УСТАНОВКА ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2003 года по МПК A01K1/00 

Изобретение относится к установкам, кондиционирующим и осушающим воздух путем конденсации водяных паров в системах микроклимата сельскохозяйственных помещений.

Известна вентиляционная система, в которой контакт между свежим холодным воздухом, его подогрев и отработанным теплым воздухом осуществляется в перекрестном теплообменнике (Фирма VTS CLIMA каталог 09521. Оборудование для вентиляции и кондиционирования воздуха). Для животноводческих помещений, где отработанный воздух значительно загазован и имеет высокую влажность, является источником сильного конденсатообразования на рабочих поверхностях теплообменника при снижении их температур ниже точки росы, а при температурах ниже -5^oС происходит значительное льдообразование. Такие условия эксплуатации вентиляционных систем имеют место в переходный и холодный периоды года. Это время является весьма продолжительным для территории РФ. Сельскохозяйственные (с/х) помещения в отличие от производственных складских помещений требуют большого воздухообмена и значительных энергозатрат на подготовку входящего холодного воздуха. Кроме того, воздух с/х помещений значительно загазован аммиаком, углекислотой и др. газами, имеет высокую влажность.

Например, для животноводческого помещения (фермы) на 200 голов молодняка расход воздуха через перекрестный теплообменник должен составлять до 6 тыс. м³/ч. При этом при влажности 50-85% его составляющими могут быть NH₃ до 20 мг/м³, SO₂ до 10 мг/м³, СО до 20 мг/м³. Прямое использование установок с рекуперацией тепла различных фирм при организации микроклимата в с/х помещениях при пониженных (ниже -5^oС) приводит к замораживанию каналов в перекрестном теплообменнике по отработанному воздуху за счет контактов через стенку с каналами по отработанному воздуху за счет контактов через стенку с каналами свежего холодного уличного воздуха, что приводит к неработоспособности в этих условиях.

Задачей предлагаемого изобретения является организация микроклимата в животноводческих помещениях путем повышения работоспособности вентиляционных систем при пониженных температурах наружного воздуха.

Решение поставленной задачи осуществляется путем конденсации водяных паров, периодической регенерации поверхности теплообменника системы вентиляции.

Технический результат достигается тем, что в установке для организации микроклимата в сельскохозяйственном помещении, включающей короб в виде прямоугольного параллелепипеда с расположенным по центру теплообменником перекрестного типа, установленным так, что нижнее его диагональное ребро по внутреннему и наружному потокам воздуха соединено с нижней стенкой короба, верхнее диагональное ребро - через перепускной клапан с верхней стенкой короба, горизонтальные ребра теплообменника соединены с разделительной стенкой, делящей объем короба на четыре части, в левой части до теплообменника верхняя стенка короба, и разделительная стенка соединена с первым клапаном удаления внутреннего воздуха, нижняя стенка и разделительная стенка соединена со вторым клапаном ввода наружного воздуха, одна из сторон первого и второго клапана связаны с наружным воздухом, в правой нижней части от теплообменника средняя и нижняя стенки соединены с всасывающим вентилятором, в верхней части справа от теплообменника средняя и верхняя стенки короба соединены с вытяжным вентилятором и теплообменником с изменяющимся подогревом воздуха энергоносителем через клапан, связанный с первым исполнительным механизмом, связанным с выходом блока сравнения, один из выходов которого связан с датчиком температуры сельскохозяйственного помещения, а второй вход соединен с задатчиком температуры, в сельскохозяйственном помещении устанавливают датчик влажности воздуха с регистратором, между вторым клапаном и теплообменником на боковой стенке короба установлен третий клапан ввода наружного воздуха, а в теплообменнике перекрестного типа на стенку канала приточного воздуха в месте льдообразования устанавливают датчик температуры, соединенный через регистратор с термовлагорегулятором, первый выход которого через первый ключ связан со вторым исполнительным механизмом и перепускным клапаном, второй выход термовлагорегулятора соединен через второй ключ с третьим исполнительным механизмом и первым клапаном, третий выход термовлагорегулятора связан через третий ключ с четвертым исполнительным механизмом с клапаном-байпасом, четвертый выход термовлагорегулятора через четвертый ключ соединен с первым входом пятого исполнительного механизма и вторым клапаном, при этом датчики температуры и влажности, установленные в зоне смешения внутреннего и наружного воздуха напротив второго и третьего клапана, соединенные через регистратор с первым и вторым входом блока сравнения, выход, которого через пятый ключ связан через второй вход пятого исполнительного механизма и вторым клапаном, а третий вход блока сравнения связан с задатчиком, одновременно с датчиком влажности воздуха в сельскохозяйственном помещении, через регистратор соединен термовлагорегулятор.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, 3 и 4.

На фиг.1 показана общая схема установки.

На фиг. 2-4 показаны организации воздушных потоков горячего и холодного воздуха в установке в различные периоды года.

Установка для организации микроклимата в животноводческих помещениях содержит короб 1 в виде прямоугольного параллелепипеда. В центре короба 1 расположен теплообменник 2 перекрестного типа так, что его нижнее диагональное ребро соединено с нижней стенкой 3 короба 1, верхнее диагональное ребро теплообменника 2 - через клапан 4 с верхней стенкой 5. Горизонтальные диагональные ребра теплообменника 2 соединены с разделительной стенкой 6, которая с теплообменником 2 делит объем короба на четыре части: до теплообменника 2 внизу часть 7, вверху часть 8, после теплообменника 2 вверху часть 9, внизу часть 10. В торцах короба 1 установлены: слева теплоизолированные клапаны 11, 12; справа от теплообменника 2 в торце нижней части 10 вытяжной вентилятор 13, в торце верхней части 9 приточный вентилятор 14, соединенный с воздухонагревателем 15, где воздух подогревается до заданных нормативных температур и выводится в с/х помещение.

Подогрев воздуха в воздухонагревателе 15 может осуществляться различными альтернативными энергоносителями и управляется регулирующим органом 27 через исполнительный механизм 28 с выходом на блок сравнения 29. Первый вход блока сравнения 29 соединен с датчиком температуры 30. Второй вход соединен с задатчиком 31. Вывод конденсата из теплообменника 2 проводится через патрубок 32. Влажность в сельскохозяйственном помещении контролируется датчиком 33 по регистратору 34. Температура и влажность в зоне смешения 7 холодного наружного и внутреннего воздуха контролируется термометром 35 и измерителя влажности 22 по регистратору 36. Исходя их температуры наружного воздуха в различное время, возможности осушки воздуха путем конденсации из него влаги, выделения NH₃ и др. газов целесообразно рассмотреть работу устройства в теплый, переходный (осень, весна) и холодный периоды года. Ключи К1-К4 включают установку в различные периоды.

Режим работы установки без разморозки в теплый период времени
Размыкается ключ К3, замыкается К4, К2. Включается термовлагорегулятор 18 и исполнительные механизмы 20, 24 - открываются клапаны 11, 12. Включаются вентиляторы 13, 14. На фиг.2 показано распределение газовых потоков в теплообменнике 2.

Режим работы в переходный период (осень, весна)
Размыкается ключ К2, замыкается ключ К5.

В переходный период суточная разница температур составляет около 15 градусов при максимальной влажности воздуха. В этот период установка не только обеспечивает оптимальный воздухообмен, но и позволяет снизить влажность воздуха и концентрации NH₃ в ж/в помещениях в процессе активной конденсации в каналах теплообменника 2. В переходный период при высокой влажности внутреннего воздуха и смешивающегося с ним наружного холодного воздуха возможно образование тумана, снежных кристаллов и обледенения клапана 26. Для определения оптимальных объемов внутреннего и наружного воздуха в камере 7 без образования тумана используется соотношение разниц энтальпий воздуха и смеси:
V_н/V_в=(I_в-I_см)/(I_см-I_н),
где V_н - расход наружного воздуха, м³/ч;
V_в - расход внутреннего воздуха, м³/ч;
I_н - энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
I_в - энтальпия внутреннего воздуха, кДж/кг;
I_см - энтальпия смеси, кДж/кг.

Исходя из оптимальных условий исключения возможности образования тумана, можно оценить значение V_н/V_в <или=35/1
В этот период регистратор 34 по сигналу сдатчика 33 в случае превышения влажности в помещении дает команду на термовлагорегулятор 18, который включает режим осушения воздуха фиг.3.

Режим работы в холодный период года.

Предельно высокая влажность и большая разница температур входящего и выходящего (выбрасываемого) воздуха приводит к интенсивному конденсатообразованию в теплообменнике 2. В период обледенения каналов термодатчик 16, установленный в зоне обледенения в теплообменнике 2, через регистратор 17 дает сигнал в термовлагорегулятор 18. При этом ключи К1, К3 замкнуты, К2, К4 разомкнуты. На фиг.1 показана установка с утилизацией тепла, смонтированная внутри сельскохозяйственного помещения в стену 37.

В режиме разморозки теплообменника 2 термоизолированные клапаны 11, 12 через исполнительные механизмы 20, 24 закрываются. Замыкаются ключи К1, К3 и через исполнительный механизм 25 открывается клапан 26, а исполнительный механизм 19 открывает клапан 4. Теплый воздух из помещения через клапан 26, обогревая зону льдообразования и размораживая лед, выводится в помещение вентилятором 14 через воздухонагреватель 15. По датчику 30 через блок сравнения 29 исполнительным механизмом 28 устанавливается необходимый уровень энергоносителя в воздухонагревателе 15 регулирующим органом 27 в соответствии с данными в задатчике 31, в который вводятся оптимальные значения температуры воздуха по нормам РНТП4-93, допустимых для данного вида животных. Во время размораживания льда в теплообменнике 2 аммиак, содержащийся в воздухе с/х помещения, удаляется с конденсатом, при этом в воздухе уменьшается влажность фиг.4. После размораживания льда и удаления влаги термодатчик 16 фиксирует положительную температуру в зоне контроля и термовлагорегулятор 18 включает установку в обычный режим работы, при котором исполнительный механизм 25 закрывает клапан 26, исполнительный механизм 20 открывает клапан 11, исполнительный механизм 24 открывает клапан 12, при этом исполнительный механизм 19 закрывает клапан 4.

Предлагаемая установка реализует:
- утилизацию сбросного тепла с/х помещений в условиях низких температур окружающей среда и может найти широкое применение в регионах с протяженным холодным временем года;
- экономия тепловой энергии при пассивном нагревании входящего воздуха в теплообменнике не менее 50%;
- нормальные режимы работы вентиляторов, т. е. без условий работы старт-стоп;
- поддержание устойчивых аэродинамических характеристик установки в различных климатических условиях;
- возможность удаления аммиака (95% аммиака удаляется с конденсатом), при этом одновременно производится осушка воздуха внутри помещения.

Изобретение относится к установкам, кондиционирующим и осушающим воздух путем конденсации водяных паров в системах микроклимата сельскохозяйственных помещений. Установка включает короб в виде прямоугольного параллелепипеда с расположенным по центру теплообменником перекресточного типа. Теплообменник установлен так, что нижнее его диагональное ребро по внутреннему и наружному потокам воздуха соединено с нижней стенкой короба. Его верхнее диагональное ребро - через перепускной клапан с верхней стенкой короба, горизонтальные ребра теплообменника соединены с разделительной стенкой, делящей объем короба на четыре части. В левой части до теплообменника верхняя стенка короба и разделительная стенка соединены с первым клапаном удаления внутреннего воздуха. Нижняя стенка и разделительная стенка соединены со вторым клапаном ввода наружного воздуха. Одна из сторон первого и второго клапана связаны с наружным воздухом. В правой нижней части от теплообменника средняя и нижняя стенки соединены с всасывающим вентилятором. В верхней части справа от теплообменника средняя и верхняя стенки короба соединены с вытяжным вентилятором и теплообменником с изменяющимся подогревом воздуха энергоносителем через клапан, связанный с первым исполнительным механизмом, связанным с выходом блока сравнения, один из выходов которого связан с датчиком температуры сельскохозяйственного помещения, а второй вход соединен с задатчиком температуры. В сельскохозяйственном помещении устанавливают датчик влажности воздуха с регистратором. Между вторым клапаном и теплообменником на боковой стенке короба установлен третий клапан ввода наружного воздуха. В теплообменнике перекрестного типа на стенку канала приточного воздуха в месте льдообразования устанавливают датчик температуры, соединенный через регистратор с термовлагорегулятором, первый выход которого через первый ключ связан со вторым исполнительным механизмом и перепускным клапаном. Второй выход термовлагорегулятора соединен через второй ключ с третьим исполнительным механизмом и первым клапаном. Третий выход термовлагорегулятора связан через третий ключ с четвертым исполнительным механизмом с клапаном-байпасом. Четвертый выход термовлагорегулятора через четвертый ключ соединен с первым входом пятого исполнительного механизма и вторым клапаном. Датчики температуры и влажности, установленные в зоне смешения внутреннего и наружного воздуха напротив второго и третьего клапана, соединены через регистратор с первым и вторым входом блока сравнения, выход которого через пятый ключ связан через второй вход пятого исполнительного механизма, и вторым клапаном, а третий вход блока сравнения связан с задатчиком, одновременно с датчиком влажности воздуха в сельскохозяйственном помещении, через регистратор соединен термовлагорегулятор. Обеспечивается микроклимат в животноводческих помещениях путем повышения работоспособности вентиляционных систем. 4 ил.

Установка для организации микроклимата в сельскохозяйственном помещении, включающая короб в виде прямоугольного параллелепипеда с расположенным по центру теплообменником перекрестного типа, установленным так, что нижнее его диагональное ребро по внутреннему и наружному потокам воздуха соединено с нижней стенкой короба, верхнее диагональное ребро - через перепускной клапан с верхней стенкой короба, горизонтальные ребра теплообменника соединены с разделительной стенкой, делящей объем короба на четыре части, в левой части до теплообменника верхняя стенка короба и разделительная стенка соединены с первым клапаном удаления внутреннего воздуха, нижняя стенка и разделительная стенка соединены со вторым клапаном ввода наружного воздуха, одна из сторон первого и второго клапана связаны с наружным воздухом, в правой нижней части от теплообменника средняя и нижняя стенки соединены с всасывающим вентилятором, в верхней части справа от теплообменника средняя и верхняя стенки короба соединены с вытяжным вентилятором и теплообменником с изменяющимся подогревом воздуха энергоносителем через клапан, связанный с первым исполнительным механизмом, связанным с выходом блока сравнения, один из выходов которого связан с датчиком температуры сельскохозяйственного помещения, а второй вход соединен с задатчиком температуры, отличающаяся тем, что в сельскохозяйственном помещении устанавливают датчик влажности воздуха с регистратором, между вторым клапаном и теплообменником на боковой стенке короба установлен третий клапан ввода наружного воздуха, а в теплообменнике перекрестного типа на стенку канала приточного воздуха в месте льдообразования устанавливают датчик температуры, соединенный через регистратор с термовлагорегулятором, первый выход которого через первый ключ связан со вторым исполнительным механизмом и перепускным клапаном, второй выход термовлагорегулятора соединен через второй ключ с третьим исполнительным механизмом и первым клапаном, третий выход термовлагорегулятора связан через третий ключ с четвертым исполнительным механизмом с клапаном-байпасом, четвертый выход термовлагорегулятора через четвертый ключ соединен с первым входом пятого исполнительного механизма и вторым клапаном, при этом датчики температуры и влажности, установленные в зоне смешения внутреннего и наружного воздуха напротив второго и третьего клапана, соединенные через регистратор с первым и вторым входом блока сравнения, выход которого через пятый ключ связан через второй вход пятого исполнительного механизма и вторым клапаном, а третий вход блока сравнения связан с задатчиком, одновременно с датчиком влажности воздуха в сельскохозяйственном помещении, через регистратор соединен термовлагорегулятор.