СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА Российский патент 2006 года по МПК F24F11/06 

Предлагаемое изобретение относится к ракетно-космической технике и, в частности, к средствам, обеспечивающим поддержание температурно-влажностного режима с выводом на влажностный режим воздуха в помещениях, расположенных в грунте, например в подземных (шахтных) пусковых установках.

Известен автономный кондиционер [3], содержащий компрессор, водяной конденсатор, терморегулирующий вентиль, испаритель с вентилятором, двухполостный теплообменник, обеспечивающий поддержание необходимого температурно-влажностного режима в замкнутых герметичных объемах.

Основным недостатком данного аналога является то, что отсутствие прибора, измеряющего и регулирующего влажность в помещении, не позволяет поддерживать влажность в узких пределах, а также отсутствие контура поддержания температуры воздуха в помещении в случае ее увеличения.

Анализ научно-технической литературы [1; 2; 3; 4; 5; 6] показал, что наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является термовлагокамера, описание которой изложено в [1].

Эта термовлагокамера выбрана нами в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Она содержит: контур поддержания влажности, состоящий из компрессора, конденсатора, дросселя, датчика влажности, средств дренажа конденсата; контур поддержания температуры (нагрев), состоящий из электронагревателя, электровентилятора, аналогичные предлагаемому изобретению, а также контур поддержания температуры (охлаждение), состоящий из компрессора, конденсатора, теплообменника, испарителя, дросселя.

К недостаткам прототипа относится то, что оборудование камеры (испаритель холодильной машины и электровентилятор) расположено в контролируемом помещении, вследствие чего не может многократно использоваться в случае воздействия нагрузок (газовая струя при пуске), а также использоваться для герметичных помещений, т.к. необходима связь с внешней средой.

Общим недостатком всех аналогов и прототипа является то, что они выполнены в одноканальном исполнении, что снижает их надежность в связи с увеличенной вероятностью выхода из строя оборудования и приводит к необходимости доступа для ремонта.

Задачей предлагаемого изобретения является создание системы, обеспечивающей автоматическое поддержание заданных параметров влажности и температуры воздуха в помещении, с целью размещения в нем спецоборудования, находящегося длительное время (годы) без присутствия людей и с высокой степенью надежности.

Требуемый технический результат достигается тем, что система поддержания температурно-влажностного режима, содержащая канал, включающий контур поддержания влажностного режима, состоящий из агрегата осушки воздуха, датчиков измерения влажности, средств дренажа и сбора конденсата и контур поддержания температурного режима, состоящий из электровентилятора, электронагревателя, датчика-реле потока воздуха, датчиков измерения температуры, согласно изобретению снабжена дополнительным каналом, содержащим контуры поддержания влажностного и температурного режимов, аналогичных основным, при этом уставки датчиков основного канала соответствуют заданным значениям параметров воздуха, а уставки датчиков дополнительного канала - предельно допустимым значениям параметров воздуха, а каждый канал снабжен воздуховодами, связывающими элементы механического оборудования системы, в которых на выходе из агрегатов осушки и из электронагревателей установлены заслонки, при этом воздуховоды соединены с контролируемым помещением посредством отсечных клапанов.

Оборудование системы, в основном, размещено вне контролируемого помещения в аппаратном отсеке, за исключением датчиков влажности и температуры. Цепи управления (кабели), связывающие оборудование, находящееся в аппаратном отсеке, и оборудование, находящееся в контролируемом помещении, проходят через гермокассету, а всасывание и нагнетание воздуха осуществляется через воздуховоды при открытых отсечных клапанах, которые при необходимости перекрывают воздуховоды, что препятствует выходу из строя оборудования системы и позволяет использовать его многократно.

Авторам предлагаемого изобретения неизвестны аналогичные технические решения, в связи с чем, по мнению авторов, заявляемая совокупность неразрывно связанных между собой и подчиненных единой цели существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, обеспечивает повышение надежности работы системы поддержания температурно-влажностного режима и отвечает критериям изобретения «существенные отличия» и «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана система.

Система содержит: агрегат осушки 1, включающий в себя компрессор 2, вентилятор 3, электронагреватель 4, секции воздухоохладителя 5, дроссель 6, фильтр-осушитель 7, конденсатор 8; электровентилятор 9; датчик-реле потока воздуха 10; электронагреватель 11; средства управления 12, включающие в себя блок автоматики 13 и блок питания 14 соответствующего канала; верхний блок датчиков 15, включающий в себя датчики влажности 16 и температуры 17 соответствующего канала; средний блок датчиков 18, включающий в себя датчики температуры 17 соответствующего канала; нижний блок датчиков 19, включающий в себя датчики влажности 16 и температуры 17 соответствующего канала; цепи управления основного канала 20; цепи управления дополнительного канала 21; отсечные клапаны 22; заслонки 23; всасывающие воздуховоды 24; нагнетательные воздуховоды 25; средства дренажа и сбора конденсата 26.

Принцип действия системы основан на управлении работой агрегатов основного и дополнительного каналов в зависимости от состояния параметров воздуха в помещении, контролируемых датчиками влажности и температуры, размещенными в блоках датчиков 15, 18, 19, в режиме "Осушка", "Нагрев" или "Перемешивание". При отклонении параметров воздуха от заданных значений по относительной влажности, температуре или перепаду температур сигнал от датчиков по цепям управления 20 или 21 поступает в средства управления 12, которые автоматически включают агрегаты основного или дополнительного каналов в один из режимов. Если параметры воздуха не отклоняются от заданных значений, система находится в режиме "Стоянка".

Существенным является то, что датчики параметров каждого канала имеют разные величины уставки контролируемых параметров: уставки основного канала соответствуют заданным значениям параметров, уставки дополнительного канала определяются допустимыми отклонениями от заданных значений. При отклонении параметров воздуха от заданных значений включается основной канал; при дальнейшем увеличении отклонения параметров до допустимого значения включается дополнительный канал и отключается основной канал. Одновременная работа двух каналов исключена с помощью электрических блокировок.

При одновременном отклонении разных параметров (влажности, температуры, перепада температур) система обеспечивает последовательную отработку режимов: "Осушка", потом "Нагрев", затем "Перемешивание". Одновременная работа двух контуров исключена с помощью электрических блокировок.

Режим "Осушка" осуществляется по сигналу датчиков влажности, при этом воздух из контролируемого помещения поступает в агрегат осушки, принцип действия которого основан на понижении влажности воздуха за счет ее оседания на холодной поверхности воздухоохладителей 5 с последующим автоматическим удалением влаги путем нагревания воздухоохладителей электронагревателем при отключенной холодильной машине и отвода ее, причем работа осуществляется автоматически по заданному алгоритму при обдуве их воздухом, подаваемым вентилятором 3. Источником холода является холодильная машина, включающая в себя: компрессор 2, конденсатор 8, секции воздухоохладителя 5, дроссель 6, фильтр-осушитель 7, соединенные между собой трубопроводами, образуя герметичный холодильный контур. При этом последовательность прохождения осушаемого воздуха через оборудование агрегата осушки выбрана такой, что практически не изменяет его температуру.

Все узлы агрегата осушки выполнены в виде отдельных блоков, смонтированных в едином корпусе.

Для повышения надежности измерения параметров воздуха в каждом из каналов применены по две параллельные линии датчиков, которые размещены на разных уровнях помещения в верхнем 15 и нижнем 19 блоках датчиков.

Включение (отключение) режима "Нагрев" осуществляется по срабатыванию датчиков температуры, сигнал от которых по цепям управления 20 или 21 поступает в средства управления 12, где формируется команда на включение (отключение) электровентилятора 9, и при наличии сигнала от датчика-реле потока воздуха 10, электронагревателя 11 соответствующего канала.

Перепад температур на контролируемых уровнях помещения определяется абсолютным значением температуры воздуха на уровне среднего блока датчиков 18.

Включение (отключение) режима "Перемешивание" осуществляется по срабатыванию датчиков температуры, размещенных в среднем блоке датчиков 18, сигнал от которых поступает в средства управления 12, где формируется команда на включение (отключение) электровентилятора 9 соответствующего канала.

При работе одного из контуров каждого канала другой контур перекрывается потоком воздуха заслонками 23, установленными на выходе из агрегата осушки и из электронагревателя.

Для обеспечения многократного использования системы поддержания температурно-влажностного режима в связи с существенным повышением давления в помещении при работе спецоборудования в воздуховодах системы установлены отсечные клапаны 22, препятствующие повышению давления в оборудовании системы и выводу его из строя.

В системе периодически, один раз в два года, при регламентных работах проводится переключение режимов работы каналов: основной канал становится дополнительным, а дополнительный основным, что позволяет увеличить ресурс работы основного оборудования системы.

Существенным является также то, что данной системой обеспечивается вывод контролируемого помещения на заданный влажностный режим путем включения в ручном режиме дополнительного канала с доведением влажности до обеспечения работы системы основным каналом по его датчикам влажности уже автоматически. Это позволяет отказаться от специального оборудования для выведения контролируемого помещения на влажностный режим.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает заданный температурно-влажностный режим в помещении с размещенным в нем спецоборудованием в течение длительного времени, без присутствия людей и с заданной надежностью.

В настоящее время система поддержания температурно-влажностного режима прошла испытания опытного образца, которые подтвердили надежность в работе и целесообразность использования предлагаемого изобретения в помещениях, расположенных в грунте с размещенным в них спецоборудованием при длительном, не менее двух лет, отсутствии обслуживающего персонала, что диктуется необходимостью, например, в шахтных пусковых установках.

Источники информации

1. «Испытательная техника» том 1, справочник, Москва, изд. «Машиностроение» 1982, стр.504, 505, рис.13.

2. О.Я.Кокорин «Установки кондиционирования воздуха», изд. «Машиностроение», 1978, стр.247-249, рис.135.

3. Патент RU 2156923 C1, F 24 F 1/02. «Автономный кондиционер с водяным конденсатором».

4. Патент RU 2030205 C1, B 01 D 53/26. «Устройство для осушки воздуха».

5. Авторское свидетельство SU 943485 A1, F 24 F 3/14. «Устройство для осушки газа вымораживанием».

6. Авторское свидетельство SU 1360786 A1, B 01 D 53/26. «Устройство для осушки газа вымораживанием».

Система предназначена для поддержания температурно-влажностного режима в помещениях. Система содержит канал, включающий контур поддержания влажностного режима, состоящий из агрегата осушки воздуха, датчиков измерения влажности, средств дренажа и сбора конденсата и контур поддержания температурного режима, состоящий из электровентилятора, электронагревателя, датчика-реле потока воздуха, датчиков измерения температуры, при этом она снабжена дополнительным каналом, содержащим контуры поддержания влажностного и температурного режимов, аналогичных основным, при этом уставки датчиков основного канала соответствуют заданным значениям параметров воздуха, а уставки датчиков дополнительного канала - предельно допустимым значениям параметров воздуха, а каждый канал снабжен воздуховодами, соединенными посредством отсечных клапанов с контролируемым помещением, при этом в воздуховодах на выходе из агрегатов осушки и из электронагревателей установлены заслонки. Технический результат - повышение надежности. 1 ил.

Система поддержания температурно-влажностного режима, содержащая канал, включающий контур поддержания влажностного режима, состоящий из агрегата осушки воздуха, датчиков измерения влажности, средств дренажа и сбора конденсата, и контур поддержания температурного режима, состоящий из электровентилятора, электронагревателя, датчика-реле потока воздуха, датчиков измерения температуры, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным каналом, содержащим контуры поддержания влажностного и температурного режимов, аналогичных основным, при этом уставки датчиков основного канала соответствуют заданным значениям параметров воздуха, а уставки датчиков дополнительного канала - предельно допустимым значениям параметров воздуха, а каждый канал снабжен воздуховодами, соединенными посредством отсечных клапанов с контролируемым помещением, при этом в воздуховодах на выходе из агрегатов осушки и из электронагревателей установлены заслонки.