АВТОНОМНЫЙ КОНДИЦИОНЕР Российский патент 2013 года по МПК F24F1/02 

Изобретение относится к области холодильной техники, а более конкретно к малым бытовым автономным кондиционерам. Проблема создания микроклимата и осушения воздуха в изолированных помещениях (банковские хранилища, бункеры, объекты гражданской обороны и пр.) всегда стояла остро и, зачастую, пути решения этой проблемы были малоэффективны и затратные.

Известен бытовой автономный кондиционер [1], представляющий собой сплит-систему собранную в одном корпусе, содержащую кожух, ротационный компрессор, конденсатор, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, поддон талой воды, вентиляторы, воздушный фильтр, поворотные решетки, контур циркуляции хладагента.

Недостатком такого кондиционера является то, что он неприменим в изолированных и сильно удаленных от окружающей среды помещениях в силу наличия воздушного охлаждения конденсатора. По технической сущности и достигаемому результату данное устройство является наиболее близким к предлагаемому изобретению и принято авторами за прототип.

Задачей предлагаемого технического решения является экономичность эксплуатации кондиционера и упрощение монтажа, а также возможность использования в замкнутых, герметичных, удаленных от окружающей среды помещениях.

Автономный кондиционер содержит корпус, ротационный компрессор, конденсатор, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, поддон сбора конденсата, вентилятор с электродвигателем, воздушный фильтр и поворотные решетки, а также контур циркуляции хладагента. Согласно изобретению кондиционер имеет контур жидкостного охлаждения последовательно теплообменника, компрессора и конденсатора, при этом конденсатор расположен выше компрессора, снабжен датчиком уровня охлаждающей жидкости, связанным с регулировочным клапаном подачи охлаждающей жидкости, и имеет внешнюю теплоизоляцию, раздельную с теплоизоляцией компрессора. Замкнутый контур циркуляции хладагента последовательно связывает выход конденсатора через теплообменник, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, компрессор с входом конденсатора, причем охлаждающий контур конденсатора содержит теплоизолированный трубопровод пароотвода.

В качестве хладагента используют газ изобутан.

В основе решения поставленной задачи лежит организация последовательного жидкостного охлаждения теплообменника, компрессора и конденсатора с кипением охлаждающей жидкости на завершающем этапе и выводом наружу из кондиционера пара. Вывод пара может осуществляться, например, через канализацию.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Автономный кондиционер состоит из двух модулей: технологического и охладительного с общим корпусом и содержит: компрессор 1, конденсатор 2, фильтр-осушитель 3, капиллярную трубку 4, испаритель 5, расширитель 6, поддон для сбора конденсата 7, вентилятор 8 с электродвигателем, воздушный фильтр 9 и поворотные решетки 10.

Кондиционер имеет контур 11 жидкостного охлаждения, который охлаждает последовательно теплообменник 12, компрессор 1 и затем конденсатор 2. Конденсатор расположен выше компрессора и снабжен датчиком уровня охлаждающей жидкости 13, связанным с регулировочным клапаном 14 контура жидкостного охлаждения 11. Конденсатор имеет внешнюю теплоизоляцию, раздельную с теплоизоляцией компрессора. Замкнутый контур 15 циркуляции хладагента связывает выход конденсатора через теплообменник с фильтром-осушителем далее через капиллярную трубку с испарителем, расширителем и компрессором, а затем с входом конденсатора. Охлаждающий контур конденсатора содержит теплоизолированный трубопровод пароотвода 16.

Заявленное устройство работает следующим образом.

При подаче электропитания от промышленной электросети запускается компрессор 1, нагнетающий газообразный хладагент по контуру циркуляции хладагента 15 в конденсатор 2, где хладагент, отдавая энергию (нагревая и выпаривая охлаждающую жидкость), переходит в жидкое состояние и по контуру 15 поступает в теплообменник 12, где охлаждается поступающей в контур 11 охлаждающей жидкостью до температуры, превышающей температуру подведенной охлаждающей жидкости. Далее, жидкий охлажденный хладагент, через фильтр-осушитель 3, поступает в капиллярную трубку 4, после чего поступает в испаритель 5. Капиллярная трубка создает перепад давления между конденсатором 2 и испарителем 5, вследствие чего жидкий хладагент, попадая в испаритель, переходит из жидкого состояния в газообразное, отбирая тепло у стенок и ребер испарителя и тем самым охлаждая находящийся в непосредственной близости воздух. В завершение цикла газообразный хладагент поступает в расширитель 6 и затем откачивается компрессором 1 и подается на вход в конденсатор 2. Цикл завершается. Вентилятор 8, засасывая теплый воздух из помещения через воздушный фильтр 9, обдувает им ребра испарителя, после чего охлажденный испарителем воздух возвращается в помещение через поворотные решетки 10. Охлаждающая жидкость, поступающая в контур 11 через регулировочный клапан 14 в теплообменник 12, охлаждает сжиженный хладагент в контуре 15. После чего охлаждает компрессор 1. Далее, поступая в конденсатор 2, охлаждающая жидкость, забирая тепло, переданное хладагентом, у конденсатора выкипает на его стенках и покидает конденсатор через пароотвод 16. Датчик уровня охлаждающей жидкости 13 контролирует уровень жидкости в конденсаторе, управляя клапаном 14. Поддон для сбора конденсата 7 служит для сбора сконденсированной из воздуха влаги.

В качестве охлаждающей жидкости целесообразнее всего применять воду в силу ее распространенности, высокой удельной теплоемкости и теплоты парообразования. В выборе хладагента необходимо руководствоваться правилом - температура кипения охлаждающей жидкости должна быть ниже критической температуры хладагента. В качестве хладагента предпочтительнее использовать изобутан (R600a), так как его критическая температура значительно выше температуры кипения воды, удельная теплота парообразования выше, чем у большинства других хладагентов [2], а критическое давление значительно ниже, чем у большинства хладагентов [2]. В изолированных помещениях возможен сброс пара в канализацию. В случае применения кондиционера в быту пароотвод 16 выводится через отверстие в стене на улицу, что соответствует принципу купил-подключил. Контур жидкостного охлаждения 11 может быть запитан от трубы холодного водоснабжения, в качестве охлаждающей жидкости может также выступать жидкость из поддона для сбора конденсата 7.

Описанный выше автономный кондиционер был математически смоделирован и обсчитан. Кондиционер был условно разделен на контур циркуляции хладагента 15 (префикс «а» на чертеже), контур жидкостного охлаждения 11 (префикс «б» на чертеже) и воздушный контур (префикс «в» на чертеже). В расчетах в качестве хладагента был использован изобутан, в систему охлаждения подавалась водопроводная вода с температурой 20°C, температура в помещении +25°C. В таблице указаны расчетные давления и температуры в различных точках системы.

Состояние газа/жидкости в контуре № точки Р, бар Т, °C а1 23,7 110 а2 19,9 100 а3 19,8 25 а4 1,8 5 а5 1,5 0 б1 1,1-10 20 б2 1 60 б3 1 73 б4 1 100 в1   25 в2   15

Получено отношение отведенного тепла к затраченной электроэнергии - 6,8. При пересчете на 1 кВт·час затраченной электроэнергии получено: отведенное тепло - 24,5 МДж, израсходовано воды - 16,8 л.

Экономическая эффективность от использования изобретения выражена в возможности применения кондиционера в изолированных сильно удаленных от окружающей среды помещениях (подвалах, бункерах, банковских хранилищах), а также помещениях, где монтаж сплит-системы сопряжен с большими затратами [3] либо, в силу большого расстояния между блоками, невозможен. Кроме того, предлагаемый кондиционер прост в монтаже и не требует знаний устройства холодильной техники и наличия специфического оборудования.

Источники информации

1. Патент RU №2170886, МПК F24F 1/02, публ. 20.07.2001 г.

2. Бытовые и автомобильные кондиционеры: Справочник // Сост. В.И.Назаров, В.И.Рыженко. - М.: Издательство Оникс, 2006 - 32 с.

3. О кондиционерах доступно // Л.Корха и др. - Издательство: АПИК, 2004 - 71 с.

Автономный кондиционер относится к области холодильной техники, а более конкретно к малым бытовым автономным кондиционерам. Кондиционер содержит корпус, ротационный компрессор, конденсатор, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, поддон сбора конденсата, вентилятор с электродвигателем, воздушный фильтр и поворотные решетки, а также контур циркуляции хладагента. Согласно изобретению кондиционер имеет контур последовательного жидкостного охлаждения теплообменника, компрессора и конденсатора, при этом конденсатор расположен выше компрессора и снабжен датчиком уровня охлаждающей жидкости, связанным с регулировочным клапаном и имеет внешнюю теплоизоляцию, раздельную с теплоизоляцией компрессора. Замкнутый контур циркуляции хладагента последовательно связывает выход конденсатора через теплообменник, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, компрессор с входом конденсатора, причем охлаждающий контур конденсатора содержит теплоизолированный трубопровод пароотвода. Технический результат заключается в возможности применения заявленного кондиционера в изолированных от окружающей среды помещениях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Автономный кондиционер, содержащий корпус, ротационный компрессор, конденсатор, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, поддон сбора конденсата, вентилятор с электродвигателем, воздушный фильтр и поворотные решетки, а также контур циркуляции хладагента, отличающийся тем, что кондиционер снабжен контуром жидкостного охлаждения, который последовательно охлаждает теплообменник, компрессор и затем конденсатор, при этом конденсатор расположен выше компрессора, снабжен датчиком уровня охлаждающей жидкости, связанным с регулировочным клапаном и имеет внешнюю теплоизоляцию, раздельную с теплоизоляцией компрессора, а контур циркуляции хладагента представляет собой замкнутый канал, последовательно связывающий выход конденсатора через теплообменник, фильтр-осушитель, капиллярную трубку, испаритель, расширитель, компрессор с входом конденсатора, причем охлаждающий контур конденсатора содержит теплоизолированный трубопровод пароотвода.

2. Автономный кондиционер по п.1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют газ изобутан.