ВНУТРЕННИЙ БЛОК СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к области обеспечения жизнедеятельности людей и может быть использовано в различных системах кондиционирования помещений.

Известен внутренний блок системы кондиционирования, содержащий батареи отопления, выполненные в виде замкнутой внутренней полости для циркуляции воды и развитой внешней поверхностью для теплообмена с воздухом помещения. Батареи соединены с магистралью центрального водяного отопления помещения. Горячая вода, поступающая во внутреннюю полость, отдает свое тепло корпусу батареи. Теплые батареи нагревают воздух, циркулирующий внутри помещения. Развитая внешняя поверхность позволяет более эффективно осуществить передачу тепла в воздушное пространство помещения. Решая задачу отопления, известное устройство практически не оказывает влияния не процесс очистки воздуха от аэрозольных частиц.

Для очистки воздуха от аэрозольных частиц в системах кондиционирования используется целый ряд известных устройств. Так, например, сепарацией примесей за счет сил инерции путем отклонения направления движения газового потока от прямолинейного, решается задача удаления крупных примесей (более 1 мкм). (См. А.Г.Касаткин "Основные процессы и аппараты химической технологии" ГНТИ химической литературы. М.-Л., 1950 г., стр125-129.) Очистка газов путем фильтрации (см. там же, стр135-138) позволит удалить из потока даже самые малые примеси. Вместе с тем, метод очистки фильтрацией требует постоянного обслуживания, замену фильтров.

Наиболее близким техническим устройством к предлагаемому устройству является внутренний блок системы кондиционирования фирмы DAIKIN. См. прайс-лист на кондиционеры DAIKIN (www.daichi.ru). Блок включает в себя теплообменник, содержащий герметичный контур для циркуляции хладоагента, внешняя поверхность которого установлена в воздушном канале с входным и выходным отверстиями. Для вывода из системы сконденсированной влаги блок снабжен соответствующим устройством. Устройство установлено в нижней части теплообменника и соединено с дренажной трубкой. Хладоагент, поступающий из внешнего блока, проходит по внутреннему контуру циркуляции внутреннего блока и охлаждает его, охлаждая при этом проходящий у внешней поверхности теплообменника воздушный поток. При охлаждении воздуха часть содержащейся в нем влаги конденсируется на стенках наружной поверхности теплообменника. Сконденсированная влага через дренажную трубку удаляется из системы. Таким образом, известное устройство обеспечивает охлаждение воздуха в системе кондиционирования. Кроме того, конденсация влаги осуществляется, как известно, на содержащихся в воздухе аэрозольных частицах, чем обеспечивается помимо охлаждения и очистка воздуха. Однако конденсация осуществляется лишь на частицах, которые по своим размерам и лиофильности способны стать в имеющихся условиях пересыщения влаги центрами конденсации. Значительная же часть аэрозольных частиц воздуха в процессе конденсации не участвует и от воздушного потока не отделяется. Вследствие чего в систему кондиционирования вынуждены вводить дополнительные устройства очистки воздуха от мелкодисперсных аэрозолей.

Целью настоящего изобретения является повышение степени очистки воздуха от мелкодисперсных аэрозольных частиц.

Для достижения цели изобретения известный внутренний блок системы кондиционирования, включающий устройство для сбора сконденсированной влаги и установленный в воздушном канале теплообменник, герметичный контур циркуляции хладоагента которого соединен с наружным блоком, снабжен парогенератором с системой регулирования объема подаваемого пара, выход которого соединен с воздушным каналом, и установленной внутри воздушного канала системой генерации коронного разряда с коронирующим электродом, выполненной с возможностью контроля концентрации электрических зарядов в воздушном канале и повышения напряжения высоковольтного источника питания коронного разряда при падении концентрации частиц до уровня 10⁵ 1/см³.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Подлежащий охлаждению воздух проходит через область коронного разряда. Подбор параметров системы генерации коронного разряда (напряжение высоковольтного источника, мощность его, размеры коронирующих электродов, зазор между коронирующими электродами и заземленной поверхностью) производится по известным методикам расчета (см., например, Капцов Н.А. Электроника. - М., ГИТТЛ, 1956, 459 с.), исходя из условия обеспечения концентрации электрических зарядов в воздушном потоке не менее 10⁵ 1/см³. Учитывая, что уровень концентрации электрических зарядов в значительной степени зависит от параметров воздуха, в предлагаемом устройстве предусмотрена возможность контроля концентрации электрических зарядов в воздушном канале и повышения напряжения высоковольтного источника питания коронного разряда при падении концентрации частиц до уровня 10⁵ 1/см³.

Вследствие повышенного содержания электрически заряженных частиц и воздействия на поток электрического поля аэрозольные частицы получают электрический заряд. Вокруг электрически заряженных частиц вследствие малого радиуса кривизны их поверхности создается сильно неоднородное электрическое поле, которое притягивает к аэрозольным частицам дипольные молекулы воды. Аэрозольные частицы даже самых малых размеров, значение которых составляет сотые доли микрона, при незначительном пересыщении паров при охлаждении воздуха на теплообменнике обводняются и превращаются в капли жидкости - конденсат. Образуемые на поверхности теплообменника капли жидкости - конденсат, содержащие аэрозольные частицы, стекают вниз в устройство для сбора сконденсированной влаги, удаляются из системы. В известном устройстве активными к конденсации могли стать только лишь крупные частицы и имеющие сродство к воде (см., например, «Химия нижней атмосферы», изд. «МИР», 1967 г., стр.26-35). В предлагаемом же устройстве активными центрами конденсации могут стать аэрозольные частицы практически любого размера, даже самые мелкие и независимо от их сродства к воде. Необходимо лишь обеспечить получение этими частицами электрического заряда, и в воздушном потоке должно быть достаточное количество влаги для достижения необходимого уровня пересыщения.

Добавлением в воздушный поток паров воды из парогенератора с системой регулирования объема подаваемого пара достигаются необходимые условия пересыщения, обеспечивающие активность к конденсации аэрозольных частиц. Объем добавляемого в систему пара определяют на стадии проектирования устройства, исходя из условия достижения требуемого уровня очистки, с одной стороны, и из условия требуемого уровня влажности воздуха в кондиционируемом помещении для осредненных параметров обрабатываемого воздуха. Все изменения в параметрах воздуха отрабатываются системой регулирования объема подаваемого пара. Система регулирования объема подаваемого пара может быть построена по известным методикам проектирования систем автоматического или автоматизированного проектирования.

Схема внутреннего блока системы кондиционирования представлена на чертеже.

Внутренний блок содержит воздушный канал 1, внутри которого установлен вентиляторный модуль 2 и теплообменник с развитой поверхностью теплообмена 3, герметичный контур с системой испарения и циркуляции хладагента которого, входом 4 и выходом 5 соединен с наружным блоком (не показан).

На входе воздушного канала 1 (направление движения воздушного потока на чертеже условно показано стрелками, В₁ - вход, В₂ - выход) установлена система генерации коронного разряда, включающая установленные на изоляторах 6 в промежутках между заземленными поверхностями 7 коронирующие электроды 8, соединенные электрическим кабелем с высоковольтным источником питания 9. Система генерации коронного разряда выполнена с возможностью контроля концентрации электрических зарядов в воздушном канале и повышения напряжения высоковольтного источника питания коронного разряда при падении концентрации частиц до уровня 10⁵ 1/см³.

В воздушном канале, в промежутке между системой генерации коронного разряда и теплообменником установлен штуцер 10, соединенный с выходом парогенератора 11 с системой регулирования объема подаваемого пара (не показан). В нижней части воздушного канала, в области установки теплообменника выполнен приемник конденсата 12 с дренажным отверстием 13.

Работу внутреннего блока осуществляется следующим образом. Вентиляторным модулем 2 воздух прокачивается через воздушный канал 1. При прохождении воздушного потока в области пространства, прилегающей к коронирующим проводам, содержащиеся в нем аэрозольные частицы получают электрический заряд. В процессе работы устройства осуществляют контроль концентрации электрических зарядов в воздушном канале, и при падении концентрации электрически заряженных частиц до уровня 10⁵ 1/см³ производится повышение напряжения высоковольтного источника питания 9. Процесс заряжания аэрозольных частиц в области коронного разряда достаточно подробно описан в научно-технической литературе. См, например, Балабанов Е.М. Дисперсные системы в электрическом поле коронного разряда. - Дис. на соиск. уч. ст. д.т.н., М., 1953, 460 л., А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.-Л., ГНТИ химической литературы. 1950 г., стр.138-148. Воздушный поток, аэрозольные частицы которого снабжены электрическими зарядами, попадает в область теплообменника и охлаждается, отдавая свое тепло через развитую поверхность теплообмена 3. С помощью хладагента, циркулирующего в герметичном контуре, тепло выносится на внешний блок системы кондиционирования. Отдавая тепло поверхности теплообмена 3, воздух охлаждается до температуры, значение которой определено системой управления кондиционера. Для упрощения на чертеже не представлены элементы устройств системы автоматического регулирования температуры охлаждения воздуха. Выполнены они могут быть по аналогии с известными схемами управления, например, см. кондиционеры фирмы Daikin. При понижении температуры в воздухе создаются условия пересыщения содержащихся в нем паров воды. Избыточные пары конденсируются на электрически заряженных аэрозольных частицах. Процесс конденсации интенсифицируется добавлением в воздушный поток паров воды через штуцер 10 из парогенератора 11. Объем пара, подаваемого в воздушный поток, задается системой регулирования (не показана). Сконденсированная влага, содержащая удаляемые аэрозольные частицы, осаждается на стенках теплообменника и при накоплении ее до размеров крупных капель стекает вниз, в приемник конденсата 12 и через дренажное отверстие 13 выводится из системы. В известном блоке в процесс конденсации вовлекались пары воды, содержащиеся в воздушном потоке, и конденсация осуществлялась только на крупных частицах, способных в условиях формируемых в блоке пересыщения паров стать центрами активной конденсации. В предлагаемом же устройстве осуществляется добавление регулированного объема паров воды в очищаемый воздух, повышается пересыщение паров, что в сочетании с наличием на частицах электрических зарядов интенсифицирует процесс конденсации. Более интенсивная конденсация обеспечивает очистку воздуха практически от всех, даже самых малых частиц.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает отличительными признаками и в совокупности с известными позволяет решить задачу повышения степени очистки воздуха от мелкодисперсных аэрозольных частиц и достичь цели предлагаемого изобретения.

Блок предназначен для систем кондиционирования помещений. Блок включает устройство для сбора сконденсированной влаги и установленный в воздушном канале теплообменник, герметичный контур циркуляции хладагента теплообменника соединен с наружным блоком, при этом он снабжен парогенератором с системой регулирования объема подаваемого пара, выход которого соединен с воздушным каналом, и установленной внутри воздушного канала системой генерации коронного разряда с коронирующим электродом, выполненной с возможностью контроля концентрации электрических зарядов в воздушном канале и повышения напряжения высоковольтного источника питания коронного разряда при падении концентрации частиц до уровня 10⁵ 1/см³. Технический результат - повышение степени очистки воздуха от мелкодисперсных аэрозольных частиц. 1 ил.

Внутренний блок системы кондиционирования, включающий устройство для сбора сконденсированной влаги и установленный в воздушном канале теплообменник, герметичный контур циркуляции хладагента которого соединен с наружным блоком, отличающийся тем, что он снабжен парогенератором с системой регулирования объема подаваемого пара, выход которого соединен с воздушным каналом, и установленной внутри воздушного канала системой генерации коронного разряда с коронирующим электродом, выполненной с возможностью контроля концентрации электрических зарядов в воздушном канале и повышения напряжения высоковольтного источника питания коронного разряда при падении концентрации частиц до уровня 10⁵ 1/см³.