СИСТЕМА ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Российский патент 1998 года по МПК F24F7/06 

Изобретение относится к вентиляции, а именно к теплообменным системам естественной вентиляции зданий, и преимущественно может быть использовано в животноводческих помещениях с чердаком.

Известна системы вентиляции помещений [1] с осушкой внутреннего воздуха и утилизацией теплоты, конденсации паров воды, содержащихся во внутреннем воздухе помещения. Система содержит размещенную вдоль потолка с образованием воздушного канала и воздуховыпускных щелей перегородку, воздушные каналы соединены с наружной атмосферой, перегородка выполнена из теплопроводного материала и снабжена гофрами с расположенными под ними желобками для отвода конденсата.

В холодный период года система работает следующим образом.

Наружный воздух поступает в воздушный канал, образованный теплообменной перегородкой и потолком помещения. В канале наружный воздух подогревается в результате усвоения теплоты конденсации водяных паров воздуха, образующихся на внешней поверхности теплообменной перегородки.

Подогретый воздух из воздушного канала через торцевые щели распределяется по помещению.

Таким образом, известная система вентиляции позволяет подогревать наружный воздух, поступающий в помещение, теплотой конденсации паров воды, выделившихся из внутреннего воздуха помещения. Одновременно происходит процесс осушки внутреннего воздуха и очистки его от вредных газов и пыли, что обусловливает снижение подачи воздуха и соответственно снижение расхода энергии на его подогрев.

Однако известная система обладает рядом недостатков.

Теплообменная поверхность системы расположена непосредственно над животными. При низких значениях температуры наружного воздуха теплообменная поверхность может значительно охлаждаться, вплоть до отрицательных значений на ее поверхности, что недопустимо по зоогигиеническим требованиям. Кроме того, при низких значениях температуры наружного воздуха нагрев его перед поступлением в помещении конденсацией паров внутреннего воздуха не всегда будет достаточным, поэтому возможно переохлаждение животных падающими потоками холодного приточного воздуха.

Конструктивно теплообменная поверхность имеет сложную конфигурацию, имеется большая протяженность лотков для сбора конденсата, что затрудняет очистку теплообменной поверхности от загрязнений.

Известна также система естественной вентиляции [2], являющаяся наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату. Система содержит вытяжную шахту, кровлю и сопряженные с ней каналы наружного воздуха, ниже которых расположены каналы удаляемого воздуха. Каналы наружного и удаляемого воздуха имеют общую теплообменную поверхность.

Каналы наружного воздуха с одной стороны соединены у продольных стен с наружной атмосферой, а с другой - с внутренней атмосферой в центре помещения, причем воздуховпускные отверстия расположены выше воздухозаборных.

Каналы вытяжного воздуха соединены с вытяжной шахтой в центральной части помещения и с внутренней атмосферой у продольных стен и имеют направление наклонно вверх.

В холодный период года системы работает следующим образом:
Шахта естественной вытяжки побуждает движение воздушных потоков в каналах наружного и вытяжного воздуха. Потоки наружного и вытяжного воздуха движутся в соответствующих каналах наклонно вверх и взаимодействуют через общую теплообменную поверхность. В результате наружный воздух нагревается и плотность его уменьшается, а вытяжной воздух охлаждается и осушается, плотность же его увеличивается, а сконденсировавшаяся влага стекает на дно вытяжного канала и удаляется системой удаления конденсата.

Подогретый наружный воздух через воздуховыпускные отверстия поступает в помещение сверху вниз в центральной части здания.

Таким образом в известной системе происходит утилизация теплоты уходящего воздуха, но осушки и очистки внутреннего воздуха помещения не происходит.

Однако эта система обладает некоторыми недостатками.

Вытяжные каналы обладают достаточно большим гидравлическим сопротивлением, что затрудняет работу вытяжной шахты.

Поскольку в вытяжную шахту гравитационной системы вентиляции поступает охлажденный и осушенный воздух с плотностью, большей плотности воздуха в помещении, то нарушается режим работы шахты, что в свою очередь нарушает режим работы приточных систем и эффективность системы в целом.

Объем поступления приточного воздуха в помещение через проемы в стенах значительно зависит от силы и направления ветра, что может вызывать дискомфорт внутри помещения.

При низких значениях температуры наружного воздуха нагрев его перед поступлением в помещение за счет теплоты уходящего воздуха будет недостаточным, поэтому возможно переохлаждение животных падающими потоками приточного воздуха, что недопустимо.

Следует отметить также затруднительность очистки от загрязнений внутренних поверхностей в каналах удаляемого воздуха.

Задачей изобретения является получение технического результата, заключающегося в повышении температуры поступающего в помещение воздуха за счет смешивания приточного воздуха с предварительно осушенным и очищенным внутренним воздухом помещения и подачи этой смеси в нижнюю зону помещения вдоль его боковых стен, а также обеспечения устойчивости работы системы вентиляции путем исключения влияния силы и направления ветра на работу воздухозаборных шахт и стабилизации работы вытяжной шахты.

Поставленная задача достигается тем, что в известной системе естественной вентиляции здания с кровлей и вытяжной шахтой, содержащей канал для приточного воздуха, канал движения внутреннего воздуха, разделенные теплопроводной поверхностью и образованные расположенными вдоль потолка или кровли и друг под другом двумя коробками, имеющими уклоны к стенкам здания и снабженные системой удаления конденсата, канал для приточного воздуха соединен с наружной атмосферой посредством воздухозаборной шахты, расположенной на потолке или кровле по оси здания, а с внутренней атмосферой - посредством щелей у продольных стен, при этом второй короб образует с первым коробом, а также с потолком и боковыми стенками здания воздушный зазор для циркуляции внутреннего воздуха, причем вытяжная шахта связана непосредственно с внутренней атмосферой помещения.

Кроме того, второй короб подсоединен к потолку или кровле посредством подвесок.

В отличие от известных систем в предлагаемой системе осуществляется предварительное смешивание потоков приточного воздуха и внутреннего осушенного и очищенного, что повышает температуру смеси воздуха, поступающего в помещение. Это обстоятельство в сочетании со способом подачи приточного воздуха не прямо в зону содержания животных, а на стены снижает опасность местного переохлаждения в зоне содержания животных, что существенно при низких значениях температуры наружного воздуха.

Непрерывная циркуляция внутреннего воздуха между коробами обеспечивает осушку и очистку от вредных газов и пыли всего объема внутреннего воздуха помещения, что обусловливает снижение потребных воздухообменов, а следовательно, и повышение внутренней температуры воздуха.

Установка второго короба относительно первого и потолка с воздушным зазором обеспечивает тепловое экранирование животных в случае недостаточного нагрева приточного воздуха.

Расположение воздухозаборных шахт в чердачном помещении исключает влияние ветра на объемы подачи приточного воздуха, а соединение вытяжной шахты непосредственно с атмосферой помещения обеспечивает стабильность работы системы вентиляции в расчетном режиме в отличие от известной системы [2].

На фиг. 1 изображено поперечное сечение здания с теплообменной системой естественной вентиляции; на фиг. 2 - сечение теплообменного устройства.

Система естественной вентиляции здания 1 со стенами 2, потолком 3, кровлей 4 и чердаком 5 содержит вытяжную шахту 6 с регулирующим клапаном, воздухозаборную шахту 7 приточного воздуха, расположенную на чердаке 5, канал 8 для приточного воздуха, который образуется внутренней поверхностью потолка 3 и коробом 9 из теплопроводного материала. Ниже короба 9 расположен короб 10 циркуляции внутреннего воздуха помещения. Короб 10 соединен с потолком 3 с помощью легкосъемных подвесок 11 таким образом, что между потолком 3, коробом 9 и коробом 10 остается воздушный зазор 12 для свободной циркуляции внутреннего воздуха помещения в канале 13, образованном коробами 9 и 10. Сочетание короба приточного воздуха 9 и короба циркуляции внутреннего воздуха 10 представляет собой теплообменное устройство. Между стенами 2 помещения 1 и концами коробов 9 и 10 имеется щель 14 для свободного прохода воздуха. На конце короба 9 установлен конденсатоотводчик 15. Коробы 9 и 10 имеют наклон от центра к стенкам. Вытяжная шахта 6 связана непосредственно с внутренней атмосферой помещения.

В холодный период года система работает следующим образом.

Через вытяжную шахту 6 осуществляется удаление из помещения 1 загрязненного воздуха, одновременно приточный воздух из чердачного помещения 5 через воздухозаборную шахту 7 поступает в канал 8 приточного воздуха. Внутренний воздух помещения 1 под воздействием естественной конвекции через воздушный зазор 12 поступает в канал 13, где омывает теплопроводную поверхность короба 9. Между потоком приточного воздуха в канале 8 и циркулирующим воздухом в канале 13 через теплообменную поверхность короба 9 происходит тепломассообмен. В результате внутренний воздух, омывающий теплопроводную стенку короба 9, охлаждается, из него выпадает конденсат, который поглощает содержащиеся в воздухе вредные газы и пыль. При этом плотность внутреннего воздуха, вступившего в тепломассообмен, уменьшается, и он опускается по каналу 12 к щели 14. Приточный воздух в канале 8 воспринимает теплоту, выделившуюся из внутреннего воздуха, нагревается и поступает к щели 14. В щели 14 соединяются два потока воздуха: наружного подогретого и внутреннего осушенного и очищенного от вредных газов и пыли. Таким образом, в щели 14 образуется поток смеси воздуха, который налипает на стенку 2 и, опускаясь в нижнюю зону помещения 1, смешивается с внутренним воздухом. Образовавшийся конденсат стекает по поверхности коробов 9 и 10 в конденсатоотводчик 15.

В предлагаемой системе осуществляется тепломассообмен между потоком приточного воздуха и внутренним воздухом помещения. В результате происходят утилизация скрытой составляющей теплоты внутреннего воздуха, его осушка и очистка от вредных газов и пыли. Приточный воздух, движущийся в канале 8, воспринимает теплоту внутреннего воздуха и подогревается. Наличие короба 10 с воздушным каналом 13 выполняет роль теплового экрана, что предотвращает радиационное переохлаждение животных в случае недостаточного нагрева приточного воздуха в канале 8.

Удаление воздуха из помещения осуществляется постоянно через вытяжную шахту с расчетными параметрами удаляемого воздуха.

Короб 10 имеет гладкие стены и соединяется с потолком 3 помещения 1 легкосъемными подвесками 11. Общая длина конденсатоотводчиков 15 значительно меньше, что обеспечивает доступность очистки теплообменных поверхностей и конденсатоотводчиков от загрязнений.

Экономическая эффективность системы обеспечивается повышением комфортности условий содержания животных за счет исключения возможности радиационного и конвективного переохлаждения животных, повышения стабильности работы вытяжной шахты, а следовательно, и всей системы циркуляции воздуха, а также снижения трудозатрат на очистку теплообменных поверхностей от загрязнений.

Использование: в теплообменных системах естественной вентиляции зданий, преимущественно в животноводческих помещениях. Сущность изобретения: система естественной вентиляции здания с кровлей и вытяжной шахтой содержит канал приточного воздуха и канал циркуляции внутреннего воздуха, разделенные теплопроводной поверхностью и образованными вдоль потолка и друг под другом двумя коробами, имеющими уклоны к стенкам здания и снабженные системой удаления конденсата, при этом канал приточного воздуха соединен с наружной атмосферой посредством воздухозаборной шахты, расположенной в чердачном помещении, а с внутренней атмосферой - посредством щелей у продольных стен, второй короб образует с первым коробом, потолком и боковыми стенками здания воздушный зазор для циркуляции внутреннего воздуха, а вытяжная шахта связана непосредственно с внутренней атмосферой помещения, причем второй короб подсоединен к потолку посредством легкосъемных подвесок. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Система естественной вентиляции здания с кровлей и вытяжной шахтой, содержащая канал приточного воздуха и каналы движения внутреннего воздуха, разделенные теплопроводной поверхностью и оборудованные расположенными вдоль потолка или кровли и друг под другом двумя коробами, имеющими уклоны к стенкам здания и снабженные системой удаления конденсата, отличающаяся тем, что канал приточного воздуха соединен с наружной атмосферой посредством воздухозаборной шахты, расположенной в кровле по оси здания, а с внутренней атмосферой здания - посредством щелей у продольных стен, при этом второй короб образует с первым коробом, потолком и боковыми стенками здания воздушный зазор для циркуляции внутреннего воздуха, причем вытяжная шахта связана непосредственно с внутренней атмосферой помещения. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что второй короб подсоединен к потолку посредством подвесок.