УСТРОЙСТВО ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Российский патент 2018 года по МПК F24F7/00 

Изобретение относится к системам вентиляции помещений, в частности к устройствам естественной приточной вентиляции помещений.

Из уровня техники известны приточные оконные вентиляционные клапаны, например моделей Air-box, Unit-air (http://www.air-box.ru., http://www.unit-air.ru соответственно), которые могут выполнять функцию требуемого проветривания. Недостатки: наряду со слабым шумопоглощением, оконные вентиляционные клапаны не обеспечивают фильтрацию воздуха и при низких минусовых температурах на улице поступающий через клапан холодный уличный воздух охлаждает прилегающие оконные конструкции, вследствии чего они сначала «потеют», а затем и вовсе покрываются инеем и льдом, закрывая щель клапана.

Известны также автономные, не встраиваемые в рамы, клапаны приточной вентиляции, монтируемые в стене здания, например клапан приточной вентиляции (варианты) по патенту РФ №66488, F24F 13/08 опубл. 10.09.2007, БЮЛ. №25, 25 представляет собой трубу, монтируемую в сквозном отверстии в стене здания. С торцов труба закрыта решетками, а во внутреннем канале имеется шумогаситель. Наряду с простотой, клапан приточной вентиляции имеет следующие недостатки: в устройстве не предусмотрены фильтры и другие структурные элементы, обеспечивающие повышение качества поступающего в помещение при минусовой температуре наружного воздуха, подогрев клапана приточной вентиляции ничем не обеспечивается и количество поступающего в помещение холодного воздуха ничем не сдерживается.

Известен клапан инфильтрации воздуха КИВ-125 (http://forum.kiytele.com/viewtopic.php?t=386), имеющий в своем составе отрезок трубы, устанавливаемый непосредственно в сквозное отверстие в стене здания, в которой размещен слой теплошумоизоляции. Снаружи клапан закрыт заборной решеткой с противомоскитной сеткой, на другом торце, обращенном внутрь помещения, в клапане установлен фильтр и ручка регулятора потока. Недостатком клапана является то, что устройство клапана не обеспечивает подогрев поступающего в помещение наружного воздуха, поэтому при низких наружных температурах люди вынуждены ручкой регулятора перекрывать поток воздуха, что сводит на нет назначение клапана инфильтрации воздуха КИВ-125.

Известен также прибор УВРК-50 НПО ЭКОТЕРМ (http://www.homevent.ru/), рекуперирующий тепло воздуха помещения для подогрева наружного воздуха. Прибор УВРК-50НПО ЭКОТЕРМ работает в четырехфазном режиме перекачки воздуха из помещения наружу и обратно. Недостатки: наличие шумообразующего реверсивного вентилятора, потребляющего электроэнергию, снижает показатели энергосбережения, Прибор УВРК-50 НПО ЭКОТЕРМ при больших перепадах температур наружного и внутреннего воздуха накапливает влажность, требуя дополнительных мероприятий по защите прибора от колоний микроорганизмов.

Известно устройство приточной вентиляции (Патент РФ №2364800, F24F 7/00, опубл. 20.08.2009), состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой. Недостатки: сложность конструкции и монтажа, необходимость наличия рядом находящегося нагревательного прибора, например, в виде радиатора центрального отопления, служащего для подогрева поступающего с улицы наружного (холодного) воздуха.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство приточной вентиляции (Патент РФ на изобретение №2581816, F24F 7/00, опубл. 20.04.2016, Бюл. №11; авторы: Севрюгин Сергей Анатольевич, Петров Евгений Венекдитович), которое состоит из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой со встроенной противомоскитной сеткой, теплообменника, выполненного встроенным в воздухозаборный патрубок со стороны противоположной наружному торцу. Недостатки: повышенная материалоемкость устройства, сложность изготовления и монтажа.

В настоящее время технической проблемой является то, что современные здания, выполненные в соответствии с требованиями энергосбережения к конструкциям окон, дверей и наружных ограждающих стен, испытывают дефицит чистого и свежего воздуха, для устранения этого дефицита применяется частое проветривание помещения с помощью открытой форточки, фрамуги или оконной створки, при этом образуются сквозняки и происходит значительная потеря тепла из помещения, что ухудшает показатели по энергосбережению. Использование дополнительных приточных вентиляционных устройств снимает указанное противоречие, позволяет равномерно наполнять помещение свежим воздухом в оптимально необходимом количестве.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание энергосберегающего бесшумного устройства естественной приточной вентиляции, обеспечивающего подогрев поступающего в помещение наружного воздуха посредством теплообмена, происходящего в теплообменнике без применения дополнительных нагревательных приборов, исполнительных электромеханизмов и регулирующих манипуляций пользователя, а также уменьшение количества конструктивных элементов в устройстве (снижение материалоемкости), простоту изготовления и монтажа.

Технический результат достигается тем, что устройство приточной вентиляции состоит из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой со встроенной противомоскитной сеткой, теплообменника, выполненного встроенным в воздухозаборный патрубок со стороны противоположной наружному торцу, теплообменник состоит из прижима и распорки, выполненных из упругих нержавеющих материалов, перегородки, отделяющей распорку от фланца и чашек, перегородки, отделяющей чашки от крышки и шильды, конструктивные элементы теплообменника выполнены собранными согласно чертежу Фиг. 2 на расстоянии, кратном длине втулок, и зафиксированы относительно друг друга при помощи, по меньшей мере, двух стягивающих конструкцию теплообменника винтов, ввинченных в прижим, при этом перегородки, фланец, чашки крышка имеют воздухопроводящие вырезы, а втулки, перегородки, фланец, чашки, крышка и шильда выполнены из металла с коэффициентом теплопроводности λm>220 Вт/м*К. Причем устройство может дополнительно содержать воздушный фильтр тонкой очистки, установленный перед теплообменником по ходу потока входящего наружного воздуха.

Новыми существенными отличительными признаками заявленного технического решения являются следующие признаки:

- теплообменник состоит из прижима и распорки, выполненных из упругих нержавеющих материалов, перегородки, отделяющей распорку от фланца и чашек, перегородки, отделяющей чашки от крышки и шильды, конструктивные элементы теплообменника выполнены собранными согласно чертежу Фиг. 2 на расстоянии, кратном длине втулок, и зафиксированы относительно друг друга при помощи, по меньшей мере, двух стягивающих конструкцию теплообменника винтов, ввинченных в прижим;

- перегородки, фланец, чашки крышка имеют воздухопроводящие вырезы;

- втулки, перегородки, фланец, чашки, крышка и шильда выполнены из металла с коэффициентом теплопроводности λm>220 Вт/м*К.

Совокупность новых существенных признаков заявленного технического решения наряду с известными из уровня техники признаками позволяет достигнуть технический результат, заключающийся в создании бесшумного энергосберегающего устройства естественной приточной вентиляции, которое обеспечивает поступление в помещение очищенного уличного воздуха, его подогрев теплом воздуха помещения без применения дополнительных нагревательных приборов, устройство не требует наличия дополнительных исполнительных электромеханизмов, а также текущих регулирующих манипуляций пользователя. Заявленное техническое решение выполнено с уменьшенным количеством конструктивных элементов (снижение материалоемкости), оно обладает простотой изготовления, монтажа и эксплуатации.

Сущность предлагаемого изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения иллюстрируются чертежами, представленным на Фиг. 1, 2, где:

на Фиг. 1 изображено устройство приточной вентиляции в разрезе;

на Фиг. 2 - теплообменник в разрезе.

На представленных чертежах имеются следующие обозначения:

1 - воздухозаборный патрубок;

2 - ограждающая конструкция;

3 - заборная решетка;

4 - противомоскитная сетка;

5 - теплообменник;

6 - чашки;

7 - фланец;

8 - крышка;

9 - шильда;

10 - перегородки;

11 - втулки;

12 - распорка;

13 - прижим;

14 - винты;

15 - воздушный фильтр тонкой очистки;

16 - воздухопроводящие вырезы.

На Фиг. 1, 2 представлено устройство приточной вентиляции, которое содержит воздухозаборный патрубок 1 в виде отрезка трубы, выполненной из пластмассы со слабой теплопроводностью (например, с коэффициентом теплопроводности λ<1,00 Вт/м*К), который устанавливается в сквозное отверстие (например, диаметром 125 мм) в наружной ограждающей конструкции 2, выполненной, например, из кирпича. Со стороны наружной поверхности (с уличной стороны) ограждающей конструкции 2 торец воздухозаборного патрубка 1 закрыт заборной решеткой 3, в которую встроена противомоскитная сетка 4, что обеспечивает защиту предложенного устройства от попадания в него дождя, птиц, насекомых, листьев, пуха и т.п. Со стороны противоположной наружному торцу, т.е. со стороны внутренней поверхности ограждающей конструкции 2 (со стороны помещения) в воздухозаборный патрубок 1 вставлен теплообменник 5, который состоит из прижима 13 и распорки 12, выполненных из упругих нержавеющих материалов, перегородки 10, отделяющей распорку 12 от фланца 7 и чашек 6, перегородки 10, отделяющей чашки 6 от крышки 8 и шильды 9, собранных (соединенных в единое целое) как показано на чертеже Фиг. 2 на расстоянии, кратном длине втулок 11. Перегородки 10, фланец 7, чашки 6, крышка 8 имеют воздухопроводящие вырезы 16. Собранные конструктивные элементы теплообменника 5 зафиксированы относительно друг друга при помощи механического крепежа - двух стягивающих конструкцию теплообменника 5 стандартных стальных нержавеющих винтов 14, ввинченных в прижим 13.

В собранном виде в теплообменнике 5 имеются щели между фланцем 7 и чашкой 6, между самими чашками 6, между чашкой 6 и крышкой 8, между крышкой 8 и шильдой 9, которые образуются благодаря тому, что указанные конструктивные элементы расположены между собой на расстоянии не менее 2 мм и не более 5 мм, что обеспечивается наличием между ними определенной длины втулок 11. В теплообменнике 5 фланец 7, чашки 6, крышка 8, шильда 9, перегородки 10, втулки 11 выполнены из металла с высоким коэффициентом теплопроводности (λm>220 Вт/м*К), например, из алюминия, меди, серебра, золота. Распорка 12 выполнена из тонколистового упругого материала - из стандартной упругой легированной (нержавеющей) стали толщиной 0,2-0,3 мм. Прижим 13 выполнен из стандартной упругой легированной (нержавеющей) стали толщиной 3 мм.

Дополнительно устройство может содержать тканевый воздушный фильтр тонкой очистки 15 в виде мешочка, размещенного перед теплообменником 5 по ходу потока входящего наружного воздуха. Воздушный фильтр тонкой очистки 15 (тканевый мешочек) открытой стороной надевается на наружный периметр перегородки 12.

Работа устройства приточной вентиляции.

Собранный теплообменник 5 вставляют в воздухозаборный патрубок 1 до упора фланца 7 в стену здания со стороны помещения и фиксируют в воздухозаборном патрубке 1 при помощи распорки 12 посредством ее деформации (распор ее концов в стенки воздухозаборного патрубка 1) посредством стягивания шильды 9 и прижима 13 при помощи двух сборочных винтов 14, ввинченных в резьбовые отверстия прижима 13.

При работающей вытяжке воздуха из вентилируемого помещения, воздух с улицы (наружный воздух), проходя через заборную решетку 3 и противомоскитную сетку 4, попадает в канал воздухозаборного патрубка 1 и при наличии воздушного фильтра тонкой очистки 15, дополнительно очищается. Затем воздух, проходя через воздухопроводящие вырезы 16, попадает в теплообменник 5, из которого выходит в помещение через щели между фланцем 7 и чашкой 6, между самими чашками 6, между чашкой 6 и крышкой 8, между крышкой 8 и шильдой 9 в рассеянном виде несколькими (по количеству щелей) замедленными потоками. Каждая из щелей имеет размер не менее 2 мм и не более 5 мм.

Наружный воздух, поступивший в теплообменник 5 соприкасаясь с металлическими (теплоотдающими) поверхностями втулок 11, перегородок 10, фланца 7, чашек 6, крышки 8, шильды 9, постепенно подогревается теплом, получаемым от соприкосновения с теплыми воздушными потоками помещения через открытые (теплопринимающие) поверхности тех же деталей теплообменника 5 - чашек 6, фланца 7, крышки 8, шильды 9.

Очистка наружного воздуха осуществляется благодаря наличию в устройстве заборной решетки 3 со встроенной в нее противомоскитной сеткой 4. Дополнительная очистка наружного воздуха осуществляется воздушным фильтром тонкой очистки 15. Замена воздушного фильтра тонкой очистки 15 осуществляется путем изъятия теплообменника 5 из воздухозаборного патрубка 1 после ослабления концов распорки 12 посредством частичного вывинчивания винтов 14.

При работе предложенного устройства приточной вентиляции используются:

- свойства газов стремиться к остановке в промежутке между двумя плоскостями менее 5 мм; это свойство создает эффект сопротивления беспрепятственному потоку воздуха в устройстве приточной вентиляции со стороны большего давления в сторону меньшего давления;

- свойство газов и металлических поверхностей обмениваться теплом при прохождении через многослойный теплообменник 5, который в предложенном техническом решении выполняет роль теплообменного диффузора;

- свойства газов замедлять или ускорять свое движение в зависимости от температуры, что обеспечивает саморегуляцию количества воздуха, проходящего через теплообменник 5, т.е. чем холоднее воздух, тем медленнее он проходит через предложенное устройство приточной вентиляции;

- высокая теплопроводность металла, из которого выполнены детали 6, 7, 8, 9, 10, 11 теплообменника 5 (λm>220 Вт/м*К), позволяет переносить тепло от теплых воздушных потоков помещения к внутренним (теплоотдающим) поверхностям теплообменника 5 с дальнейшей конвективной передачей тепла поступающему в теплообменник 5 наружному воздуху.

В отличие от прототипа, имеющего сложную конструкцию и требующую использования большого количества штампов и приспособлений при изготовлении (сложность изготовления), в предложенном техническом решении количество входящих в него конструктивных элементов минимизировано, что обеспечивает снижение материалоемкости устройства, простоту изготовления и монтажа.

Предложенное устройство характеризуется простотой в эксплуатации и при его работе не требуется манипуляций пользователя по регулированию количества проходящего через устройство воздуха.

Предложенное бесшумное энергосберегающее устройство естественной приточной, вентиляции с саморегулируемой подачей свежего воздуха с улицы в помещение позволяет обеспечить нормативный приток очищенного уличного воздуха в помещение при закрытых окнах, сохраняя при этом все преимущества герметичных окон и дверей нового поколения.

Предложенное техническое решение обеспечивает помещения подогретым воздухом без применения дополнительных нагревательных приборов и исполнительных электромеханизмов, следовательно упрощается его эксплуатация

Предложенное устройство позволяет обеспечить нормативный приток воздуха при любой температуре за окном, обеспечивая стабильный комфорт внутри помещения, исключая сквозняки.

Устройство предотвращает окна от запотевания, характеризуется простотой эксплуатации и обслуживания, что позволяет открывать окна в помещении исключительно для их помывки.

Устройство может быть использовано в любых помещениях в сочетании с естественной и принудительной вытяжной вентиляцией и стандартными системами отопления.

Устройство не требует расходования ресурсов на регулирование температурно-влажностного режима стабильной (здоровой) комфортности для пользователя помещения.

Осуществление предложенного изобретения позволяет решить заявленную техническую проблему и обеспечить достижение заявленного технического результата.

Предложенное техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с существенными отличительными признаками заявленного изобретения, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности "изобретательский уровень". В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения Автор апробировал опытные образцы устройства приточной вентиляции экспериментальным путем, что подтвердило его назначение, реализуемость и работоспособность.

Проведенные автором эксперименты подтвердили достижение заявленного технического результата, в связи с этим изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к системам вентиляции, в частности к устройствам естественной приточной вентиляции помещений. Техническим результатом заявленного изобретения является создание бесшумного энергосберегающего устройства естественной приточной вентиляции, обеспечивающего подогрев поступающего с улицы воздуха за счет конвективного теплообмена с теплым воздухом помещения, происходящего в теплообменнике без применения дополнительных нагревательных приборов, исполнительных электромеханизмов и регулирующих манипуляций пользователя, а также уменьшение количества конструктивных элементов в устройстве (снижение материалоемкости), простота изготовления и монтажа. Технический результат достигается тем, что устройство приточной вентиляции состоит из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой со встроенной противомоскитной сеткой, теплообменника, выполненного встроенным в воздухозаборный патрубок со стороны, противоположной наружному торцу, теплообменник состоит из прижима и распорки, выполненных из упругих нержавеющих материалов, перегородки, отделяющей распорку от фланца и чашек, перегородки, отделяющей чашки от крышки и шильды, конструктивные элементы теплообменника выполнены собранными согласно Фиг. 2 на расстоянии, кратном длине втулок, и зафиксированы относительно друг друга при помощи по меньшей мере двух стягивающих конструкцию теплообменника винтов, ввинченных в прижим, при этом перегородки, фланец, чашки, крышка имеют воздухопроводящие вырезы, а втулки, перегородки, фланец, чашки, крышка и шильда выполнены из металла с коэффициентом теплопроводности λm>220 Вт/м*К. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство приточной вентиляции, состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой со встроенной противомоскитной сеткой, теплообменника, выполненного встроенным в воздухозаборный патрубок со стороны, противоположной наружному торцу, отличающееся тем, что теплообменник состоит из прижима и распорки, выполненных из упругих нержавеющих материалов, перегородки, отделяющей распорку от фланца и чашек, перегородки, отделяющей чашки от крышки и шильды, конструктивные элементы теплообменника выполнены собранными согласно Фиг. 2 на расстоянии, кратном длине втулок, и зафиксированы относительно друг друга при помощи по меньшей мере двух стягивающих конструкцию теплообменника винтов, ввинченных в прижим, при этом перегородки, фланец, чашки, крышка имеют воздухопроводящие вырезы, а втулки, перегородки, фланец, чашки, крышка и шильда выполнены из металла с коэффициентом теплопроводности λm>220 Вт/м*К.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно может дополнительно содержать воздушный фильтр тонкой очистки, установленный перед теплообменником по ходу потока входящего наружного воздуха.