СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2016 года по МПК F24F3/00 

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха с обеспечением регулирования различных параметров кондиционируемого воздуха, в т.ч. включая контроль и регулирование содержания важного компонента воздушной среды обслуживаемого помещения, такого как озон; предназначено для использования преимущественно в помещениях общественных зданий, например в детских лечебных учреждениях, жилищно-коммунальном хозяйстве; промышленных зданиях и сооружениях, а также может быть использовано в автомобильном водном и воздушном транспорте.

Как известно, озон по классификации Всемирной организации здравоохранения отнесен к веществам 1-го класса опасности. Его содержание в тропосфере Земли в последние годы стабильно увеличивается, что способствует повышению его концентрации в воздухе помещений. Содержание озона внутри помещений увеличивается также при работе множительной, бытовой техники и ионизаторов воздуха. В повышенных концентрациях он оказывает негативное влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды. Кроме того, являясь одним из сильнейших окислителей, озон воздействует практически на все конструкционные, строительные и отделочные материалы.

Известен способ кондиционирования воздуха, реализуемый устройством, известным из описания к а.с. СССР №514994, 1976 г., при котором осуществляют регулирование только тепловлажностных параметров воздуха в помещении путем забора воздуха из внешней среды и смешивания его с частицами воды, образующимися с помощью вращающегося распылителя, и последующего нагрева образовавшейся смеси посредством калориферов до заданной температуры и подачей ее в помещение. Такой способ недостаточно функционален, к тому же требует постоянной подачи воды извне, что приводит к увеличению затрат энергии на кондиционирование, а примененная конструкция распылителя не позволяет создавать аэрозоли с высокой степенью дисперсности.

Известен более функциональный способ, например, реализуемый устройством для кондиционирования (RU №4362, 1997 г.), при котором осуществляют регулирование тепловлажностных параметров воздуха в помещении и обогащение его кислородом. Для этого дополнительно к рециркулирующему в помещении воздуху во всасывающую полость воздухоохладителя подают воздух из внешней среды через дополнительный внешний воздуховод, в который также подают стекающий по трубопроводу конденсат, вырабатываемый воздухоохладителем. Стекающий конденсат перед подачей во внешний воздуховод пропускают через магнитное поле, изменяющее свойства воды и насыщающее входящий атмосферный воздух кислородом, в результате чего обеспечивается подача в помещение дополнительного атмосферного воздуха, увлажненного омагниченной водой и обогащенного кислородом. Такой способ не обеспечивает регулирования содержания озона в воздухе обслуживаемого помещения, кроме того, он требует обязательной подачи воздуха из внешней среды и не позволяет изменять влажность воздуха в помещении в значительных пределах вследствие ограниченности объема вырабатываемого воздухоохладителем конденсата.

Известен способ кондиционирования воздуха (RU №2363892, 2009 г.), при котором осуществляется регулирование тепловлажностных параметров воздуха в помещении и очищение его от частиц пыли. Это достигается тем, что наружный воздух подают в смесительную камеру, где его смешивают с рециркуляционным воздухом обслуживаемого помещения и очищают с помощью воздушного фильтра, затем нагревают или охлаждают в теплообменнике, увлажняют в оросительной камере с форсунками центробежного типа и с помощью вентилятора направляют в обслуживаемое помещение. Регулирование температуры и влажности в помещении осуществляют с помощью датчиков температуры и влажности, воздействующих на соответствующие исполнительные механизмы. Этот способ при включенной функции регулирования параметра влажности требует постоянной подачи воды извне, что приводит к увеличению затрат энергии на кондиционирование.

В качестве прототипа принят способ кондиционирования с более расширенным функциональным диапазоном регулирования параметров воздуха в помещении, реализуемый устройством по патенту RU №103603, 2011 г., согласно которому из помещения отбирают заданное количество воздуха и подают его в скруббер, где химическим или механическим путем удаляют из воздуха излишки диоксида углерода, после чего воздух подают в кондиционер, где обеспечивается достижение заданных значений параметров воздушной смеси, например таких как температура воздуха и/или влажность, содержание пылевых частиц, дезодорация воздуха, его ионизация и т.п. При падении давления в помещении или недостаточном уровне кислорода в скруббер добавляют атмосферный воздух или обогащенную кислородом воздушную смесь, вырабатываемую генератором азота. При избыточной концентрации кислорода в помещении в циркуляционный контур перед кондиционером из ресивера, в котором накапливают вырабатываемый из окружающего воздуха генератором азот, за счет избыточного давления в ресивере подают азот (азотсодержащую смесь). После формирования воздушной смеси с заданными характеристиками ее из кондиционера подают в помещение.

Поскольку до настоящего времени решению проблемы снижения вредного для здоровья человека уровня содержания озона в воздухе обитаемых помещений не придавалось должного значения, то известным из уровня техники приведенным выше аналогам, и прототипу в том числе, присущ общий недостаток - отсутствие мер по контролю и регулированию концентрации озона, что приводит к снижению уровня комфортности и экологичности воздушной среды в помещениях. Применяемые в них конструкции распылителей не позволяют создавать водные аэрозоли с высокой степенью дисперсности.

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание способа кондиционирования воздуха, обеспечивающего повышение комфортности воздушной среды в помещении.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в поддержании допустимого уровня концентрации озона в помещении.

Для достижения технического результата в способе кондиционирования воздуха в помещениях, при котором отобранный из обслуживаемого помещения и/или из атмосферы воздух очищают, в частности, от пыли и вредных примесей и подготавливают воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам, обеспечивая их контроль и регулирование с помощью управляющей системы, включающей в себя набор соответствующих контрольных средств, причем используют кондиционер, посредством которого осуществляют, по меньшей мере, обеспечение тепловлажностных параметров подготовленной воздушной смеси и подачу ее внутрь помещения, согласно изобретению процесс ведут с обеспечением мониторинга уровня содержания озона в помещении и при превышении установленного уровня его концентрации подготовленную воздушную смесь непосредственно перед подачей в помещение дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства упомянутого мониторинга озона, воздействующего на исполнительный механизм блока распыления.

В частных случаях реализации способа распыление конденсата осуществляют через трубчатую керамическую мембрану, а мониторинг содержания озона в помещении ведут посредством хемолюминесцентного газоанализатора озона.

Использование конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, улучшает обслуживание и снижает затраты на осуществление процесса, поскольку не требует подвода воды извне.

Способ позволяет регулировать уровень озона и в тех случаях, когда не требуется существенного изменения влажности в помещении, но требуется корректировка концентрации озона, поскольку при выключении в кондиционере функции регулирования теплового параметра им предусмотрено превентивное накопление конденсата в резервуаре, в то время как в описанных выше аналогах при выключении указанной функции становится невозможным использовать конденсат для увлажнения воздуха в помещении, поскольку при этом его выработка прекращается.

Смешение воздушной смеси непосредственно перед подачей в помещение с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, приближенными к наноразмерам, обеспечивает эффективное разложение озона.

Осуществление способа начинают с набора достаточного количества конденсата, образующегося при работе кондиционера, в установленный на линии слива конденсата резервуар. Необходимое количество конденсата, накапливаемого в резервуаре, определяется объемом обслуживаемого помещения и требуемой концентрацией озона в нем при работе в стационарном режиме. Избыток конденсата, образующегося при работе кондиционера, сливается в линию для сброса избытка конденсата. С помощью используемого устройства для задания концентрации озона в помещении устанавливается выбранное значение, лежащее в пределах, установленных ПДК. После этого воздух из кондиционируемого помещения, или из внешней среды, или смесь наружного и рециркулирующего воздуха в заданной пропорции подают во внутренний блок кондиционера, где обеспечивается достижение остальных заданных значений параметров воздуха, например таких как температура воздуха и/или влажность, содержание пылевых частиц, дезодорация воздуха, его ионизация и т.п. Образующийся на стадии поддержания требуемого теплового параметра конденсат сливается в резервуар для сбора конденсата, а его избыток удаляется посредством линии для сброса конденсата. Концентрация озона в помещении контролируется датчиком, например хемолюминесцентным газоанализатором озона.

При превышении концентрацией озона в помещении установленного значения из резервуара, например, с помощью насоса забирают конденсат и под технологическим давлением подают его в распылитель. Распыление конденсата осуществляют, например, через трубчатую керамическую мембрану, в результате чего образуется аэрозоль с размерами частиц, близкими к наноразмерам, т.е. не более 0,12 мкм. Расход конденсата определяют исходя из объема обслуживаемого помещения и требуемой концентрации озона в нем. Полученный аэрозоль подают в смесительную камеру, где смешивают с проходящей через нее подготовленной в кондиционере воздушной смесью и с помощью приточного вентилятора подают в кондиционируемое помещение.

Проведенные исследования (статья «Исследование процесса разложения озона в воздухе водным аэрозолем» / С.Н. Котельников и др.. // Докл. Акад. наук РАН. - 2011 г. Т. 436, №5. стр. 639-641) показали, что процесс разложения озона 2O₃↔3O₂ относится к категории физико-химических процессов и протекает при гетерогенном взаимодействии на поверхности мелкодисперсных водных частиц, адсорбирующих энергию молекулы озона и переводящих ее в кислород, и при гомогенном взаимодействии с парами воды. Причем проводить реакцию разложения озона с повышенной скоростью при низких значениях относительной влажности воздуха позволяют аэрозоли с частицами воды размером не более 0,12 мкм, т.е. находящимися в области, близкой к наноразмерам, ввиду того, что такие аэрозоли имеют развитую суммарную поверхность водных частиц.

После снижения концентрации озона в помещении до установленного значения прекращают забор конденсата из резервуара и режим насыщения воздушной смеси аэрозолем прекращается. В дальнейшем концентрация озона в помещении начинает расти, и при превышении заданного значения возобновляют подачу конденсата из резервуара в распылитель и цикл повторяется.

Предлагаемый способ не требует больших затрат воды на создание аэрозоля и обеспечивается количеством вырабатываемого в процессе работы кондиционера конденсата, поскольку частицы с размерами, близкими к наноразмерам, имеют развитую суммарную поверхность, что ускоряет процесс разложения озона.

Процесс разложения озона вследствие этого существенно не влияет на влажность воздуха в помещении, что важно для помещений с нормальной влажностью и повышенным содержанием озона.

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха. Сущность способа заключается в том, что перед подачей в обслуживаемое помещение подготовленную воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства мониторинга озона, например хемолюминесцентного газоанализатора озона, команда с которого подается на исполнительный механизм блока распыления. В результате достигается повышение комфортности воздушной среды в помещении и обеспечиваются допустимые значения уровня концентрации озона. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ кондиционирования воздуха в помещении, при котором отобранный из обслуживаемого помещения и/или из атмосферы воздух очищают, в частности, от пыли и вредных примесей и подготавливают воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам, обеспечивая их контроль и регулирование с помощью управляющей системы, включающей в себя набор соответствующих контрольных средств, причем используют кондиционер, посредством которого осуществляют, по меньшей мере, обеспечение тепловлажностных параметров подготовленной воздушной смеси и подачу ее внутрь помещения, отличающийся тем, что процесс ведут с обеспечением мониторинга уровня содержания озона в помещении и при превышении установленного уровня его концентрации подготовленную воздушную смесь непосредственно перед подачей в помещение дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства упомянутого мониторинга озона, воздействующего на исполнительный механизм блока распыления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распыление конденсата осуществляют через трубчатую керамическую мембрану.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мониторинг содержания озона в помещении ведут посредством хемолюминесцентного газоанализатора озона.