ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ ЗАДВИЖКА ДЛЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ (ЕЕ ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК F24F13/06 

Изобретение относится к отопительно-вентиляционной технике, а более конкретно к (приборам) устройствам для регулирования расхода воздуха в системах естественной приточно-вытяжной вентиляции.

Известны саморегулирующиеся жалюзи для автоматической регулировки потоков воздуха в вытяжной шахте при изменении температуры наружного воздуха [1].

В жилых домах повышенной этажности в квартирах нижних этажей наблюдается повышенное разрежение, что вызывает интенсивную работу вытяжных устройств. Это приводит к повышенной фильтрации наружного воздуха через ограждения в квартирах нижних этажей, нагрев которого до температуры помещения требует дополнительных затрат топлива.

Для избежания этих затрат производят монтажную регулировку площади живого сечения жалюзийных решеток с помощью криволинейного лепесткового элемента с противовесом шарнирно-соединенным с корпусом и подвижной решеткой, причем ось кривизны элемента параллельна оси шарниров.

Однако данное устройство имеет сложную конструкцию и надежно работает при скоростях воздушного потока более 1 м/с.

Известно также устройство для регулирования расхода воздуха в вытяжной системе естественной вентиляции, позволяющее повысить надежность регулирования и эксплуатации при снижении аэродинамического сопротивления. Устройство содержит вытяжной короб с всасывающим окном, перекрытый жалюзийной решеткой, к которой прикреплен кронштейн с лепестковым клапаном, выполненным из гибкого эластичного материала. Кронштейн П-образной формы имеет на концах ряды пазов для возможности регулирования зазора между лепестками и жалюзийной решеткой, к которой он прикреплен. Лепестки изготовлены в виде продольных полос [2].

Недостатком этого конструктивного решения является то, что регулирование расхода в сильной степени зависит от изменения гибкости эластичного материала при изменении температуры внутри помещения и возможности скручивания продольных полос, а также большой нелинейной зависимости регулирования от установки зазора между лепестками и жалюзийной решеткой.

Наиболее близким по конструктивному решению является устройство для подачи вентиляционного воздуха, включающее перфорированные диски, один из которых установлен с возможностью поворота относительно другого, отличающееся тем, что с целью возможности регулирования интенсивности затухания скорости и температуры приточных струй воздуха оно выполнено с корпусом в виде диффузора, в выходном отверстии которого смонтированы перфорированные диски, соединенные между собой посредством винтов [3].

Недостаком этого устройства является то, что конструкция не позволяет осуществить градуировку и установку расхода воздуха в зависимости от температуры вне помещения и этажности, а также быстрый визуальный контроль правильности выбранного положения заслонки.

Технической задачей изобретения является обеспечение равномерного распределения потока воздуха в зависимости от температуры наружной среды.

Конструктивное решение этой задачи заключается в том, что в вентиляционной задвижке, включающей корпус, установленный в системе естественной приточно-вытяжной вентиляции, и заслонки, закрепленные с возможностью поворота одной относительно другой, на заслонках выполнены отверстия секторной формы, радиусы которых удовлетворяют соотношению
,
где R_n и R_N - радиусы секторных отверстий подвижной и неподвижной относительно корпуса заслонок соответственно, установленных в вентиляционной задвижке на n-м этаже здания;
n = 1, 2, 3...N - номер этажа, на котором установлена вентиляционная задвижка;
N - количество этажей в здании,
при этом градуировка угла поворота подвижной заслонки в зависимости от температуры вне здания выполнена с учетом соотношений
,
где ΔP_n - величина тяги на n-м этаже, на котором установлена вентиляционная задвижка;
ΔP_л - величина равная минимальному значению тяги, удовлетворяющему санитарным нормам в осенне-летний период;
P - давление воздуха;
Т₁ и Т₂ - температуры вне и внутри здания по шкале Кельвина;
S - площадь вентиляционного отверстия;
K - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции вентиляционной шахты;
μ - грамм-моль газа;
R - универсальная газовая постоянная;
h - высота этажа здания.

Другое конструктивное решение поставленной задачи заключается в том, что в вентиляционной задвижке, включающей корпус, установленный в системе естественной приточно-вытяжной вентиляции, и заслонки, последние закреплены в корпусе с возможностью продольного перемещения относительно регулируемого отверстия, при этом одна из заслонок перекрывает отверстие в перпендикулярном, по отношению к другой, направлении, а на вентиляционной задвижке выполнены градуировки положений заслонок в зависимости от температуры вне здания и номера этажа, на котором она установлена, с учетом соотношений (2) и (3).

Соотношение (1) получено из условия равенства площадей S_n, образованных дугами окружностей и отрезками радиусов (R_n - R_n-1) на вертикальной и горизонтальной сторонах корпуса, обращенных к отверстию (фиг. 1), ввиду линейной зависимости тяги от высоты, т.е.

и, следовательно, радиус кривизны отверстия .

Вывод соотношения (2) базируется на известном уравнении состояния идеального газа (Клайперона-Менделеева), в котором определена плотность газа ρ в зависимости от температуры T

Уравнение (4) позволяет получить разность плотностей газа (воздуха) вне и внутри помещения

и, следовательно, изменение тяги ΔP = SΔρh как от температуры, так и от этажности.

Таким образом, именно заявленные соотношения (1), (2), (3), определяющие размеры радиусов секторных отверстий подвижной и неподвижной заслонок вентиляционной задвижки в зависимости от этажа, на котором она установлена, и градуировку как угла поворота заслонок в одной конструкции, так и положение заслонок, продольно перемещающихся относительно регулируемого отверстия в корпусе в другой конструкции, обеспечивают достижение цели изобретения.

Заявляемые конструкции вентиляционных задвижек связаны между собой единым изобретательским замыслом, решают одну и ту же задачу и поэтому объединены в одну заявку.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить, что предлагаемые конструкции вентиляционных задвижек принципиально отличаются как формой, так и целью, с которой проводится перфорация заслонок (дисков), кроме того, дается еще одно конструктивно независимое решение этой задачи с помощью двух заслонок с продольным перемещением относительно регулируемого отверстия и перекрывающих его в перпендикулярных направлениях, и приводятся соотношения, определяющие не только геометрические размеры отверстий заслонок, но и градуировку их положений в зависимости от внешней температуры воздуха и номера этажа, на котором смонтирована вентиляционная задвижка.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта конструкции вентиляционной задвижки с заслонками, закрепленными с возможностью поворота одной относительно другой и градуировкой угла поворота в зависимости от температуры наружного воздуха.

На фиг. 3 представлена конструкция вентиляционной задвижки с заслонками, установленными в корпусе с отверстием, с возможностью продольного перемещения в перпендикулярных направлениях относительно регулируемого отверстия и градуировками положений заслонок в зависимости от температуры наружного воздуха и номера этажа, на котором смонтирована вентиляционная задвижка.

На фиг. 4 представлена графически зависимость эффективности вентиляционных отверстий (систем) зданий от температуры наружного воздуха.

На фиг. 1 представлен вариант конструкции вентиляционной задвижки для 10-этажного здания. Устройство состоит из корпуса 1, неподвижно закрепленной в нем заслонки 2 и подвижной заслонки 3, вращение которой осуществляется ручкой 4.

Устройство работает следующим образом.

С помощью вращения ручки 4 устанавливают положение заслонки 3 в зависимости от внешней температуры воздуха и в соответствии с градуировочной шкалой, нанесенной на неподвижной заслонке 2 со стороны отверстия секторной формы радиуса R_N. Градуировка радиусов отверстий, нанесенная на нижней стороне заслонки 2, показывает, каким должен быть радиус кривизны отверстия секторной формы для этажа с номером n, на котором смонтирована вентиляционная задвижка.

Например, для второго этажа радиус соответствует R₂, для третьего - R₃, для 10-го этажа - R₁₀ = R_N.

На фиг. 2 изображен другой вариант конструкции устройства, состоящего из корпуса 1, неподвижной 2 и подвижной 3 заслонок с 4-мя отверстиями секторной формы и радиусами R_N и , соответственно и температурной градуировочной шкалой, нанесенной на заслонке 2. Устройство работает аналогичным образом.

На фиг. 3 изображена вентиляционная задвижка с продольно перемещающимися относительно отверстия корпуса 1 заслонками 2 и 3 и градуировочными шкалами, нанесенными на вертикальную и горизонтальную стороны корпуса.

Устройство работает следующим образом.

Положение заслонок 2 с горизонтальным перемещением в корпусе 1 определяется по нижней градуировочной шкале в зависимости от этажа, на котором установлена вентиляционная задвижка, а положение заслонки 3 с вертикальным перемещением определяется по температурной градуровочной шкале в зависимости от внешней температуры воздуха.

На фиг. 3 положения заслонок соответствуют установке вентиляционной задвижки на четвертом этаже при температуре здания -30^oC.

При монтаже вентиляционных задвижек в помещениях с газовыми приборами необходимо устанавливать в корпусе ограничители 5 (фиг. 1, 2) и 4 (фиг. 3).

Для оценки изменения эффективности вентиляционных систем здания от внешней температуры t^oC на фиг. 4 представлена зависимость
ΔP/ΔP_л = f(t),
где ΔP_л - величина, пропорциональная тяге вентиляционной системы при температуре воздуха внутри здания +20^oC, температуре снаружи +10^oC, хотя известно, что системы вытяжной вентиляции с естественным побуждением рассчитываются на наличие тяги при температуре внешней среды +5^oC.

Из графика видно, что при понижении температуры окружающего воздуха с 10^oC до -30^oC эффективность вентиляционной системы здания возрастает в 5,8 раза практически линейно. Этот график может быть использован для градуировки положений заслонок в зависимости от температуры вне здания.

Предлагаемые вентиляционные задвижки просты в изготовлении, удобны в эксплуатации и снабжены градуировкой положений заслонок в зависимости от этажа, на котором они установлены, и температуры воздуха вне здания, что позволяет избежать дополнительных затрат топлива, связанных с нагревом наружного воздуха из-за повышенной фильтрации через вентиляционные отверстия.

Кроме того, конструкция заслонок с градуировочными шкалами обеспечивает быстрый визуальный контроль пожарным и санитарным службам.

Использование: в отопительно-вентиляционной технике, в частности в устройствах для регулирования расхода воздуха в системах естественной приточно-вытяжной вентиляции. Сущность изобретения: положения заслонок 2, 3, регулирующие площадь вытяжного отверстия, устанавливаются в соответствии с нанесенной на вентиляционной задвижке градуировкой, выполненной с учетом предлагаемых соотношений. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вентиляционная задвижка для многоэтажных зданий, включающая корпус, установленный в системе естественной приточно-вытяжной вентиляции, и заслонки с отверстиями, отличающаяся тем, что на заслонках, закрепленных с возможностью поворота одной относительно другой, отверстия имеют форму секторов, радиусы которых удовлетворяют соотношению

где R_n и R_N радиусы секторальных отверстий подвижной и неподвижной относительно корпуса заслонок соответственно, установленных в вентиляционной задвижке на n-м этаже здания;
n 1,2,3,N номер этажа;
N количество этажей в здании,
при этом градуировка угла поворота подвижной заслонки в зависимости от температуры вне здания выполнена с учетом соотношений

ΔP_n/ΔP_л = f(T₁),
где ΔP_n- величина тяги на n-м этаже, на котором установлена вентиляционная задвижка;
ΔP_л- величина, равная минимальному значению тяги, удовлетворяющему санитарным нормам, в осенне-летний период;
Р давление воздуха;
Т₁ и Т₂ температуры вне и внутри здания, К;
S площадь вентиляционного отверстия;
К коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции вентиляционной шахты;
μ - моль газа;
R универсальная газовая постоянная;
h высота этажа здания. 2. Вентиляционная задвижка для многоэтажных зданий, включающая корпус с отверстием, установленный в системе естественной приточно-вытяжной вентиляции, и заслонки, отличающаяся тем, что заслонки закреплены в корпусе с возможностью продольного перемещения относительно отверстия, при этом одна из них перекрывает его в перпендикулярном по отношению к другой направлении, а на вентиляционной задвижке выполнены градуировки положений заслонок в зависимости от температуры вне здания и номера этажа, на котором она установлена, с учетом соотношений

ΔP_n/ΔP_л = f(T₁),
где ΔP_n- величина тяги на n-м этаже, на котором установлена вентиляционная задвижка;
ΔP_л- величина, равная минимальному значению тяги, удовлетворяющему санитарным нормам, в осенне-летний период;
Р давление воздуха;
Т₁ и Т₂ температура вне и внутри здания, К;
S площадь вентиляционного отверстия;
К коэффициент, зависящий от конструкции вентиляционной шахты;
μ - моль газа;
R универсальная газовая постоянная;
h высота этажа здания.