СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ДЛЯ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F24F7/06 

Изобретение относится к вентиляционной системе для многоэтажного здания, содержащей устройство, монтируемое на крыше здания с вентиляторами для генерирования входного воздушного потока, и распределительный канал для подачи входного потока воздуха на разные промежуточные уровни здания.

В высоких зданиях, в которых воздух внутри помещений теплее наружного, возникает разность давлений между верхней и нижней частями здания. Поскольку здания не являются герметичными, воздух течет через конструкции из верхней части здания наружу и из нижней части внутрь. Внутри здания воздух течет снизу вверх.

Из-за утечек нижняя часть здания холодная, и в ней появляются сквозняки. В верхней части чаще жарко и, если влажность воздуха внутри помещений значительно больше влажности наружного воздуха, воздух утечек может давать конденсацию воды в конструкциях. Внутренними воздушными потоками загрязняющие вещества распространяются в здании.

Эти недостатки можно предотвратить путем конструирования промежуточных уровней настолько герметичными, насколько это возможно в здании. Таким образом, например, жилые и офисные здания успешно делят на независимые друг от друга части, внутри которых эффект разности давлений может быть устранен обычной технологией воздушного кондиционирования благодаря незначительной разности давлений.

Опять же в промышленных зданиях, в которых через уровни выполнено много больших проходов для промышленного оборудования, проемов для людей, служебных шахт, и т.д. было бы очень дорого и трудно, если вообще возможно, строить герметичные уровни.

Если в здании отсутствуют промежуточные уровни, разницу температур между верхней и нижней частями здания можно уравнять с помощью сильных воздушных потоков, идущих от зоны крыши почти до плоскости пола, переносящих воздух от верхней части здания и эффективно смешивающих его. Такая система известна, например, из патента N 56714.

Такую систему нельзя использовать в многоэтажных зданиях, даже если промежуточные уровни воздухопроницаемы, например, плоские решетки, поскольку зоны с сильными воздушными потоками не пригодны для рабочих мест.

Если имеется лишь несколько промежуточных уровней, разность давлений и температур выравнивается с помощью вентиляторов с осевым потоком, смонтированных на уровнях, каковые вентиляторы гонят воздух с верхнего уровня вниз. Однако, они требуют свободного пространства пола, создают шумовые проблемы, потребляют электроэнергию и относительно неэффективны в отношении установления баланса температур, поскольку воздух от вентилятора находится в сильном вихревом движении. Воздух не течет струей на нижний уровень, а распространяется вдоль потолка нижнего уровня, из-за чего не происходит перемешивания с целью установления баланса температур.

Таким образом, разность температур и давления в высоких многоэтажных зданиях, в общем, имеет тенденцию к уменьшению так, что максимальная часть воздуха вентиляции проходит через каналы в нижнюю часть здания и лишь минимальный воздушный поток, необходимый для качества воздуха, в верхнюю часть. Таким образом, разности давлений могут быть легко выравнены, что оказывает некоторое воздействие на утечки и разности температур, но воздушный поток, требуемый для вентиляции, в общем, не достаточен для эффективного выравнивания давлений. Каналы отнимают пространство в здании, создание их стоит денег, а размещение в здании затруднительно. Эффективное воздушное распределение посредством обычных воздухораспределительных устройств по часто широким уровням редко успешно без распределительных каналов, которые дополнительно увеличивают затраты. Проблема сама по себе заключается в регулировании. Разность давлений и температур в здании зависит от разности температур воздуха внутри и снаружи помещений, в соответствии с этим должно быть возможно регулировать соотношение входных потоков верхней и нижней частей здания. Это на практике невозможно, из-за высокой стоимости большого количества распределительных и регулирующих устройств. Результатом вышесказанного является, например, то, что нижняя часть здания подвергается воздействию недостаточного давления зимой и избыточного давления летом. Соотношения давлений противоположны в верхней части, и качество воздуха часто плохое.

Задачей изобретения является создание системы вентиляции, в которой отсутствуют вышеуказанные недостатки и которая обеспечивает уменьшение затрат и необходимости в пространстве для аппаратуры вентиляции, улучшение распределения воздуха и, следовательно, качества воздуха, а также улучшение регулируемости системы. Это достигается посредством системы вентиляции согласно изобретению, отличающийся тем, что
эксплуатационная шахта здания или подобная полость, проходящая через здание и открытая в промежуточные уровни, служит в качестве канала для входного потока воздуха, формируя путь входного потока, направленный от вентиляторов вниз, причем
эксплуатационная шахта имеет отклоняющие средства для пропускания части воздушного потока на каждый промежуточный уровень здания.

Изобретение основано на том, что эксплуатационная шахта здания используется в качестве входного воздушного канала, а устройство вентиляции размещают на эксплуатационной шахте, чтобы воздух мог перемешаться вентиляторами вентиляционной системы в виде объемистой сильной воздушной струи вдоль эксплуатационной шахты вниз в здание. Далее, эксплуатационная шахта действует как канал для входного воздуха и не требуется никаких других каналов. Это значительно уменьшает затраты, поскольку затраты на строительство специального канала для входного воздуха и затраты на необходимое пространство здания опускаются.

В промышленных зданиях, таких, как котельные, имеются, в общем, вертикальные эксплуатационные шахты, прикрытые легко удаляемыми решетками, каковые шахты проходят через здание. Поскольку должна быть возможность в любое время поднимать оборудование для технического обслуживания или ремонта и т. д. через шахты на разные уровни, никаких рабочих мест, складов иди других функций не предусматривается для эксплуатационной шахты. В подобных зданиях, как и в большинстве других зданий, устройство вентиляции, в общем, размещается на крыше здания в целях повышения качества воздуха, эффективного использования пространства и т.д. Чтобы реализовать изобретение, устройство вентиляции и эксплуатационная шахта как раз размещаются так по отношению друг к другу, чтобы эксплуатационная шахта заменяла обычную отдельную канальную систему, требуемую для входного воздушного потока, через каковую систему входной воздух проходит на разные этажи здания.

Вентиляторами котельной, например, являются, в общем, вентиляторы осевого потока, от которых воздух начинает сильно закручиваться. При входе в свободное пространство воздушная струя будет, следовательно, быстро распределяться в стороны, быстро тормозиться и не пройдет вниз очень далеко.

Влияние вихревого движения в эксплуатационной шахте может быть значительно уменьшено, если эксплуатационная шахта расположена в углу здания, в таком случае стены предотвращают расширение потока в двух направлениях. Кроме того, струя распространяется значительно дальше под влиянием так называемого феномена Коанда: струя подвергается воздействию разряжения величины порядка динамического давления, сравнимого с окружающим воздухом, так, что струи удерживаются вместе разностью давлений.Вдобавок, смешивание окружающего воздуха, которое наиболее сильно тормозит струю, предотвращается в двух направлениях.

Если здание высокое, турбулентный воздушный поток может предотвратить распространение воздушной струи вниз, в нижнюю часть глубокой эксплуатационной шахты. Воздушную струю можно выпрямить посредством комплекта направляющих лопаток, стоимость которых, однако, несоразмерная из-за усложненной формы, почти такая же высокая, как и у вентилятора без двигателя. Вихревое движение еще может быть прекращено практически без затрат очень простым способом.

Вариант осуществления системы согласно изобретению отличается тем, что устройство вентиляции содержит, по меньшей мере, два осевых вентилятора, смонтированных смежно друг с другом и создающих, по меньшей мере, два параллельных турбулентных потока, тормозящих друг друга и образующих входной воздушный поток, направленный вниз. Турбулентные потоки от вентиляторов эффективно тормозят друг друга. Вдобавок, момент количества движения каждого вихря значительно меньше, чем одного большого так же, как и диаметр вихря, так что вихревое движение тормозится быстрее, когда вихрь расширяется. Затраты может быть немного возрастают, но они компенсируются возрастанием рабочей надежности. Даже если один вентилятор сломается, котельная продолжит работать с уменьшенным эффектом.

Предварительный вариант осуществления системы согласно изобретению отличается тем, что блок направления воздушного потока состоит из вентиляторов и направляющего устройства, смонтированного, по меньшей мере, на одном промежуточном уровне в эксплуатационной шахте для направления входного воздушного потока в направлении эксплуатационной шахты. С помощью такой конструкции возможно управлять распределением воздуха на разных уровнях здания соответствующим способом, а также распределением по всей площади уровня так же или желаемым способом.

На фиг. 1 представлена схема здания и смонтированной в нем вентиляционной системы, которая соответствует варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 и 3 вид сбоку вентилятора устройства вентиляции и разрез создаваемого воздушного потока, соответственно; на фиг. 4 и 5 вид сбоку части эксплуатационной шахты здания со средствами отражения воздушного потока в двух разных положениях регулирования; на фиг. 6 вид сбоку части эксплуатационной шахты, снабженной распределительными соплами.

На фиг. 1 показано многоэтажное здание, в одном углу которого имеется вертикальная эксплуатационная шахта 3, проходящая через разные этажи (промежуточные уровни) 2 здания с верха до низа. Вентиляционное устройство 4, содержащее блок 5 вентилятора, установлено на крыше здания. Эксплуатационная шахта на этажах может быть прикрыта легко удаляемыми решетками.

Блок вентилятора в этом примере содержит четыре осевых вентилятора 6, установленных симметрично смежно друг с другом. Вентиляторы всасывают наружный воздух А через очищающие приборы вентиляционного устройства и гонят входной поток В воздуха, направленный вниз, в эксплуатационную шахту.

Вентиляторы создают четыре параллельных турбулентных потока В', направленных вниз и тормозящих друг друга, которые вместе формируют входной воздушный поток В, как показано на фиг. 3.

На выходной стороне каждого вентилятора смонтирована выравнивающая камера 7, в которой сквозной канал делится с помощью разделительных стенок 8 на малые каналы 9 потока, длина которых достаточно сопоставима с шириной. Разделительные стенки сделаны из звукопоглощающего материала так, что выравнивающая камера служит в качестве звукогасителя.

Сопла 10, создающие поддерживающие струи, направленные вниз, устанавливают на некоторых этажах по краям эксплуатационной шахты, эти сопла гарантируют, что входной воздушный поток В будет идти, не разделяясь, и в правильном направлении. В очень высоких зданиях воздушный поток может быть направлен вниз также путем размещения блока, состоящего из вентиляторов и выравнивающих камер, аналогично блоку, размещенному на крыше, на одном промежуточном уровне или на нескольких уровнях.

Опыт показывает, что с помощью описанной системы можно пропустить воздушную струю с самого высокого этажа на самых нижний в здании выше 70 м. Воздушный поток, движущийся струей, вполне сравним с входным воздушным потоком, поскольку высокоскоростная воздушная струя перемещает окружающий воздух от верхней части здания. Таким образом, баланс давлений создается очень эффективно.

Отклоняющие средства 11 смонтированы на каждом этаже в эксплуатационной шахте, что означает, что этаж отклоняет часть входного воздушного потока в область этажа. Отклоняющие средства в этом варианте осуществления сформированы на плитах 12, установленных поворотно на подшипниках, каковые плиты выступают в воздушный поток. Зимой плиты находятся в вертикальном положении на верхних этажах, благодаря чему лишь малая часть D воздушного потока отклоняется на самые высокие этажи, как представлено на фиг. 4. Летом плиты повернуты в горизонтальное положение, показанное штриховыми линиями, благодаря чему большая часть D воздушного потока отражается на самые верхние этажи, как представлено на фиг. 5. В нижней части здания функция противоположна, и в средней части плиты могут быть большей частью неподвижны. Управление положением может осуществляться на основе наружной температуры.

Таким образом, соотношением давлений между этажами можно управлять относительно точно без увеличения воздушного потока вентиляторов.

Ряд высокоскоростных сопл 13 с горизонтальным потоком смонтирован на каждом этаже на краю эксплуатационной шахты, каковые сопла отбирают воздух E из вертикального потока и подают его на уровень, как показано на фиг.6. Путем выбора размера сопла, скорости воздуха в нем, направления воздушного потока и соответствующего местоположения воздух можно распределять по уровням желаемым способом. Влияние внешней температуры на соотношение давлений в здании может быть устранено регулировкой импульса сопла, например, способом, описанным в финском патенте N 66484.

Воздушный поток сопл мал по сравнению с воздушным потоком, возбуждаемым соплами, так что потребление энергии умеренное. Они могут быть расположены на краю эксплуатационной шахты и, следовательно, они не будут препятствовать использованию шахты.

Вышеприведенное описание предназначено лишь для иллюстрации идеи изобретения. Что касается деталей, система изобретения может меняться в пределах области действия изобретения. Описанные элементы можно комбинировать многими различными способами и в разных системах, которые могут иметь легкие отличия. Изобретение также применимо к станции кондиционирования воздуха. Вместо эксплуатационной шахты может использоваться любое другое свободное пространство знания, идущее вертикально через него и связанное с промежуточными уровнями.

Использование: в системах вентиляции. Сущность изобретения: система вентиляции для многоэтажного здания содержит устройство вентиляции, установленное на крыше и снабженное вентиляторами для создания входного воздушного потока в равные промежуточные уровни здания. Чтобы избежать отдельного распределительного канала и разделения пространства здания, эксплуатационная шахта здания служит в качестве канала входного воздушного потока, направленного от вентиляторов вниз, благодаря чему эксплуатационная шахта имеет отклоняющие средства для пропускания части воздушного потока в каждый промежуточный уровень здания. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система вентиляции для многоэтажного здания, содержащая устройство, установленное на крыше здания, с вентиляторами для создания входного воздушного потока и распределительный канал для подачи входного потока воздуха в разные промежуточные уровни здания, отличающаяся тем, что эксплуатационная шахта здания или подобное пространство, проходящее вертикально через здание и открывающееся в промежуточные уровни, служит в качестве канала входного воздушного потока, образующего путь потока, направленный от вентиляторов вниз, для входного воздушного потока и для окружающего воздуха, переносимого по нему от верхней части здания указанным входным потоком воздуха, причем эксплуатационная шахта имеет отклоняющие средства для пропускания части воздушного потока в каждый промежуточный уровень здания. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что эксплуатационная шахта расположена в углу здания. 3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что устройство вентиляции содержит по меньшей мере два осевых вентилятора, установленных смежно друг с другом, которые создают по меньшей мере два параллельных турбулентных потока, тормозящих друг друга и формирующих входной воздушный поток, направленный вниз. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что после вентиляторов установлены направляющие средства для входного воздушного потока для направления воздушного потока в направлении эксплуатационной шахты. 5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что воздушный направляющий блок содержит вентиляторы, и направляющее устройство установлено по меньшей мере на одном промежуточном уровне в эксплуатационной шахте для направления воздушного потока в направлении эксплуатационной шахты. 6. Система по пп.1 5, отличающаяся тем, что отклоняющие средства образованы отклоняющими пластинами, установленными на требуемых промежуточных уровнях в эксплуатационной шахте и имеющие возможность регулировки между вертикальным положением и горизонтальным положением. 7. Система по пп.1 5, отличающаяся тем, что отклоняющие средства образованы распределяющими соплами, параллельными промежуточным уровням и смонтированными на требуемых промежуточных уровнях на краю эксплуатационной шахты, причем сопла забирают воздух из входного воздушного потока и продувают его над промежуточным уровнем. 8. Система по пп.1 7, отличающаяся тем, что выравнивающая поток часть установлена в эксплуатационной шахте после вентиляторов, причем часть образует ряд смежных потоковых каналов, разделенных разделительными стенками для демпфирования турбулентности входного воздушного потока и для выравнивания потока. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что разделительные стенки выполнены из звукопоглощающего материала. 10. Система по п.4, отличающаяся тем, что направляющие средства образованы соплами, установленными в требуемом промежуточном уровне па краю эксплуатационной шахты, причем сопла создают направленные вниз поддерживающие воздушные струи, параллельные эксплуатационной шахте.