Теплообменник оконный

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Авдейчик Сергей Валентинович Белецкий Станислав Владиславович Струк Наталья Сергеевна(57) 1. Теплообменник оконный, выполненный в виде направляющей с функциональными элементами, входным и выходным отверстиями, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде желоба прямоугольного сечения, на одном конце которого расположено колено, направленное вниз под углом 90120 к оси желоба, а на другом конце - вставка, соединенная с желобом направляющими, выполненными параллельно боковым стенкам желоба. 2. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что желоб прямоугольного сечения имеет длину плоскости , равную 0,650,85, где- ширина подоконника,ширину , равную 0,600,80, и высоту , равную 0,751,5, где- толщина подоконника. 3. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что вставка имеет продольные ребра на внутренней плоскости с высотой 1, равной 112, где- толщина стенки желоба. 4. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что вставка имеет вырезы на плоскости длиной 1, равной 10,30,5, где- длина вставки, и шириной 2, равной 21,051,1. 5. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что на нижнюю плоскость опор желоба прямоугольного сечения и продольных ребер нанесено фрикционное покрытие толщиной 4, равной 40,10,5, где- толщина стенки желоба. 98962014.02.28 6. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что внутренние поверхности желоба прямоугольного сечения и вставки выполнены металлизированными. 7. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности желоба прямоугольного сечения выполнены продольные ребра с высотой 3, равной 3(0,11,0)(-), где- толщина стенки желоба,- высота желоба. 8. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено на желобе прямоугольного сечения выполнено неразъемным. 9. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено выполнено в виде отдельного элемента, соединяемого с желобом направляющими или крепежными элементами. 10. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено выполнено с внутренним радиусом , равным наружному радиусу подоконника . 11. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено имеет расширение на нижнем конце , равное 1,11,5, где- высота желоба. 12. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено имеет срез в нижней части под углом , равным 3045, к оси желоба. 13. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что колено имеет прямоугольное сечение и длину , равную 12, где- толщина подоконника. 14. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что желоб имеет Г-образные или Т-образные опоры на торцах боковых стенок и продольных ребер, шириной 2, равной 215. 15. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что выполнен из термопластичного или композиционного материала на основе термопластичных полимеров. 16. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что функциональные элементы выполнены из различных полимерных материалов. 17. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что функциональные элементы выполнены из термоэластопластов или композиционных материалов на основе термоэластопластов. 18. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что направляющая и функциональные элементы выполнены из листового металлического материала с антикоррозионным покрытием. 19. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что направляющая и функциональные элементы выполнены из цветной пластмассы. 20. Теплообменник оконный по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней части вставки выполнены ребра прямоугольного или полуцилиндрического сечения с высотой 1, равной 10,52,0, где- толщина стенки желоба теплообменника.(56) 1. Патент РФ на полезную модель 93421, МПК 04, 2007 (прототип). Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для повышения комфортности проживания в жилых, офисных и производственных помещениях. Известно, что комфортность и безопасность проживания в помещениях различного конструктивного исполнения в значительной степени зависит от качества воздушной среды, которое определяется интенсивностью ее обмена с атмосферой, влажностью, наличием загрязнений. При повышенной влажности в воздухе жилого помещения развиваются неблагоприятные процессы, снижающие комфортность и безопасность проживания наблюдается конденсация паров влаги на внутренних стеклянных элементах, повышенный 2 98962014.02.28 рост плесени и грибков, ухудшается теплообмен, увеличивается энергопотребление для поддержания комфортной температуры. Для регулирования интенсивности воздухообмена в жилых помещениях используют различные конструктивные решения оконных блоков, а также систему вентиляции с применением устройств для принудительной подачи воздушного потока из окружающей среды. Данные методы существенно увеличивают энергопотери, практически не регулируя параметры влажности воздуха внутри жилого помещения. В современных конструкциях жилых помещений используют в качестве основного теплообменного элемента радиаторные батареи из различных материалов (сплавов на основе цветных металлов, чугуна, углеродистой и легированной стали), которые располагают преимущественно в оконных нишах, закрытых подоконниками из древесины и пластиков с определенным цветовым исполнением. Подобная наиболее распространенная конструкция системы теплообмена жилых помещений обеспечивает удовлетворительную комфортность проживания, однако не устраняет причин, вызывающих конденсацию водяных паров на внутренней поверхности стекол, и не способствует оптимальному теплообмену между тепловыми элементами (радиаторные батареи) и окружающей средой вследствие нарушения условий конвективного взаимодействия нагретого потока воздуха вблизи батарей с воздухом в помещении. Значительная часть тепловой энергии от теплообменных элементов вследствие неоптимального теплообмена расходуется на обогрев стенки подоконной ниши, увеличивая расход энергоносителя. Известна конструкция воздуховода, который монтируют в стеновую панель подоконного пространства, обеспечивая движение части потока подогретого воздуха от теплообменного элемента (радиаторной батареи) к приоконному пространству. Воздуховод выполнен в виде трубы круглого или прямоугольного сечения, на одном из концов которой расположено колено с крепежными элементами. Эта конструкция воздуховода оконного выбрана за прототип полезной модели 1. Существенным недостатком прототипа является необходимость его установки в стеновую панель с применением герметизирующих материалов, например пенополиуретана. При выполнении стеновой панели из железобетона нарушаются ее целостность, несущая способность и существенно усложняется монтаж воздуховода вследствие необходимости применения специального оборудования. Значительные трудности вызывает монтаж воздуховодов в реконструируемых зданиях без замены оконных блоков с установленными подоконниками. Цель настоящей полезной модели состоит в разработке теплообменника оконного,обеспечивающего эффективный воздухообмен между теплообменным элементом и оконным блоком, обладающего простотой практического применения. Поставленная цель достигается тем, что теплообменник оконный, выполненный в виде направляющей с функциональными элементами, входным и выходным отверстиями,выполнен в виде желоба прямоугольного поперечного сечения, на одном конце которого расположено колено, направленное вниз под углом 90120 к оси желоба, а на другом конце - вставка, соединенная с желобом направляющими, выполненными параллельно боковым стенкам желоба. При установке теплообменника на подоконник образуется канал из трех стенок желоба и поверхности подоконника, который обеспечивает направленное движение подогретого воздуха к приоконному пространству. Вариантами конструкции теплообменника оконного заявленной модели являются выполнение желоба с длиной плоскости , равной 0,650,85, где- ширина подоконника, и шириной , равной 0,60080, высотой , равной 0,751,5, гдетолщина подоконника выполнение внутренних поверхностей желоба и вставки металлизированными 3 98962014.02.28 выполнение вставки с продольными ребрами на внутренней плоскости с высотой ,равной 112, где- толщина стенки желоба выполнение вставки с вырезами на плоскости длиной 1, равной 10,30,5, гдедлина вставки, и шириной 2, равной 2,051,1 выполнение колена неразъемным с желобом выполнение колена с внутренним радиусом , равным наружному радиусу подоконникавыполнение колена с расширением на нижнем конце , равном 1,11,5, гдевысота желоба выполнение колена со срезом в нижней части под углом , равным 3045, к оси желоба выполнение колена с прямоугольным сечением и длиной , равной 12, гдетолщина подоконника выполнение желоба с продольными ребрами, высотой 3, равной 3(0,11,0)(-) выполнение желоба с Г- или Т-образными опорами на торцах боковых стенок и продольных ребер, шириной 2, равной 215 выполнение желоба с фрикционным покрытием на опорах, толщиной 4, равной 40,10,5 выполнение теплообменника оконного из полимерного термопластичного или композиционного материала на основе термопластичных полимеров выполнение элементов теплообменника оконного из различных полимерных материалов выполнение элементов теплообменника оконного из термоэластопластов или композиционных материалов на их основе выполнение теплообменника оконного из листового металлического материала с антикоррозионным покрытием выполнение теплообменника или его конструктивных элементов из цветной пластмассы. Сущность заявленного в полезной модели технического решения поясняем с помощью фигур. Перечень фигур, поясняющих конструкцию заявленной полезной модели теплообменника оконного. Фиг. 1 - общий вид теплообменника оконного в сборе. Фиг. 2 - общий вид желоба теплообменника оконного. Фиг. 3 - общий вид вставки. Фиг. 4 - вариант сечения желоба теплообменника оконного. Фиг. 5 - вариант поперечного сечения желоба теплообменника оконного. Фиг. 6 - сечение теплообменника оконного в сборе. Фиг. 7 - общий вид подоконника оконного блока. Фиг. 8 - общий вид оконного блока с установленной схемой движения теплового потока. На фиг. 1 изображена конструкция теплообменника оконного в сборе, включающего желоб прямоугольного поперечного сечения 1 с коленом 2, расположенным под угломк оси желоба, равным 90120, длиной , и вставку 3, соединенную с внутренней частью желоба направляющими. На фиг. 2 изображен желоб прямоугольного сечения с коленом теплообменника оконного с длиной плоскости , равной 0,650,85, где- ширина подоконника, шириной ,равной 0,500,75, и высотой , равной 0,51,0, где- толщина подоконника. Одним из вариантов конструктивного исполнения желоба теплообменника оконного 1 является наличие среза в нижней части колена под углом , равным 3045, к оси желоба, и наличие расширения на конце колена , равного 1,11,5, где- высота желоба. На фиг. 3 приведено изображение вставки 3 теплообменника оконного длиной , равной 0,10,3, где- длина плоскости желоба теплообменника оконного. Вариантом конструктивного исполнения вставки 3 является наличие на его внутренней плоскости 4 98962014.02.28 продольных ребер 4 прямоугольного или полуцилиндрического сечения с высотой 1,равной 10,52,0, где- толщина стенки желоба теплообменника оконного, а также вырезов 5 в плоскости, длиной 1, равной 10,30,5, где- длина вставки, и шириной 2, равной 21,051,1. На фиг. 4 приведен вариант поперечного сечения желоба теплообменника оконного высотой , толщиной , содержащего продольные ребра 6, высотой 3, равной 3(0,11,0)(-). На фиг. 5 приведен вариант поперечного сечения желоба теплообменника оконного с Г-образными и Т-образными опорами на торцах боковых стенок и продольных ребер 6 шириной 2, равной 215. Кроме того, на нижнюю плоскость опор нанесено фрикционное покрытие толщиной 4, равной 40,10,5. На фиг. 6 приведено сечение теплообменника оконного в сборе, включающего желоб 1,снабженный направляющими 7, расположенными параллельно стенке 8, и вставку 3 с вырезами, шириной 2, равной 21,051,1. На фиг. 7 представлен общий вид подоконника оконного блока, имеющего ширину ,толщинуи радиус закругления . На фиг. 8 представлен общий вид оконного блока, включающего стеклопакет 9, подоконник 10, установленный в стеновую панель 11. На подоконнике 10 установлен теплообменник 15 со срезом 14. В стеновую панель в подоконную нишу установлена радиаторная батарея 12, от которой исходит поток нагретого воздуха 13. Разработанная полезная модель теплообменника оконного функционирует следующим образом. Тепловой поток 13 (воздух помещения с повышенной температурой) поступает во входное отверстие 14 теплообменника оконного 15, расположенного на плоской поверхности подоконника 10, и через выходное отверстие 16 поступает в пространство перед оконным блоком. Непрерывное поступление воздушного теплового потока от радиаторнойбатареи к приоконной области обеспечивается конвекцией вследствие разной плотности нагретого и холодного (приоконного) слоев воздуха. Тепловой поток, поднимаясь вверх по плоскости оконного блока, повышает температуру стеклянного элемента и препятствует протеканию процессов конденсации водяных паров, находящихся в воздухе помещения. Вследствие этого предотвращается возможность запотевания внутренней поверхности стеклянных элементов оконных блоков и их индевения при пониженных температурах. При этом поддерживается необходимая влажность воздуха в жилом помещении и увеличивается интенсивность теплообмена между радиатором и воздушной средой вследствие непрерывного обогрева наиболее холодной части помещения оконных проемов. Выполнение теплообменника оконного в виде прямоугольного желоба с коленом,входным и выходным отверстиями позволяет расположить его на любой части подоконника. В зависимости от конструкции подоконника и температуры окружающей среды возможно одновременное использование нескольких теплообменников оконных, что повышает интенсивность теплообмена и предотвращает запотевание и индевение стеклянного элемента оконного блока. Величина выходного отверстия 16 в предложенной конструкции теплообменника оконного регулируется путем перемещения вставки 3 по направляющим 7, расположенным во внутренней части желоба 1 прямоугольного сечения. При нанесении тонкого металлического покрытия на внутренние поверхности желоба и вставки снижаются теплопотери потока теплоносителя на обогрев теплообменника оконного. Наличие в конструкции колена 2, расположенного под угломк плоскости желоба 1, позволяет обеспечить максимальный воздушный подпор и попадание наибольшего объема теплого воздуха, образуемого теплообменным элементом, непосредственно в теплообменник оконный. Выбор определенного внутреннего радиусаколена обеспечивает его прилегание к подоконнику различного конструктивного исполнения - с прямоугольным профилем и при наличии закругления на наружной боковой поверхности с радиусом . 5 98962014.02.28 Расширение колена на нижнем конце или выполнение среза под угломтакже способствует увеличению поступления теплового потока от теплообменного элемента в теплообменник оконный. Для предотвращения возможности соскальзывания теплообменника оконного с поверхности подоконника, который, как правило, изготавливают из полимерных материалов или древесины с декоративным покрытием, возможно или нанесение фрикционного покрытия на опорную плоскость Г- или Т-образных толщиной 4, или изготовление его из полиолефиновых, полиуретановых, полиэфирных термоэластопластов или композитов на их основе, которые обладают более высоким коэффициентом трения по полимерным и деревянным элементам по сравнению с термопластами. Фрикционное покрытие может быть выполнено или путем нанесения суспензии на основе термопластичного или другого подходящего связующего и абразивных частиц (2, 23) или путем прикрепления (например, приклеивания) слоя абразивного материала на бумажных или тканевых носителях. Изготовление теплообменника оконного составным (желоб, вставка) позволяет упростить технологию его изготовления и последующего монтажа. Разработанная конструкция теплообменника оконного выполняет одновременно дизайнерскую функцию, т.к. различное цветовое исполнение теплообменника или его отдельных элементов позволяет изменить традиционное решение оконного блока. Кроме того, теплообменники оконные могут выполнять одновременно и функцию декоративной подставки для цветочных горшков различной конфигурации. Разработанная конструкция теплообменника оконного может быть целиком или частично изготовлена из полимерных или композиционных полимерных материалов или металлических листовых материалов. При использовании полимерных материалов для изготовления теплообменника оконного возможно применение высокопроизводительных методов литья под давлением, экструзии и пневмо-вакуумформования. При применении металлических листовых материалов поверхность теплообменника оконного покрывают полимерным слоем, который выполняет декоративную и антикоррозионную функции. Таким образом, разработанная полезная модель теплообменника оконного обладает существенными отличиями от прототипа 1 простой установкой в любом месте на подоконнике без применения специальных крепежных элементов и необходимости выполнения сложных и дорогостоящих работ при монтаже теплообменника по прототипу более эффективным теплообменом вследствие большей площади контактирования воздушного теплового потока с поверхностью стеклянного элемента возможностью регулирования количества подаваемого теплого воздуха в приоконное пространство путем установки или снятия нескольких теплообменников оконных возможностью выполнения теплообменником оконным декоративных и дизайнерских функций. Отмеченные отличия заявленной полезной модели теплообменника оконного от прототипа 1 свидетельствуют о его соответствии критериям новизны и практической полезности. Ниже представлены примеры практического исполнения различных вариантов теплообменника оконного согласно заявленной полезной модели. Пример 1. Элементы теплообменника оконного (желоб и вставку) изготавливали из акрилобутадиенстирольного пластика (АБС-пластика) методом литья под давлением. Толщина стенки желоба с коленом, расположенным под углом 120 к оси желоба, и вставки составляла 2 мм. Длина плоскости желобасоставляла 250 мм (0,65) при ширине подоконника 400 мм. Ширина желобасоставляла 150 мм (0,6), высотабыла равна 45 мм(0,75) при толщине подоконника , равной 60 мм. Вставку фиксировали в желобе с по 6 98962014.02.28 мощью направляющих, которые неразъемно размещены на плоскости желоба при изготовлении его литьем. Теплообменник оконный был изготовлен из АБС-пластика белого цвета и установлен на подоконнике, имевшем белый цвет. Пример 2. Элементы теплообменника оконного (желоб и вставку) с размерами, аналогичными примеру 1, изготавливали из листовой стали толщиной 1,5 мм. На наружную поверхность элементов теплообменника оконного наносили слой эмали ПФ 266 коричневого цвета. Толщина покрытия составляла 100 мкм. Пример 3. Элементы теплообменника оконного (желоб и вставку) толщиной 4 мм изготавливали методом литья под давлением. Желоб прямоугольного сечения длиной , равной 340 мм(0,85), шириной , равной 204 мм (0,6), высотой , равной 90 мм (1,5),соединяли со вставкой, на внутренней плоскости которой выполняли ребра прямоугольного сечения высотой 1, равной 2 мм (10,5). Продольные ребра 6 высотой 86 мм (90-4) выполняли на внутренней поверхности желоба. На торце колена желоба выполняли срез под углом , равным 30, к оси желоба. Теплообменник оконный в сборе размещали на подоконнике шириной 400 мм и толщиной 60 мм. Пример 4. Элементы теплообменника оконного с геометрическими размерами, аналогичными примеру 1, изготавливали из пластика АБС и ударопрочного полистирола (УПС) методом литья под давлением. Вставку соединяли с желобом посредством направляющих, неразъемно расположенных на внутренней части нижней плоскости желоба. Элементы имели белый цвет. Теплообменник устанавливали на подоконник белого цвета. На нижней плоскости опор желоба наносили покрытие из лака полиуретанового толщиной 50 мкм. Колено желоба имело расширение на нижнем конце , равное 49,5 мм (1,1), при высоте желоба 45 мм и срез в нижней части под углом , равным 45, к оси желоба. Теплообменники оконные, изготовленные в соответствии с примерами 1-5, были апробированы в жилых помещениях ОАО Гродножилстрой, оборудованных стеклопакетами с пластиковыми подоконниками. Эксплуатация разработанных теплообменников оконных в осенне-зимний период показала полное отсутствие явлений запотевания и индевения внутренней части стеклянного элемента оконного блока. По результатам испытаний принято решение о промышленном применении разработанных теплообменников оконных в конструкциях жилых, производственных и офисных помещений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8