УТИЛИЗАТОР ТЕПЛОТЫ ВЫТЯЖНОГО ВОЗДУХА ДЛЯ НАГРЕВА ПРИТОЧНОГО Российский патент 2013 года по МПК F24F3/147 

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может использоваться в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, административных и общественных зданий.

Известно устройство кондиционирования воздуха (RU №2216694 C1, кл. F24F 3/14, опубл. 2003), содержащее вентиляторы подачи основного и вспомогательного потоков, клапаны-регуляторы, корпус с патрубками входа и выхода воздушных потоков, размещенные в корпусе емкость для воды с системой подачи воды в капиллярно-пористый материал, теплообменную секцию с основными и вспомогательными смежными каналами, воздухораспределительную камеру, при этом смежные каналы теплообменной секции основного потока выполнены из влагонепроницаемого материала, а смежные каналы вспомогательного потока - из капиллярно-пористого материала, при этом устройство снабжено дополнительным клапаном, а воздухораспределительная камера разделена на две полости перегородкой, в которой установлен дополнительный клапан, при этом одна полость воздухораспределительной камеры соединена с патрубком выхода основного потока, а другая полость соединена с одной стороны с патрубком входа вспомогательного потока, а с другой стороны - со смежными каналами вспомогательного потока, причем устройство подачи воды снабжено форсункой, установленной со стороны входа вспомогательного потока в теплообменную секцию, включающее совмещенную подачу тепла для отопления и горячего водоснабжения по двухтрубной тепловой сети, при этом применяют специальный график температур сетевой воды и устанавливают на вводах последовательно проточные теплообменники с регуляторами температур на +60° при открытой и на +70° при закрытой схемах горячего водоснабжения.

Известно теплообменное устройство (RU №36137 U1, кл. F24F 3/14, опубл. 2004), содержащее корпус с установленным в нем пакетом пластин, образующих сквозные сухие и влажные каналы с входами и выходами, по меньшей мере, один расположенный в средней части пакета пластин поперечный ряд продольно размещенных во влажных каналах сообщенных друг с другом емкостей, стенки которых образованы пластинами, и средство для подвода и отвода воды в эти емкости, причем сухие каналы расположены перекрестно влажным каналам, при этом входы сухих каналов и выходы влажных каналов расположены с одной стороны устройства, а выходы сухих каналов и входы влажных каналов - с противоположной его стороны, причем емкости сообщены друг с другом посредством трубчатых элементов, размещенных в сухих каналах.

Основным недостатком аналогов является сложность конструктивного исполнения и необходимость использования для приготовления приточного воздуха тепловой энергии и воды централизованного теплоснабжения, что снижает энергетическую эффективность устройств.

Наиболее близким к заявленному является известное техническое решение, относящееся к устройству тепловлагообменника (RU №90881 U1, кл. F24F 3/147, опубл. 2010), содержащему корпус, в котором выполнены отверстия для входа и выхода потоков воздуха, установленный в корпусе пакет пластин, которые образуют чередующиеся каналы для нагреваемого и увлажняемого потока воздуха и остужаемого и осушаемого потока воздуха, капиллярно-пористый материал, нижний край которого помещен в поддон, заполненный раствором сорбента, при этом потоки воздуха направлены вертикально - остужаемый/осушаемый поток воздуха движется сверху вниз, а нагреваемый и увлажняемый поток воздуха движется снизу вверх, капиллярно-пористый материал имеет ворсистую структуру и закрывает отверстие площадью от 60 до 80% в нижней части каждой пластины, а в качестве сорбента применен водный раствор солей, содержащих преимущественно CaCl₂ или ZnCl₂. Расстояние между пластинами, формирующими остужаемый и осушаемый поток воздуха, составляет от 70 до 90% от расстояния между пластинами, формирующими нагреваемый и увлажняемый поток воздуха.

Недостатками данного технического решения также являются:

- необходимость постоянного контроля концентрации солей сорбента в поддоне, так как концентрация будет меняться из-за переменных режимов тепловлагообмена в зависимости от температуры и влажности наружного и вытяжного воздуха;

- необходимость применения химических анализаторов и дозаторов раствора;

- низкие санитарно-гигиенические качества - трудоемкость и проблематичность промывки и очистки капиллярно-пористых поверхностей теплообменника (как правило, в устройствах требуется профилактическая очистка теплообменника 2 раза в год);

- трудоемкость изготовления и низкая ремонтопригодность.

Технической задачей предлагаемого изобретения является значительное упрощение выполнения утилизатора теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного, высокая степень унификации, невысокая трудоемкость при изготовлении утилизатора и высокая ремонтопригодность, а также высокая эффективность теплопередачи и снижение вероятности обмерзания при низких температурах наружного воздуха.

Поставленная задача решена тем, что утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного содержит корпус, установленный в нем пакет параллельных пластин с образованием чередующихся каналов для движения вытяжного и приточного потоков воздуха и гигроскопичный материал, при этом пластины выполнены из ячеистого материала, ячейки выполнены с уклоном для стекания воды, на ячейках расположены отверстия диаметром 1-2 мм, при этом отверстия, расположенные в нижней части ячеек утилизатора, закрыты воздухонепроницаемыми водоотводящими клапанами, расположенными с внешней стороны ячеистых пластин, покрытой гигроскопичным материалом. В качестве ячеистых пластин использован сотовый поликарбонат. Вместо покрытия гигроскопичным материалом внешняя сторона ячеистых пластин сотового поликарбоната выполнена шероховатой с гигроскопичными свойствами.

Сущность изобретения поясняется подробнее чертежами и описанием к ним.

На фиг.1 схематично изображен утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного, продольный разрез; на фиг.2 и фиг.3 - схема устройства для отвода конденсата.

Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного содержит корпус 1, вход вытяжного воздуха 2 и выход вытяжного воздуха 3, вход приточного воздуха 4 и выход приточного воздуха 5, установленный в корпусе 1 пакет вертикально установленных параллельных ячеистых пластин 6, образующих чередующиеся каналы для движения вытяжного потока воздуха - внутри ячеистых пластин 7 и для движения приточного потока воздуха - в пространстве между ячеистыми пластинами 8. Утилизатор имеет 2 зоны: со стороны входа наружного воздуха - зону конденсации, со стороны входа вытяжного воздуха - зону отвода конденсата (показаны на фиг.1). Ячейки ячеистых пластин выполнены с уклоном для стекания воды, образующейся в процессе конденсации, на ячейках расположены отверстия 9 диаметром 1-2 мм, при этом отверстия, расположенные в нижней части ячеек утилизатора, закрыты воздухонепроницаемыми водоотводящими клапанами 10, расположенными с внешней (наружной) стороны ячеистых пластин, которая покрыта гигроскопичным материалом 11. В качестве ячеистых пластин использован сотовый поликарбонат. Вместо покрытия гигроскопичным материалом внешняя сторона ячеистых пластин сотового поликарбоната выполнена шероховатой с гигроскопичными свойствами.

Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного работает следующим образом.

Вытяжной воздух через вход 2 поступает в утилизатор и распределяется во внутренних пространствах ячеистых пластин 7, отдав тепло в процессе теплообмена с поверхностью ячеистых пластин 6, поток вытяжного воздуха через выход 3 выбрасывается в атмосферу. Через вход 4 в утилизатор поступает приточный (холодный) воздух, распределяется в пространствах между ячеистыми пластинами 8, нагревается за счет теплообмена с вытяжным воздухом через стенки ячеистых пластин и через выход 5 поступает в помещение. Движение приточного и вытяжного воздуха осуществляется противотоком. В процессе теплообмена и охлаждения вытяжного воздуха происходит конденсация влаги. Ячеистые пластины имеют отверстия 9 диаметром 1-2 мм. Отверстия, расположенные в нижней части ячеек утилизатора, закрыты воздухонепроницаемыми водоотводящими клапанами 10, расположенными с внешней (наружной) стороны ячеистых пластин. Наружная сторона пластин покрыта гигроскопичным материалом 11 и через отверстия 9 и водоотводящие клапаны 10 смачивается конденсатом, образовавшимся при охлаждении вытяжного воздуха, который равномерно распределяется по всей наружной поверхности пластин за счет уклона ячеек ячеистых пластин. Диаметр отверстий составляет 1-2 мм, что является оптимальным, так как при диаметре отверстий меньше 1 мм степень смачивания недостаточна, при диаметре отверстий более 2 мм смачивание происходит слишком интенсивно. Смачивание обеспечивает увлажнение приточного воздуха за счет конденсата вытяжного воздуха. Конденсат, образовавшийся при охлаждении вытяжного воздуха, распределяется по всей наружной поверхности пластин за счет уклона ячеек ячеистых пластин, равного 0,01 (1 см на 1 м длины ячеистой пластины), что является достаточным для равномерного распределения конденсата. В качестве ячеистых пластин использован сотовый поликарбонат, представляющий собой полые листы ячеистой структуры, в которых 2 слоя соединены внутренними продольными ребрами, ориентированными в направлении листа, и являющийся достаточно прочным, легким материалом с высокой теплопроводностью стенок ячеистой структуры. Гигроскопичный материал служит для сбора конденсата, передачи его в зону теплообмена и возвращения влаги в помещение с предварительно подогретым потоком приточного воздуха, вместо покрытия гигроскопичным материалом внешняя сторона ячеистых пластин сотового поликарбоната может быть выполнена шероховатой с гигроскопичными свойствами.

Утилизатор имеет 2 зоны: со стороны входа наружного воздуха - зону конденсации, со стороны входа вытяжного воздуха - зону отвода конденсата, что позволяет снизить опасность инееобразования и обмерзания теплообменника при отрицательных температурах приточного (наружного) воздуха, поступающего в теплообменник, за счет разделения зон конденсации и отвода конденсата, а также за счет отвода конденсата в незамерзаемую зону теплообменника.

Таким образом, предложенный утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного имеет высокую экономичность, простоту выполнения, высокую степень унификации, невысокую трудоемкость при изготовлении утилизатора, легкость сборки и разборки и высокую ремонтопригодность, а также высокую эффективность теплопередачи и низкую вероятность обмерзания при низких температурах наружного воздуха.

В настоящее время проходит испытания опытный образец заявленного утилизатора, намечено серийное производство.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может использоваться в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, административных и общественных зданий. Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного содержит корпус, установленный в нем пакет параллельных пластин с образованием чередующихся каналов для движения вытяжного и приточного потоков воздуха и гигроскопичный материал, при этом пластины выполнены из ячеистого материала, ячейки выполнены с уклоном для стекания воды, на ячейках расположены отверстия диаметром 1-2 мм, при этом отверстия, расположенные в нижней части ячеек утилизатора, закрыты воздухонепроницаемыми водоотводящими клапанами, расположенными с внешней стороны ячеистых пластин, покрытой гигроскопичным материалом. В качестве ячеистых пластин использован сотовый поликарбонат. Вместо покрытия гигроскопичным материалом внешняя сторона ячеистых пластин сотового поликарбоната выполнена шероховатой с гигроскопичными свойствами. Техническим результатом заявленного изобретения является значительное упрощение конструкции, высокая степень унификации, невысокая трудоемкость изготовления и высокая ремонтопригодность, а также высокая эффективность теплопередачи и снижение вероятности обмерзания при низких температурах наружного воздуха. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного, содержащий корпус, установленный в нем пакет параллельных пластин с образованием чередующихся каналов для движения вытяжного и приточного потоков воздуха и гигроскопичный материал, отличающийся тем, что пластины выполнены из ячеистого материала, ячейки выполнены с уклоном для отекания воды, на ячейках расположены отверстия диаметром 1-2 мм, при этом отверстия, расположенные в нижней части ячеек утилизатора, закрыты воздухонепроницаемыми водоотводящими клапанами, расположенными с внешней стороны ячеистых пластин, покрытой гигроскопичным материалом.

2. Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного по п.1, отличающийся тем, что в качестве ячеистых пластин использован сотовый поликарбонат.

3. Утилизатор теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вместо покрытия гигроскопичным материалом внешняя сторона ячеистых пластин сотового поликарбоната выполнена шероховатой с гигроскопичными свойствами.