсем. The invention to be solved is the task of improving technical and operational characteristics, providing the possibility of operating the device both in the coolant circulation mode and without circulation, providing the possibility, depending on operating conditions, of the efficient use of various coolants or not using the coolant at all.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - повышение эффективности нагрева, расширение арсенала используемых теплоносителей, сокращение времени первоначального обогрева помещения, обеспечение равномерности нагрева поверхности нагревательного элемента, повышение надежности, упрощение конструкции и уменьшение ее веса. The technical result that can be obtained by performing the device is to increase the heating efficiency, expand the arsenal of the used coolants, reduce the initial heating time of the room, ensure uniform heating of the surface of the heating element, increase reliability, simplify the design and reduce its weight.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в известном нагревательном элементе, содержащем трубу, предназначенную для размещения в ней теплоносителя, электропроводящий элемент, выполненный электрически изолированным от теплоносителя, установленный в трубе по всей ее длине и предназначенный для подсоединения к линии электроэнергии, согласно изобретению труба выполнена многослойной, по меньшей мере, из трех продольных слоев, расположенных по всей ее длине, внутренний слой и внешний слой выполнены из диэлектрического материала, а электропроводящий элемент выполнен в виде промежуточного слоя в форме полого цилиндра на прямолинейном отрезке трубы и закреплен между внутренним слоем и внешним слоем. To solve the problem with achieving a technical result in a known heating element containing a pipe designed to accommodate a coolant in it, an electrically conductive element made electrically isolated from the coolant, installed in the pipe along its entire length and designed to connect to an electric power line, according to the invention, the pipe made of a multilayer of at least three longitudinal layers located along its entire length, the inner layer and the outer layer are made of dielectric nical material and electrically conductive member is formed as an intermediate layer in the form of a hollow cylinder in a straight length of pipe and secured between the inner layer and the outer layer.

Возможны дополнительные варианты выполнения нагревательного элемента, в которых целесообразно, чтобы:
- на криволинейном отрезке трубы электропроводящий элемент был выполнен сплошным и изогнутым в соответствии с криволинейной поверхностью изгиба трубы;
- были введены адгезионные слои, а электропроводящий элемент был закреплен между внутренним слоем и внешним слоем посредством адгезионных слоев;
- для адгезионных слоев была использована клеевая композиция на базе силанольносшиваемого полиэтилена;
- для адгезионных слоев была использована клеевая композиция сухого каширования;
- электропроводящий элемент был выполнен из алюминия;
- электропроводящий элемент был выполнен из сплава алюминия;
- электропроводящий элемент выполнен из стали;
- электропроводящий элемент был выполнен из меди;
- электропроводящий элемент был выполнен из латуни;
- внутренний слой и внешний слой были выполнены из полиэтилена.
Additional embodiments of the heating element are possible, in which it is advisable that:
- on the curved section of the pipe, the electrically conductive element was made continuous and curved in accordance with the curved surface of the pipe bend;
- adhesive layers were introduced, and the electrically conductive element was secured between the inner layer and the outer layer by means of adhesive layers;
- for adhesive layers, an adhesive composition based on silanol-crosslinkable polyethylene was used;
- for adhesive layers was used adhesive composition of dry lamination;
- the electrically conductive element was made of aluminum;
- the electrically conductive element was made of an aluminum alloy;
- the conductive element is made of steel;
- the electrically conductive element was made of copper;
- the electrically conductive element was made of brass;
- the inner layer and the outer layer were made of polyethylene.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры. These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best options for its implementation with reference to the accompanying figures.

Фиг.1 изображает нагревательный элемент, продольное сечение;
Фиг.2 - то же, что фиг.1, поперечное сечение;
Фиг. 3 - то же, что фиг.1, продольное сечение в месте изгиба трубы, схематично.
Figure 1 depicts a heating element, a longitudinal section;
Figure 2 is the same as figure 1, a cross section;
FIG. 3 - the same as figure 1, a longitudinal section at the bend of the pipe, schematically.

Нагревательный элемент (фиг.1, 2) содержит трубу 1, предназначенную для размещения в ней теплоносителя 2. Электропроводящий элемент 3 выполнен электрически изолированным от теплоносителя 2, установлен в трубе 1 по всей ее длине и предназначен для подсоединения к линии электроэнергии (схематично на фиг. 1 показаны клемма на одном конце трубы 1 для подсоединения к линии электроэнергии, другая клемма находится на другом ее конце при последовательном подключении электропроводящего элемента 3 к цепи питания). Труба 1 выполнена многослойной, по меньшей мере, из трех продольных слоев, расположенных по всей ее длине. Внутренний слой 4 и внешний слой 5 выполнены из диэлектрического материала. Электропроводящий элемент 3 выполнен в виде промежуточного слоя в форме полого цилиндра на прямолинейном отрезке трубы 1 и закреплен между внутренним слоем 4 и внешним слоем 5. The heating element (FIGS. 1, 2) contains a pipe 1, designed to accommodate the coolant 2. The electrically conductive element 3 is made electrically isolated from the coolant 2, installed in the pipe 1 along its entire length and is intended to be connected to an electric power line (schematically in FIG. Fig. 1 shows the terminal at one end of the pipe 1 for connecting to an electric power line, the other terminal is at its other end when the conductive element 3 is connected in series with the power circuit). The pipe 1 is made of a multilayer of at least three longitudinal layers located along its entire length. The inner layer 4 and the outer layer 5 are made of dielectric material. The conductive element 3 is made in the form of an intermediate layer in the form of a hollow cylinder on a straight segment of the pipe 1 and is fixed between the inner layer 4 and the outer layer 5.

Для улучшения качества соединения электропроводящего элемента 3 с внутренним слоем 4 и внешним слоем 5 в устройство могут быть введены адгезионные слои 6 (фиг.2), а электропроводящий элемент 3 закреплен между внутренним слоем 4 и внешним слоем 5 посредством адгезионных слоев 6. To improve the quality of the connection of the electrically conductive element 3 with the inner layer 4 and the outer layer 5, adhesive layers 6 can be introduced into the device (FIG. 2), and the electrically conductive element 3 is fixed between the inner layer 4 and the outer layer 5 by means of adhesive layers 6.

Адгезионные слои 6 являются клеевыми и надежно закрепляют внутренний слой 4 и внешний слой 5 из диэлектрического материала на наружной и внутренней поверхности электропроводящего элемента 4. При конкретном выполнении устройства для адгезионных слоев может быть использована клеевая композиция на базе силанольносшиваемого полиэтилена или клеевая композиция сухого каширования, например, выпускаемая под торговой маркой "Вилад-23". The adhesive layers 6 are adhesive and securely fasten the inner layer 4 and the outer layer 5 of dielectric material on the outer and inner surfaces of the electrically conductive element 4. For a specific embodiment of the device for adhesive layers, an adhesive composition based on silanol-crosslinkable polyethylene or an adhesive composition of dry lamination can be used, for example manufactured under the trademark "Vilad-23".

Труба 1 (фиг.1, 2) может быть легко изогнута в различных направлениях. При изгибе трубы 1 (фиг.3) на криволинейном отрезке трубы 1 электропроводящий элемент 3 выполнен сплошным и изогнутым в соответствии с криволинейной поверхностью трубы 1. При этом за счет выполнения электропроводящего элемента 3 в форме полого цилиндра на прямолинейном отрезке трубы 1 (фиг.1, 2) удается сохранить сплошную поверхность электропроводящего элемента 3 (фиг.3) при изгибе трубы 1 с минимальным изменением площади поперечного сечения электропроводящего элемента 3, что позволяет повысить надежность и равномерность нагрева в местах изгиба трубы 1, а также осуществлять изгибы трубы 1 с малыми радиусами изгибов Rи. Радиус изгиба Rи наружной поверхности трубы 1 приблизительно равен трем-пяти D, где D - наружный диаметра трубы (фиг.3). The pipe 1 (Fig.1, 2) can be easily bent in various directions. When bending the pipe 1 (Fig. 3) on a curved section of the pipe 1, the electrically conductive element 3 is solid and curved in accordance with the curved surface of the pipe 1. At the same time, due to the implementation of the electrically conductive element 3 in the form of a hollow cylinder on a straight segment of the pipe 1 (Fig. 1 , 2) it is possible to maintain the continuous surface of the electrically conductive element 3 (Fig. 3) when bending the pipe 1 with a minimum change in the cross-sectional area of the electrically conductive element 3, which improves the reliability and uniformity of heating in places of bending and pipe 1, as well as bending pipe 1 with small bending radii R and. The bending radius R and the outer surface of the pipe 1 is approximately three to five D, where D is the outer diameter of the pipe (figure 3).

Для осуществления простого и легкого изгиба трубы 1, например, с помощью рук целесообразно, чтобы электропроводящий элемент 3 был выполнен из алюминия или из сплава алюминия. To implement a simple and easy bending of the pipe 1, for example, using hands, it is advisable that the electrically conductive element 3 was made of aluminum or an aluminum alloy.

На основании закона Ома: R=ρ•(L/A), где R - величина сопротивления, ρ - удельное сопротивление, L - длина электропроводящего элемента 3, А - площадь поперечного сечения кольца, получаемого в поперечном сечении полого цилиндра. Based on Ohm's law: R = ρ • (L / A), where R is the resistance value, ρ is the resistivity, L is the length of the electrically conductive element 3, A is the cross sectional area of the ring obtained in the cross section of the hollow cylinder.

Как показали практические исследования, в зависимости от длины трубы 1 и мощности источника питания электропроводящий элемент 3 наиболее целесообразно выполнять из алюминиевой фольги с толщиной ~ 0,15-0,3 мм, свернутой в полый цилиндр, что, кроме того, позволяет легко выполнять изгибы трубы 1. Таким образом, в заявленном техническом решении в электропроводящем элементе 3, выполненном в форме полого цилиндра, совмещены функции несущей основы трубы 1 и использования электропроводящего элемента 3 в качестве электрического нагревателя. As practical studies have shown, depending on the length of the pipe 1 and the power of the power source, the electrically conductive element 3 is most expediently made of aluminum foil with a thickness of ~ 0.15-0.3 mm, rolled into a hollow cylinder, which, in addition, makes it easy to perform bends pipe 1. Thus, in the claimed technical solution in the electrically conductive element 3, made in the form of a hollow cylinder, the functions of the supporting base of the pipe 1 and the use of the electrically conductive element 3 as an electric heater are combined.

Понятно, что так же, как и в известном решении, в зависимости от мощности источника питания и длины трубы 1 электропроводящий элемент 3 может быть выполнен из различных электропроводных материалов, например из меди или латуни. Однако удельное сопротивление ρ меди или латуни меньше, чем удельное сопротивление ρ стали, а также алюминия или его сплавов, поэтому при одинаковой мощности источника питания и одинаковых поперечных сечениях электропроводящего элемента 3 при применении электропроводящего элемента 3 из меди приходится увеличивать длину трубы 1 по сравнению с использованием электропроводящего элемента 3 из стали или алюминия для обеспечения одинакового количества выделяемого тепла. Это приводит к большему расходу материалов для меди при изготовлении всей системы обогрева и к повышению ее стоимости. Кроме того, медь хуже деформируется при изгибе трубы 1. It is clear that, as in the known solution, depending on the power of the power source and the length of the pipe 1, the electrically conductive element 3 can be made of various electrically conductive materials, for example, copper or brass. However, the resistivity ρ of copper or brass is less than the resistivity ρ of steel, as well as aluminum or its alloys, therefore, with the same power source and the same cross sections of the electrically conductive element 3, when using the electrically conductive element 3 of copper, it is necessary to increase the length of the pipe 1 compared to using an electrically conductive element 3 of steel or aluminum to provide the same amount of heat generated. This leads to a greater consumption of materials for copper in the manufacture of the entire heating system and to increase its cost. In addition, copper is worse deformed when bending pipe 1.

Внутренний слой 4 и внешний слой 5 могут быть выполнены из полиэтилена, например из полиэтиленов ПЭНД, ПЭВД, поперечно-сшитого полиэтилена (для очень горячей воды). Величина толщины внутреннего слоя 4 и внешнего слоя 5 выбирается исходя из эксплуатационных требований и может варьироваться в широких пределах от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров (0,2 мм - 7 мм) для различных диаметров труб 1. Полиэтиленовые покрытия легко изгибаются, обладают высокими антикоррозионными и диэлектрическими свойствами. Поэтому при изготовлении электропроводящего элемента 3 из алюминия или его сплавов, при изготовлении внутреннего слоя 4 и внешнего слоя 5 из полиэтилена, а также при использовании адгезионных слоев 6 удается создать конструкцию, обеспечивающую эксплуатацию нагревательного элемента в течение не менее пятидесяти лет. The inner layer 4 and the outer layer 5 can be made of polyethylene, for example, polyethylene HDPE, HDPE, cross-linked polyethylene (for very hot water). The thickness of the inner layer 4 and the outer layer 5 is selected based on operational requirements and can vary over a wide range from tenths of a millimeter to several millimeters (0.2 mm - 7 mm) for various pipe diameters 1. Polyethylene coatings are easily bent and have high anticorrosive properties and dielectric properties. Therefore, in the manufacture of the electrically conductive element 3 of aluminum or its alloys, in the manufacture of the inner layer 4 and the outer layer 5 of polyethylene, as well as when using adhesive layers 6, it is possible to create a structure that ensures the operation of the heating element for at least fifty years.

Работает нагревательный элемент (фиг.1, 2) следующим образом. The heating element (Fig. 1, 2) operates as follows.

За счет совмещения функций несущей основы трубы 1 и электропроводящего элемента 3 удается использовать нагревательный элемент при работе в различных режимах. Труба 1 прокладывается известным образом, (необязательно в виде спирали, а, например, и в виде меандра, поскольку труба 1 может быть изогнута с малыми радиусами изгиба Rи) в полу, несущей стене или в перегородке помещения. На базе трубы 1 могут быть изготовлены своеобразные радиаторы различных конструкций. Рабочая температура трубы 1, выполненной из алюминия и полиэтиленовых слоев, от -40 до +95oС. Указанные конструкции труб 1 позволяют обеспечить рабочее давление не менее 20 кг/см2; гидростатическое давление, при котором наступает разрушение стенки, достаточно большое - от 65 до 84 кг/см2; теплопроводность - около 0,45 Вт/мК; а допускаемый наружный радиус изгиба Rи таких труб 1 от трех-пяти ее диаметров D (фиг.3).Due to the combination of the functions of the supporting base of the pipe 1 and the electrically conductive element 3, it is possible to use the heating element when operating in various modes. The pipe 1 is laid in a known manner (optionally in the form of a spiral, but, for example, in the form of a meander, since the pipe 1 can be bent with small bending radii R and) in the floor, the supporting wall or in the partition of the room. On the basis of the pipe 1, peculiar radiators of various designs can be made. The working temperature of the pipe 1, made of aluminum and polyethylene layers, from -40 to +95 o C. These pipe designs 1 can provide a working pressure of at least 20 kg / cm 2 ; the hydrostatic pressure at which the destruction of the wall occurs is quite large - from 65 to 84 kg / cm 2 ; thermal conductivity - about 0.45 W / mK; and the permissible external bending radius R and of such pipes 1 from three to five of its diameters D (Fig. 3).

Нагревательный элемент (фиг.1-3) может функционировать в трех режимах. Первый режим служит для быстрого первичного обогрева помещения и непосредственно трубы 1. В этом случае теплоноситель 2, например вода или воздух, внутрь трубы не подается. Электропроводящий элемент 2 подключается к источнику питания известным образом, по различным схемам, например с использованием понижающего трансформатора. Происходит эффективный и быстрый разогрев внутренней поверхности трубы 1. За счет излучения тепла от внешней поверхности трубы 1 воздух подогревается и в самом помещении. Такой режим в других известных нагревательных элементах применить невозможно, поскольку рассеянное тепло от проволоки без теплоносителя практически не нагревало бы трубу 1, а использование в качестве теплоносителя 2 воздуха требует обязательной его циркуляции. Первый режим целесообразно использовать в зимнее время при начальном обогреве холодных и замороженных труб 1. Особенно этот режим эффективен в использовании при начальном прогреве помещений загородных домов, коттеджей, ферм и т.д. The heating element (Fig.1-3) can function in three modes. The first mode is used for quick primary heating of the room and directly of the pipe 1. In this case, the coolant 2, for example water or air, is not supplied into the pipe. The conductive element 2 is connected to a power source in a known manner, according to various schemes, for example using a step-down transformer. An effective and quick heating of the inner surface of the pipe 1 occurs. Due to the radiation of heat from the outer surface of the pipe 1, the air is heated in the room itself. This mode cannot be applied in other known heating elements, since the dissipated heat from the wire without a heat carrier would practically not heat the pipe 1, and the use of air as a heat carrier 2 requires its mandatory circulation. The first mode is advisable to use in winter during the initial heating of cold and frozen pipes 1. This mode is especially effective in the initial heating of the premises of country houses, cottages, farms, etc.

Второй режим служит для быстрого обогрева всего помещения с использованием циркуляции теплоносителя 2 внутри трубы 1 и с подключением источника питания к электропроводящему элементу 3. Теплоносителем 2 может служить жидкость, например вода или воздух (подаваемые по трубам 1 по известным схемам). В случае использования теплоносителя 2 - воды - тепло излучается в помещение как с внешней поверхности трубы 1, проложенной в полу, так и, например, от внешней поверхности радиаторов отопления, выполненных из труб 1, заявленной конструкции. В случае использования теплоносителя 2 - воздуха - тепло излучается в помещение как с внешней поверхности трубы 1, проложенной в полу, так и, например, через воздушные короба системы вентиляции. При циркуляции теплоносителя 2 внутри трубы 1 величина подаваемого тока на электропроводящий элемент 3 может быть увеличена, т.к. тепло дополнительно отбирается теплоносителем 2 и передается в помещение или в несколько помещений по принятой схеме отопления. При этом для эффективного и быстрого прогрева помещения теплоноситель 2 предварительно может быть также подогрет в нагревательном котле воды или воздушном нагревателе. Функциональные схемы обогрева помещений в данном техническом решении не рассматриваются, и их различия не принципиальны для работы нагревательного элемента. При циркуляции теплоносителя 2 в любом случае улучшается теплоотдача трубы 1 за счет перемешивания теплоносителя 2 внутри системы отопления и более эффективной отдачи тепла. The second mode is used to quickly heat the entire room using the circulation of the coolant 2 inside the pipe 1 and with the power supply connected to the electrically conductive element 3. The coolant 2 can be a liquid, such as water or air (supplied through pipes 1 according to known schemes). In the case of using heat carrier 2 — water — heat is radiated into the room both from the external surface of the pipe 1 laid in the floor, and, for example, from the external surface of the heating radiators made of pipes 1 of the declared design. In the case of using heat carrier 2 — air — heat is radiated into the room both from the outer surface of the pipe 1 laid in the floor, and, for example, through the air ducts of the ventilation system. When the coolant 2 is circulated inside the pipe 1, the magnitude of the supplied current to the electrically conductive element 3 can be increased, because heat is additionally taken away by the heat carrier 2 and transferred to the room or to several rooms according to the adopted heating scheme. In this case, for efficient and quick heating of the room, the coolant 2 can also be preheated in a water heating boiler or an air heater. Functional schemes of space heating are not considered in this technical solution, and their differences are not fundamental for the operation of the heating element. When the coolant 2 is circulated, in any case, the heat transfer of the pipe 1 is improved by mixing the coolant 2 inside the heating system and more efficient heat transfer.

Третий режим служит для поддерживания тепла в помещении и подобен режиму обогрева помещения, используемому в ближайшем аналоге. При данном режиме циркуляцию теплоносителя 2 в трубе 1 отключают, мощность источника питания электронагревателя 2 уменьшают и поддерживают необходимую температуру, например, при помощи терморерегулятора. Такой режим (с размещением, но не циркуляцией теплоносителя 2 внутри трубы 1) целесообразно использовать уже для достаточно прогретого помещения за счет предварительного обогрева его в первом и во втором режимах. Третий режим желательно использовать, например, в ночное время суток или при небольших перепадах температуры окружающей среды в дневное и в ночное время. Однако заявленное устройство обеспечивает снижение мощности источника питания для обеспечения одной и той же температуры обогрева помещения по сравнению с ближайшим аналогом. Действительно, в заявленном устройстве тепло от электропроводящего элемента 3 аккумулировано непосредственно в стенке трубы 1, основная часть тепла свободно излучается с наружной поверхности трубы в окружающее пространство и лишь меньшая часть тепловой энергии расходуется непосредственно на нагрев теплоносителя 2. Теплоноситель 2 позволяет при осуществлении третьего режима в заявленном устройстве исключить резкие перепады температур, например, в местах изгиба трубы 1, а также повысить надежность функционирования электропроводящего элемента 3 и устройства в целом во втором режиме и в третьем режиме. В известном устройстве, использующем проложенную вдоль продольной оси трубы 1 медную проволоку, основная часть тепла расходуется на нагрев теплоносителя 2, а сама стенка трубы 1 является тепловым экраном. Таким образом, большая часть тепловой энергии в известном устройстве бесполезно расходуется на нагрев не циркулирующего теплоносителя 2. The third mode serves to maintain heat in the room and is similar to the room heating mode used in the closest analogue. In this mode, the circulation of the coolant 2 in the pipe 1 is turned off, the power of the power source of the electric heater 2 is reduced and the required temperature is maintained, for example, using a temperature regulator. This mode (with placement, but not circulation of the coolant 2 inside the pipe 1), it is advisable to use it for a sufficiently warmed room by pre-heating it in the first and second modes. The third mode is desirable to use, for example, at night or with small differences in ambient temperature during the day and at night. However, the claimed device provides a reduction in the power of the power source to ensure the same room heating temperature in comparison with the closest analogue. Indeed, in the claimed device, the heat from the electrically conductive element 3 is accumulated directly in the wall of the pipe 1, the main part of the heat is freely radiated from the outer surface of the pipe to the surrounding space and only a smaller part of the thermal energy is spent directly on heating the heat carrier 2. The heat carrier 2 allows the claimed device to exclude sudden temperature changes, for example, in places of bending of the pipe 1, and also to increase the reliability of the functioning of electrically conductive element 3 and the device as a whole in the second mode and in the third mode. In the known device, using copper wire laid along the longitudinal axis of the pipe 1, the bulk of the heat is consumed to heat the coolant 2, and the wall of the pipe 1 itself is a heat shield. Thus, most of the thermal energy in the known device is uselessly spent on heating non-circulating coolant 2.

Кроме того, заявленное устройство имеет простую конструкцию, небольшую массу (масса одного метра трубы 1 около 100 г), а нагревательные элементы могут выпускаться с различными диаметрами и с различными толщинами слоев многослойной трубы 1, например, с наружными диаметрами трубы 1 в интервале от 12 до 25 мм. При этом длина самих нагревательных элементов может колебаться в широких пределах, например от 50 до 200 м. Это позволяет при конкретном проектировании и строительстве помещений с различной общей площадью использовать отрезки труб 1 различной длины. Простым отрезанием трубы 1 на один отрезок требуемой длины и созданием его изгибов под полом или в стене помещения, а также при изготовлении своеобразных трубчатых радиаторов удается создавать эффективные обогревающие поверхности без излишних затрат самих труб 1. In addition, the claimed device has a simple design, small weight (the weight of one meter of pipe 1 is about 100 g), and heating elements can be produced with different diameters and with different thicknesses of the layers of the multilayer pipe 1, for example, with the outer diameters of the pipe 1 in the range from 12 up to 25 mm. Moreover, the length of the heating elements themselves can vary widely, for example, from 50 to 200 m. This allows for specific design and construction of premises with different total area to use pipe segments 1 of different lengths. By simply cutting the pipe 1 into one segment of the required length and creating its bends under the floor or in the wall of the room, as well as in the manufacture of peculiar tubular radiators, it is possible to create effective heating surfaces without unnecessary costs of the pipes 1 themselves.

Наиболее успешно заявленный нагревательный элемент промышленно применим в строительстве для создания многорежимных и многофункциональных систем обогрева помещений. The most successfully declared heating element is industrially applicable in construction to create multi-mode and multifunctional room heating systems.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР 564492, F 24 D 5/04, опубл. 90 г.
Sources of information:
1. USSR author's certificate 564492, F 24 D 5/04, publ. 90 g

2. Патент Российской Федерации 2138740, F 24 D 13/02, Н 05 В 3/00, опубл. 99 г. 2. Patent of the Russian Federation 2138740, F 24 D 13/02, Н 05 В 3/00, publ. 99 g

Claims (11)

1. Нагревательный элемент, содержащий трубу, предназначенную для размещения в ней теплоносителя, электропроводящий элемент, выполненный электрически изолированным от теплоносителя, установленный в трубе по всей ее длине и предназначенный для подсоединения к линии электроэнергии, отличающийся тем, что труба выполнена многослойной, по меньшей мере, из трех продольных слоев, расположенных по всей ее длине, внутренний слой и внешний слой выполнены из диэлектрического материала, а электропроводящий элемент выполнен в виде промежуточного слоя в форме полого цилиндра на прямолинейном отрезке трубы и закреплен между внутренним слоем и внешним слоем. 1. A heating element comprising a pipe designed to accommodate a coolant in it, an electrically conductive element made electrically isolated from the coolant, installed in the pipe along its entire length and intended to be connected to an electric power line, characterized in that the pipe is multilayer, at least , of the three longitudinal layers located along its entire length, the inner layer and the outer layer are made of dielectric material, and the electrically conductive element is made in the form of an intermediate layer oia in the form of a hollow cylinder on a straight pipe segment and is fixed between the inner layer and the outer layer. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что на криволинейном отрезке трубы электропроводящий элемент выполнен сплошным и изогнутым в соответствии с криволинейной поверхностью изгиба трубы. 2. The element according to claim 1, characterized in that on the curved section of the pipe, the electrically conductive element is solid and curved in accordance with the curved surface of the pipe bend. 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что введены адгезионные слои, а электропроводящий элемент закреплен между внутренним слоем и внешним слоем посредством адгезионных слоев. 3. The element according to claim 1, characterized in that the adhesive layers are introduced, and the electrically conductive element is fixed between the inner layer and the outer layer by means of adhesive layers. 4. Элемент по п. 3, отличающийся тем, что для адгезионных слоев использована клеевая композиция на базе силанольносшиваемого полиэтилена. 4. The element according to p. 3, characterized in that for the adhesive layers used adhesive composition based on silanol-crosslinked polyethylene. 5. Элемент по п. 3, отличающийся тем, что для адгезионных слоев использована клеевая композиция сухого каширования. 5. The element according to p. 3, characterized in that for the adhesive layers used adhesive composition of dry lamination. 6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен из алюминия. 6. The element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive element is made of aluminum. 7. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен из сплава алюминия. 7. The element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive element is made of an aluminum alloy. 8. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен из стали. 8. The element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive element is made of steel. 9. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен из меди. 9. The element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive element is made of copper. 10. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен из латуни. 10. The element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive element is made of brass. 11. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что внутренний слой и внешний слой выполнены из полиэтилена. 11. The element according to claim 1, characterized in that the inner layer and the outer layer are made of polyethylene.
RU2001108793/06A 2001-04-04 2001-04-04 Heating element RU2194922C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108793/06A RU2194922C1 (en) 2001-04-04 2001-04-04 Heating element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108793/06A RU2194922C1 (en) 2001-04-04 2001-04-04 Heating element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2194922C1 true RU2194922C1 (en) 2002-12-20

Family

ID=20247911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001108793/06A RU2194922C1 (en) 2001-04-04 2001-04-04 Heating element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194922C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011238449A (en) Electromagnetic induction heating device, and heating and hot-water supply device using the same
US11224099B2 (en) Mineral insulated cable having reduced sheath temperature
JP2006336886A (en) Combination heater and heating system comprising the same
JP3195908B2 (en) Heating method and device using electric hot water pipe
US20040146289A1 (en) Electric water heater, liquid heater, steam generator
RU2194922C1 (en) Heating element
KR101797355B1 (en) Floor heating equipment with hot water heating pipe or electric heating ensulating pipe as heating length element
JP3260667B2 (en) Skin current heating device
JP3196651U (en) Pipe material for circulating hot water
GB2036237A (en) Improved thermally-conductive pipe
CN110863626A (en) Wall heating plate
EP3736503B1 (en) Flexible water-based wall-surface heating and cooling system
JPH0569485U (en) Fluid heating tube
KR200271539Y1 (en) Panel for installing ondol and ondol heat system using the same
RU132293U1 (en) ELECTRIC HEATING DEVICE
KR20030037896A (en) Panel for installing ondol and ondol heat system using the same
JP4520651B2 (en) Floor heating panel material
JP2009228936A (en) Heat-cold accumulator using gel as heat storage medium
KR20080005841U (en) Heator for hot water heating apparatus
PL171817B1 (en) Heating element for surface heating and cooling as well as radiator for surface heating
PL196383B1 (en) Multiple-function bar-type floor heater
US7606475B2 (en) Heat generation system
KR20030044317A (en) Self regulating heating cable and manufacturing method
JPS5852128B2 (en) heating device
EP2048447A2 (en) A panel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060405

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080405

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150405