ПРИТОЧНО-РЕЦИРКУЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА С ФУНКЦИЕЙ РЕКУПЕРАЦИИ И СПОСОБ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F24F12/00 

Область техники

[1] Настоящее изобретение относится к комнатным приточно-рециркуляционным установкам, обеспечивающим подачу свежего воздуха в помещение.

Уровень техники

[2] С целью очищения и/или подогрева воздуха в закрытых офисных и жилых помещениях зачастую ставят различную климатическую технику такую, как очистители воздуха, воздушные клапаны, кондиционеры и т.д. Каждое из этих устройств обладает своим рядом функций. Например, кондиционеры обеспечивают циркуляцию воздуха в помещении и охлаждают или подогревают его, очистители воздуха очищают рециркуляционный воздух, а воздушные клапаны подают свежий воздух с улицы в помещение. Комнатные приточно-рециркуляционные установки обладают возможностью как подавать приточный свежий воздух с улицы в помещение, очищая и подогревая его, так и очищать рециркуляционный воздух в помещении.

[3] Приточно-рециркуляционные установки обычно оснащены по крайней мере одним отверстием для забора воздуха с улицы, по крайней мере одним отверстием для забора воздуха из помещения и по крайней мере одним отверстием для вывода воздуха в помещение. В корпусе устанавливаются вентиляторы для обеспечения движения воздуха от отверстия для забора до отверстия для вывода воздуха через фильтрующий блок и нагреватель. Чаще всего установки, фильтрующие воздух состоят из по крайней мере одного фильтра грубой очистки и по крайней мере одного фильтра тонкой очистки. Обычно недостатком таким устройств является высокое потребление электроэнергии на подогрев приточного воздуха при эксплуатации в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

[4] Известно устройство по патенту RU 80923 U1 (опубл. 27.02.2009 г.; МПК: F24F 7/00), предназначенный для вентиляции небольших помещений, оснащенных герметичными окнами. Приточный вентиляционный прибор включает размещенный в стене приточный канал свежего воздуха, электрокалорифер с элементами защиты от перегрева, внутренний теплоизолированный корпус, образующий канал для рециркуляции комнатного воздуха с установленными в нем фильтром, вентилятором и клапаном. При перемещении клапана осуществляется открывание приточного канала с одновременным перекрыванием рециркуляционного. Прибор дополнительно оснащен датчиком температуры воздуха на выходе в помещение и системой автоматического регулирования с электроприводом, управляющим положением клапана по текущему значению температуры подаваемого в помещение воздуха. Прибор автоматическим изменением соотношения притока и рециркулирующего комнатного воздуха не допускает переохлаждения ниже заданного значения подаваемого в помещение воздуха в зимнее время и перегрева - в летнее. Электрокалорифер, оснащенный ручным переключателем мощности, позволяет увеличить долю притока в зимнее время. Первый недостаток описанного устройства состоит в том, что датчик измерения температуры стоит только на выходе, это не позволяет корректировать работу вентилятора на основании температуры приточного воздуха. Слишком низкая температура приточного воздуха также может вызывать конденсацию влаги и ее заморозки внутри корпуса, что может повредить внутренние компоненты устройства. Еще одни недостатком является то, что в качестве нагревателя используется электрокалорифер. Электрокалориферы сушат воздух, если не оснащены дополнительными увлажнителями и/или ионизаторами. Наиболее существенным недостатком устройства является отсутствие в нем теплообменника, позволяющего организовывать теплообмен между приточным и рециркуляционным воздухом. Это сильно увеличивает требования к нагревателю, а также затрачиваемую на подогрев воздуха электроэнергию.

[5] Также известна приточно-очистительная вентиляционная установка по патенту RU 176378 U1 (опубл. 17.01.2018 г.; МПК: F24F 7/00). Приточно–очистительная вентиляционная установка состоит из корпуса с отверстием для соединения корпуса с воздуховодом и фильтром грубой очистки, установленного в пазы между отверстием и задней стенкой корпуса и снабженного ручкой для снятия и очистки и воздухозаборной решетки, размещенной в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения отверстия. Внутри корпуса размещен нагревательный элемент, установленный в пластиковый держатель, закрепляемый на болтах к задней стенке корпуса, теплоизоляционный материал, клапан притока. В средней части корпуса на направляющих последовательно установлены три фильтра тонкой очистки. В нижней части корпуса на днище закреплен вентилятор, снабженный кожухом и соединенный с источником тока. В верхней части корпуса размещен блок управления, содержащей плату управления, которая посредством шлейфов электрически соединена с датчиком углекислого газа и датчиком запыленности воздуха. Вентилятор обеспечивает нагнетание наружного воздуха через отверстие или воздуха из помещения через воздухозаборную решетку и вывод очищенного воздуха через воздуховыпускную решетку в помещение. Клапан притока установлен на подвижном штифте на задней части корпуса, имеет два положения - открыт/закрыт, изменяемые электромотором, подключенным к плате управления блока управления, посредством пульта дистанционного управления, автоматически или с внешних устройств по Wi-Fi. Наиболее существенным недостатком устройства является отсутствие в нем теплообменника, позволяющего организовывать теплообмен между приточным и рециркуляционным воздухом. Это сильно увеличивает требования к нагревателю, а также затрачиваемую на подогрев воздуха электроэнергию. Еще один недостаток заключается в том, что устройство не способно работать в смешанном режиме, т.е. одновременно обрабатывать и приточный, и рециркуляционный воздух. В случае, когда устройство работает в режиме притока, из-за отсутствия рециркуляции невозможно уменьшить затраты электроэнергии на подогрев приточного воздуха при его низких температурах. Таким образом, значительно повышаются требования к нагревателю в условиях отрицательной температуры, а также затраты на электроэнергию. Более того, это делает невозможным очистку воздуха в помещении, то есть не может быть гарантирована чистота воздуха в помещении. В свою очередь, при включенном режиме рециркуляции, не осуществляется приток свежего воздуха. Также в описанном устройстве отсутствует датчик температуры, позволяющий определить, догрел ли нагревательный элемент приточный воздух до нужной температуры. Это делает невозможным автоматическую корректировку работы вентилятора. Помимо всего вышесказанного, недостатком устройства является и тот факт, что вентилятор по потоку воздуха размещен после фильтровального блока. Это делает устройство более шумным.

[6] Известно устройство Breezer O2 компании АО «Тион Умный Микроклимат» (Электронный ресурс. Режим доступа: https://tion.ru/product/breezer-tion-o2/; Дата обращения: 28.07.2022 г.; производство: Россия; дата выпуска: ранее 2016 г.). Компактное вентиляционное устройство Breezer Tion О2, предназначено для создания здорового комфортного микроклимата внутри помещений за счет активного нагнетания свежего воздуха внутрь здания и его фильтрации. При этом производится очистка воздуха от всех типов загрязнений при помощи трехступенчатой системы фильтрации, свежий воздух постоянно и в нужном объеме подается с улицы в помещение малошумным вентилятором, при необходимости используется система подогрева воздуха с функцией климат-контроля. Недостатком описанного устройства является то, что в нем предусмотрен только режим притока воздуха. Ввиду этого, становится невозможным очистка воздуха в помещении, то есть не может быть гарантирована чистота воздуха в помещении. Также из-за отсутствия рециркуляции невозможно уменьшить затраты электроэнергии на подогрев приточного воздуха при его низких температурах. Таким образом, значительно повышаются требования к нагревателю в условиях отрицательной температуры, а также затраты на электроэнергию. Еще один недостаток заключается в том, что вентилятор по потоку воздуха размещен после фильтровального блока. Это делает устройство более шумным.

[7] Также известен очиститель воздуха по заявке US 20160001212 A1 (опубл. 07.01.2016 г.; МПК: B01D 46/00; B01D 46/46; B01D 46/44). Очиститель воздуха включает корпус, который включает напольный канал для приточного воздуха, входное отверстие для воздуха в помещении и выходное отверстие. Камера смешивания воздуха внутри корпуса находится в непосредственном сообщении с указанным входным отверстием для воздуха в помещении и указанным входным отверстием для напольного канала. В корпусе расположен фильтр. В указанном корпусе между выпускным отверстием фильтра и выпускной стороной фильтра расположен вентилятор. Панель воздушного канала расположена во входной зоне фильтра между камерой смешивания воздуха и фильтром. Для контроля температуры и предотвращения выхода неочищенного воздуха из воздухоочистителя помещения могут использоваться различные датчики. Дополнительный входной патрубок в стене может быть размещен в сообщении по текучей среде с камерой смешивания воздуха, чтобы обеспечить второй источник воздуха вне помещения. Первым недостатком устройства является то, что все датчики располагаются только на выходе из устройства, в частности, датчик температуры. Это не позволяет корректировать работу вентилятора на основании температуры приточного воздуха. Слишком низкая температура приточного воздуха также может вызывать конденсацию влаги и ее заморозки внутри корпуса, что может повредить внутренние компоненты устройства. Также в аналоге отсутствует теплообменник, что является существенным недостатком. Из-за отсутствия теплообмена между приточным и рециркуляционным воздухом сильно увеличиваются требования к нагревателю, а также затрачиваемая на подогрев воздуха электроэнергия. Помимо этого, вентилятор по потоку воздуха размещен после фильтровального блока. Это делает устройство более шумным.

[8] Также известно устройство Breezer 4S компании АО «Тион Умный Микроклимат» (Электронный ресурс. Режим доступа: https://tion.ru/product/tion-breezer-4s/; Дата обращения: 28.07.2022 г.; производство: Россия; дата выпуска: 2021 г.). Устройство представляет собой компактное устройство приточной вентиляции для проветривания квартиры или офиса. Окна остаются закрытыми, а Breezer 4S подает в помещение очищенный, подогретый до комфортной температуры, насыщенный кислородом воздух. При этом, устройство избавит от шума с улицы, пыли, вредных газов и сквозняка — всего, что мешает, когда мы открываем окна. Помимо этого, приточная вентиляция обеспечивает высокой степенью очистки подаваемого воздуха. Первый недостаток устройства заключается в том, что устройство не способно работать в смешанном режиме, т.е. одновременно обрабатывать и приточный, и рециркуляционный воздух. В случае, когда устройство работает в режиме притока, из-за отсутствия рециркуляции невозможно уменьшить затраты электроэнергии на подогрев приточного воздуха при его низких температурах. Таким образом, значительно повышаются требования к нагревателю в условиях отрицательной температуры, а также затраты на электроэнергию. Более того, это делает невозможным очистку воздуха в помещении, то есть не может быть гарантирована чистота воздуха в помещении. В свою очередь, при включенном режиме рециркуляции, не осуществляется приток свежего воздуха. Еще один недостаток заключается в том, что вентилятор по потоку воздуха размещен после фильтровального блока. Это делает устройство более шумным.

[9] Известно устройство Рекуператор Blauberg Winzel Expert RA1-50 P (Электронный ресурс. Режим доступа: https://winzel.ru/Winzel_EAC133-4RU_A4_stkr-07_PREVIEW.PDF; Дата обращения: 28.07.2022 г.; представитель в РФ: Общество с ограниченной ответственностью «ЗЕРН»; производитель: Частное акционерное общество «Вентиляционные системы», Украина; дата выпуска: 2017 г.). Рекуператор Blauberg Winzel Expert RA1-50 P представляет собой приточно-вытяжной проветриватель с рекуперацией, который сможет обеспечить помещение свежим и чистым воздухом без открытия окон. При этом воздух поступает очищенным и подогретым в холодное время года. В основе работы рекуператоров лежит процесс рекуперации. Это позволяет проветривать помещение теплым воздухом в холодный период года и нести при этом минимальные затраты электроэнергии. Установка Expert RA1-50 P оснащена керамическим аккумулятором энергии с эффективностью регенерации до 97% (зависит от условий эксплуатации прибора), который обеспечивает подогрев приточного очищенного воздуха за счет тепла удаляемого отработанного воздуха. Проветриватель состоит из комнатного блока с декоративной лицевой панелью, картриджа, воздуховода с шумоизолятором и наружного вентиляционного колпака. Основной функциональной частью проветривателя является картридж. В состав картриджа входят вентиляторы, регенератор и два фильтра, которые обеспечивают грубую очистку воздуха, а также предотвращают проникновение пыли и посторонних предметов в регенератор и вентилятор. В комнатном блоке предусмотрены защитные жалюзи, которые при выключении проветривателя закрываются и предотвращают обратный поток воздуха и препятствуют возникновению сквозняков. Со стороны улицы предусмотрен наружный вентиляционный колпак, предотвращающий прямое попадание воды и крупных предметов в проветриватель. Недостатком описанного устройства является то, что в нем предусмотрен только режим притока воздуха. Ввиду этого, становится невозможным очистка воздуха в помещении, то есть не может быть гарантирована чистота воздуха в помещении. Помимо этого, в аналоге отсуствует нагреватель, ввиду чего при включении режима работы «регенерация» в условиях очень низкой температуры воздуха на улице не может быть обеспечена комфортная температура воздуха в помещении. Также в описанном устройстве по крайней мере один из фильтров расположен до теплообменника. Из-за этого во время эксплуатации устройства при отрицательных температурах на фильтрах может образовываться наледь. Это значительно быстрее приводит фильтр в непригодность, т.к. как нем оседают не только частицы, засоряющие воздух, но и влага, которая в последствии будет замерзать. Если фильтр полностью заледенеет, то воздух совсем перестанет поступать в помещение или будет поступать в крайне малом количестве. Более того, это создает больший перепад давления на фильтре и увеличивает нагрузку на вентилятор устройства. Также это может повредить структуру фильтра. Еще одним недостатком является то, что опциональный фильтр класса F8 размещается до фильтров класса G3. Это является бессмысленным, т.к. фильтр класса F8 является фильтром тонкой очистки, очищающим воздух от мелких частиц, чей характерный размер более 1 мкм, а фильтр G3 – фильтром грубой очистки, который очищает воздух от крупной пыли и мелкого мусора. Следовательно, весь мелкий мусор и крупная пыль будут оседать на фильтре класса F8, что очень быстро уменьшит его ресурс и приведет его в непригодность. Также вентилятор по потоку воздуха размещен после большинства фильтров. Это делает устройство более шумным. Помимо этого, недостатком является то, что в качестве теплообменника в устройстве используется теплообменник регенеративного типа. Теплый загрязненный воздух вытягивается из помещения и проходит через керамический регенератор, который постепенно нагревается и увлажняется. Через 70 секунд после начала нагрева керамического регенератора проветриватель переключается на нагнетание воздуха в помещение. Далее свежий холодный воздух с улицы проходит через керамический регенератор, увлажняется и подогревается до комнатной температуры за счет накопленного в регенераторе тепла. Через 70 секунд, когда регенератор остынет, проветриватель снова переключается на вытягивание воздуха из помещения, и цикл повторяется. В этом режиме при установке двух проветривателей они работают в противофазе. В то время, как один проветриватель нагнетает воздух, второй вытягивает его. Постоянное переключение вентиляторов значительно увеличивает нагрузку на них.

[10] Также известен вентиляционный прибор Vakio Base Smart компании ООО «Вакио» (Электронный ресурс. Режим доступа: https://vakio.ru/product/vakio-base-smart/; Дата обращения: 28.07.2022 г.; производство: Россия; дата выпуска: до 2022 г.). Прибор VAKIO предназначен для энергосберегающей вентиляции жилых помещений квартир, гостиниц, общежитий, служебных помещений, офисов и т. п. Он подает в помещение свежий воздух, очищает от пыли и пыльцы и удаляет загрязненный, обеспечивая при этом требуемый для комфорта воздухообмен в помещении. Прибор способен зимой снабжать помещение подогретым свежим воздухом, но при этом не потребляет электрической или тепловой энергии на его подогрев. Вышеупомянутый прибор использует технологию реверса вентиляционного потока. Вентилятор последовательно забирает свежий воздух с улицы и подает его в помещение, а затем выводит загрязненный углекислым газом и запахами комнатный воздух на улицу. При этом, теплый воздух из помещения проходит через теплообменник - регенератор, который накапливает тепло, за счет этого и происходит нагрев прохладного уличного воздуха. Прибор полностью обеспечивает требуемый воздухообмен в отдельном помещении: он подает свежий и очищенный воздух и удаляет комнатный. Кроме этого, основного режима работы прибор может выполнять функции обычной форточки, приточного и вытяжного вентилятора. Недостатком описанного устройства является то, что в нем предусмотрен только режим притока воздуха. Ввиду этого, становится невозможным очистка воздуха в помещении, то есть не может быть гарантирована чистота воздуха в помещении. Помимо этого, в аналоге отсуствует нагреватель, ввиду чего при включении режима работы «регенерация» в условиях очень низкой температуры воздуха на улице не может быть обеспечена комфортная температура воздуха в помещении. В описанном устройстве используется теплообменник регенеративного типа. Теплый загрязненный воздух вытягивается из помещения и проходит через керамический регенератор, который постепенно нагревается и увлажняется. Через 70 секунд после начала нагрева керамического регенератора проветриватель переключается на нагнетание воздуха в помещение. Далее свежий холодный воздух с улицы проходит через керамический регенератор, увлажняется и подогревается до комнатной температуры за счет накопленного в регенераторе тепла. Через 70 секунд, когда регенератор остынет, проветриватель снова переключается на вытягивание воздуха из помещения, и цикл повторяется. В этом режиме при установке двух проветривателей они работают в противофазе. В то время, как один проветриватель нагнетает воздух, второй вытягивает его. Еще одним недостатком является то, что в устройстве установлен только фильтр класса G3. Этот фильтр является фильтром грубой очистки и удаляет из приточного воздуха только крупную пыль и мелкий мусор. Ввиду этого, при установлении такого устройства в местах, где имеется, например, большая загруженность дорог на улице или другие источники неприятных запахов, эти запахи будут попадать в помещение, а также и более мелкие вредоносных частицы, например пыльца, частицы PM2.5 и многие другие аллергены.

Сущность изобретения

[11] Задачей настоящего изобретения является создание приточно-рециркуляционной установки и разработка способа ее применения, обеспечивающие уменьшение потребления электроэнергии при подогреве воздуха в режиме притока, а также эффективную очистку воздуха от вредоносных частиц при уменьшенном уровне шума, производимом вентилятором.

[12] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как уменьшение потребления электроэнергии на подогрев приточного воздуха во время эксплуатации приточно-рециркуляционной установки, а также уменьшению уровня шума, производимого вентилятором, при высокой эффективности очистки воздуха. Указанная задача достигается в том числе, но не ограничиваясь, благодаря:

• наличию лишь одного вентиляционного канала для забора воздуха с улицы;

• применению перекрестного энтальпийного теплообменника для организации теплового обмена между приточным и рециркуляционным воздухом;

• применению одного вентилятора, расположенного в теплой зоне;

• очистке воздуха после его смешения;

• применению одного фильтра для притока и для рециркуляции;

• возможности автоматической работы установки по показаниям датчиков температуры;

• размещению фильтра на выходе установки, т.е. после вентилятора.

[13] Более полно, технический результат достигается приточно-рециркуляционной установкой, включающей корпус и по крайней мере один воздушный канал. В корпусе выполнены по крайней мере одно отверстие для забора приточного воздуха, оснащенное нагревательных элементом, по крайней мере одно отверстие для забора рециркуляционного воздуха и по крайней мере одно отверстие для вывода воздуха. Воздушный канал сообщается с по крайней мере одним отверстием для забора приточного воздуха. Внутри корпуса расположены фильтр грубой очистки, высокоэффективный фильтр, теплообменник и вентилятор. При этом, вентилятор по потоку воздуха размещен после теплообменника и до высокоэффективного фильтра. Отверстия для забора приточного и рециркуляционного воздуха размещены относительно теплообменника таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух проходят через теплообменник перекрестно друг другу.

[14] По крайней мере один воздушный канал и отверстие для забора приточного воздуха необходимы для организации притока воздуха с улицы через стену здания или строения в корпус установки. Отверстие для забора рециркуляционного воздуха необходимо для забора воздуха из помещения в корпус установки. Отверстие для вывода воздуха необходимо для вывода смешанного (то есть и приточного, и рециркуляционного воздуха) в помещение после его очистки. Оснащение отверстие для забора приточного воздуха нагревательным элементом необходимо для предварительного подогрева приточного воздуха в случае эксплуатации при низких температурах. Фильтр грубой очистки обеспечивает очистку воздуха от пуха, сажи, частиц крупной пыли, насекомых и другого мелкого мусора. Высокоэффективный фильтр, в свою очередь, обеспечивает очистку воздуха от по крайней мере 95 % частиц, содержащихся в воздухе и характерный размер которых более 0,25 мкм, среди которых мельчайшая высокоаллергенная пыль PM2.5, споры грибов и пыльца, способные оседать на легких, опасные вирусы и бактерии, частицы смога. Более того, расположение фильтра грубой очистки до высокоэффективного фильтра позволяет продлить ресурс высокоэффективного фильтра, т.к. фильтр грубой очистки будет вбирать на себя все более крупные частиц. Теплообменник необходим для организации теплообмена между приточным и рециркуляционным воздухом перед их попаданием в помещение. Это позволяет уменьшить потребление электроэнергии, затрачиваемой на подогрев приточного воздуха нагревательным элементом. Вентилятор обеспечивает поток воздуха через корпус установки. Причем то, что вентилятор по потоку воздуха размещен после теплообменника, а также то, что отверстия для забора приточного и рециркуляционного воздуха размещены относительно теплообменника таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух не смешаются до теплообмена, обеспечивает повышенную скорость теплообмена между двумя потоками, что, в свою очередь, позволяет поддерживать высокую производительность [м³/ч] установки по приточному воздуху, поддерживая ее одного порядка с производительностью устройства по рециркуляционному воздуху. То, что при этом вентилятор размещен до высокоэффективного фильтра, позволяет очищать уже смешанный воздух, а также поддерживать низкий уровень шума в помещении, благодаря шумопоглощению высокоэффективного фильтра.

[15] Таким образом, настоящая приточно-рециркуляционная установка обеспечивает уменьшение потребления электроэнергии на подогрев приточного воздуха во время эксплуатации приточно-рециркуляционной установки, сохраняя при этом высокую производительность устройства как по приточному воздуха, так и рециркуляционному, а также уменьшению уровня шума, производимого вентилятором, при высокой эффективности очистки воздуха

[16] В качестве теплообменника может использоваться перекрестно-точный теплообменник. Это позволяет сохранить компактность устройства, а также избежать смешения воздуха до завершения теплообмена.

[17] Фильтр грубой очистки может быть расположен между теплообменником и отверстием для забора рециркуляционного воздуха. Это позволяет очищать только рециркуляционный воздух от мелкого мусора.

[18] В качестве вентилятора может использоваться вентилятор радиального типа. При этом радиальный вентилятор может включать два рабочих колеса 91. Такой вентилятор в сочетании с вышеописанной конструкцией приточно-рециркуляционной установки позволяет достичь еще большего снижения уровня шума, производимого установкой.

[19] Приточно-рециркуляционная установка может дополнительно включать блок электроники, подключенный к нагревательному элементу. При этом, она также может дополнительно включать датчик температуры, размещенный между вентилятором и высокоэффективным фильтром, и датчик температуры, размещенный в области отверстия для забора приточного воздуха, подключенные к блоку электроники. Это позволяет корректировать работу нагревательного элемента, в том числе включать или выключать его, в зависимости от показаний датчиков температуры. При этом датчик температуры, размещенный между вентилятором и высокоэффективным фильтром, позволяет измерять температуру смешанного воздуха, т.е. температуру воздуха, поступающего из установки в помещение. Датчик температуры, размещенный в области отверстия для забора приточного воздуха, в свою очередь, позволяет измерять температуру приточного воздуха до его нагрева нагревательным элементом.

[20] Отверстие для забора приточного воздуха может также быть оснащено заслонкой, подключенной к блоку электроники. Это позволяет перекрывать приток воздуха при слишком низких или слишком высоких температурах приточного воздуха, в зависимости от показаний датчиков температуры. А также это позволяет возобновлять приток воздуха. Также отверстие для забора приточного воздуха может быть оснащено воздухораспределительной решеткой. Это позволяет защитить устройство от попадания в корпус крупного мусора, а также осадков, а также от застревания крупного мусора в нагревательном элементе.

[21] В месте размещения блока электроники в корпусе может быть выполнено по крайней мере одно вентиляционное отверстие. Это позволяет защитить блок электроники от перегрева во время эксплуатации и, как следствие, предотвратить его выход из строя.

[22] Также технический результат достигается способом применения приточно-рециркуляционной установки. Согласно способу, сначала вводят приточный воздух через отверстие для забора приточного воздуха и рециркуляционный воздух через отверстие для забора рециркуляционного воздуха. Далее очищают рециркуляционный воздух при помощи фильтра грубой очистки. После этого проводят приточный и рециркуляционный воздух через теплообменник так, что они проходят перекрестно друг другу. Затем приточный и рециркуляционный воздух смешивают, после чего смешанный воздух очищают при помощи высокоэффективного фильтра. Далее смешанный очищенный воздух выводят из помещения через отверстие для вывода воздуха.

[23] Этап ввода приточного воздуха необходим для подачи свежего воздуха (с низким содержанием углекислого газа) в помещение. Этапы ввода рециркуляционного воздуха в сочетании с теплообменом потоков воздуха необходимы для подогрева приточного воздуха за счет теплообмена с теплым рециркуляционным воздухом. При этом ввод рециркуляционного воздуха в установку также позволяет очищать рециркуляционный воздух, а не только приточный, что позволяет поддерживать чистоту воздуха в помещении. Очистка рециркуляционного воздуха фильтром грубой очистки перед теплообменом позволяет очистить воздух от крупной пыли и мелкого мусора. То, что в теплообменнике потоки воздуха проходят перекрестно друг другу, необходимо для применения настоящего способа в компактных приточно-рециркуляционных установках. Также важно то, что теплообмен между потоками воздуха производят до смешения потоков. Это обеспечивает повышенную скорость теплообмена между двумя потоками, что, в свою очередь, позволяет поддерживать высокую производительность [м³/ч] установки по приточному воздуху, поддерживая ее одного порядка с производительностью устройства по рециркуляционному воздуху. Очистка же смешанного воздуха посредством высокоэффективного фильтра необходима для обеспечения подачи чистого воздуха в помещение, а именно очищенного от по крайней мере 95% частиц, чей характерный размер больше 0,25 мкм.

[24] После ввода приточного воздуха могут его нагревать при помощи нагревательного элемента. Это позволяет поддерживать комфортную температуру в помещении при эксплуатации установки в холодную погоду. При этом, в сочетании с провождением приточного и рециркуляционного воздуха через теплообменник, это позволяет уменьшать потребление электроэнергии на подогрев приточного воздуха.

[25] Перед очищением смешанного воздуха могут измерять температуру смешанного воздуха. Также после ввода приточного воздуха могут измерять температуру приточного воздуха. Это позволяет корректировать работу нагревательного элемента в процессе эксплуатации установки. При этом после измерения температуры смешанного воздуха могут включать или выключать нагревательный элемент и/или открывать или закрывать заслонку. В частности, при температуре смешанного воздуха меньше 5 ºС могут закрывать заслонку автоматически, а через 10-20 минут – открывать заслонку. Также при температуре приточного воздуха меньше -30 ºС могут закрывать заслонку автоматически, а через 20-40 минут – открывать заслонку. При температуре смешанного воздуха 10 ºС и более могут открывать заслонку и выключать нагревательный элемент, если он включен. При температуре смешанного воздуха ниже 10 ºС и выключенном нагревательном элементе могут включать нагревательный элемент. Если же при температуре смешанного воздуха ниже 10 ºС нагревательный элемент включен, то его могут выключить и закрыть заслонку на 20-40 минут.

Описание чертежей

[26] На Фиг. 1 представлена приточно-рециркуляционная установка с функцией рекуперации в разрезе согласно настоящему изобретению (вид слева-сверху).

[27] На Фиг. 2 представлена приточно-рециркуляционная установка с функцией рекуперации в разрезе согласно настоящему изобретению (вид справа-сверху).

[28] На Фиг. 3 представлен график зависимости уровня звукового давления (УЗД, дБ(А)) от производительности вентилятора при использовании настоящей установки.

[29] На Фиг. 4 представлена схема воздушных потоков во время эксплуатации приточно-рециркуляционной установки согласно настоящему изобретению.

[30] На Фиг. 5 представлена приточно-рециркуляционная установка с функцией рекуперации с дополнительными элементами в разрезе согласно настоящему изобретению (вид спереди).

[31] На Фиг. 6 представлена приточно-рециркуляционная установка с функцией рекуперации с дополнительными элементами в разрезе согласно настоящему изобретению (вид сзади).

[32] На Фиг. 7 представлен схематичный вид отверстия для забора приточного воздуха с дополнительными элементами согласно настоящему изобретению.

Подробное описание

[33] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишнее понимание особенностей настоящего изобретения.

[34] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

[35] На Фиг. 1 и Фиг. 2 представлена приточно-рециркуляционная установка 1 с функцией рекуперации в разрезе с двух противоположных сторон, согласно настоящему изобретению. Приточно-рециркуляционная установка 1 включает корпус 2 и по крайней мере один воздушный канал (на Фигурах не показан). В корпусе 2 выполнены по крайней мере одно отверстие для забора приточного воздуха 3, по крайней мере одно отверстие для забора рециркуляционного воздуха 4 и по крайней мере одно отверстие для вывода воздуха 5. При это важно отметить, что, хотя на Фигурах это не показано, воздушный канал сообщается с отверстием для забора приточного воздуха 3. Внутри корпуса 2 установки 1 расположены фильтр грубой очистки 6, высокоэффективный фильтр 7, теплообменник 8 и вентилятор 9. При этом, как видно на Фигурах 1 и 2, вентилятор 9 по потоку воздуха размещен после теплообменника 8 и до высокоэффективного фильтра 7. Отверстия же для забора приточного 3 и рециркуляционного 4 воздуха размещены относительно теплообменника 8 таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух не смешиваются до теплообмена.

[36] Корпус 1 может быть выполнен из пластика, металла или любого другого твердого материала. При этом он может иметь любую форму. Однако, важно отметить, что корпус 2 установки 1 предпочтительно выполнять компактным, способным для размещения в жилом или офисном помещении.

[37] Отверстия для забора приточного воздуха 3, рециркуляционного воздуха 4 и вывода воздуха 5 могут быть выполнены любой формы (например, круглыми, прямоугольными, квадратными, треугольными, многоугольными и т.д.) и любого размера. Предпочтительно выполнять отверстия 3, 4, 5 круглой формы или с кругленными краями. Это, во-первых, позволяет избежать засорения углов отверстий 3, 4 пылью и мелким мусором, а, во-вторых, способствует снижению турбулентности потока за счет отсутствия углов. Размер при этом должен быть такой, что мелкий мусор и крупная пыль могли проходить через отверстие для забора воздуха (3, 4), т.е. превышать их характерных размер. Также предпочтительно, чтобы устройство могло при этом очищать хотя бы 100 м³ воздуха в час (мощность, P). Таким образом, предпочтительный размер отверстий (3, 4, 5): , где S – площадь отверстия 3, 4, 5, а v – скорость работы вентилятора 9. При выполнении нескольких отверстий для забора воздуха 3, 4 (т.е. каждого из них более одного) предпочтительно, чтобы их суммарная площадь была: , где n – количество отверстий для забора воздуха 3, 4, S_i – площадь i-ого отверстия для забора воздуха 3, 4, а S_total – суммарная площадь отверстий для забора воздуха 3, 4. То же самое применимо и к отверстиям для вывода воздуха 5. Исходя из этой формулы также видно, что при малой площади отверстия 3, 4, 5 необходимо повышать скорость работы вентилятора 9 для обеспечения эффективной очистки воздуха. В таком случае, вентилятор 9 производит более высокий уровень шума за счет собственной высокой скорости работы, а также за счет того, что малый размер отверстий (3, 4, 5) приводит к большему аэродинамическому сопротивлению на пути потока воздуха.

[38] Помимо этого, каждое из отверстий 3, 4, 5 может быть оснащено воздухораспределительными решетками. Они защищают устройство от попадания в корпус 2 крупного мусора, способного повредить внутренние комплектующие устройства. Также они защищают от попадания влаги, что особенно важно для отверстия для забора приточного воздуха 3.

[39] Воздушный канал (или воздуховод), сообщающийся с по крайней мере одним отверстием для забора приточного воздуха 3, может быть выполнен пластиковым или металлическим. Он может иметь поперечное сечение любой формы, например, круглой, овальной, эллиптической, квадратной, прямоугольной, треугольной, а также в форме других n-угольников, где n – количество углов фигуры. При этом предпочтительно, чтобы форма воздушного канала была круглой или с кругленными краями. Это, во-первых, позволяет избежать засорения углов угольных каналов пылью и мелким мусором, а, во-вторых, способствует снижению турбулентности потока за счет отсутствия углов. Также предпочтительно, чтобы перечная площадь канала была равно и примерно равной площади отверстия для забора приточного воздуха 3. Это позволяет избежать перепадов давления на входе приточного воздуха в установку 1. В этих же целях предпочтительно, чтобы поперечное сечение канала было постоянным, однако возможны варианты выполнения, в которых поперечное сечение воздушного канала расширяется или сужается по потоку воздуха.

[40] Фильтр грубой очистки 6 обеспечивает очистку воздуха от пуха, сажи, частиц крупной пыли, насекомых и другого мелкого мусора, т.е. он 6 задерживает крупную пыль и мелкий мусор, что продлевает ресурс высокоэффективного фильтра 7. Фильтр грубой очистки 6 может представлять из себя неразборный кассетный фильтр с фильтрующим материалом из полиэстера класса очистки G1-G4 (EU1-EU4). Фильтры этого класса предназначены для улавливания частиц, чей характерный размер более 10 мкм. Могут использоваться и другие фильтровальные материалы, позволяющие очищать воздух от частиц с размером более 10 мкм. При этом, предпочтительно использовать фильтр класса G4, т.к. он обладает наибольшей эффективностью (более 90 % частиц, чей характерный размер более 10 мкм) среди фильтров грубой очистки 6.

[41] Фильтр грубой очистки 6 может быть выполнен в различной плоской форме. Во-первых, он может быть выполнен рулонным фильтров из нетканого материала. Во-вторых, он может быть выполнен в виде панельного фильтра с полиэстером или стекловолокном в качестве фильтровального материала. В-третьих, фильтр грубой очистки 6 также может быть выполнен в виде кассетного фильтра, т.е. фильтра с гофрированным материалом для увеличенной площади фильтрации.

[42] Фильтр грубой очистки 6 может быть размещен между теплообменником 8 и отверстием для забора рециркуляционного воздуха 4. В этом случае, лишь рециркуляционный воздух будет очищаться от крупной пыли и мелкого мусора. Т.к. приточный воздух обычно содержит меньше пыли и мусора, особенно на большой высоте, возможна очистка только рециркуляционного воздуха. Однако, также возможно размещать фильтр грубой очистки 6 между вентилятором 9 и высокоэффективным фильтром 7. Тогда будет очищаться смешанный воздух. В ином варианте возможно размещение двух фильтров грубой очистки 6, один из которых будет размещен между теплообменником 8 и отверстием для забора рециркуляционного воздуха 4, а второй – между теплообменником 8 и отверстием для забора приточного воздуха 3.

[43] Высокоэффективный фильтр 7 (или фильтры HEPA/EPA) предназначен для очистки воздуха от частиц величиной более 0,25 мкм, в том числе от мельчайшей высокоаллергенной пыли (PM2.5), спор грибов, пыльцы, частиц смога и других мелких частиц. На фильтрах этого класса также оседают вирусы и бактерии. Возможно также выполнять высокоэффективный фильтр 7 с возможностью обеззараживания воздуха, благодаря чему осевшие на нем вирусы и бактерии будут дезактивироваться. В результате фильтр 7 не будет опасен для пользователя при необходимости его замены, а также это предотвращает возможность размножения бактерий на его поверхности. Сам же фильтрующий материал высокоэффективного фильтра 7 может быть выполнен сложенным гармошкой, т.е. гофрированным, формируя в нулевом приближении прямоугольный параллелепипед.

[44] Может использоваться высокоэффективный фильтр 7 не ниже класса E11 (H11), при котором высокоэффективный фильтр улавливает 95% вредоносных веществ в воздухе. При необходимости достичь еще более высокую степень очистки может использоваться высокоэффективный фильтр класса H12, улавливающий 99,5% вредоносных веществ, класса H13, улавливающий 99,95% вредоносных веществ, или класса H14, улавливающий 99,995% вредоносных веществ. Выбор класса зависит от сферы применения фильтра и от конкретной задачи. Таким образом, высокоэффективный фильтр 7 в конструкции приточно-рециркуляционной установки, согласно настоящему изобретению, позволяет очищать воздух не менее чем от 95% вредоносных частиц и веществ, содержащихся в воздухе и чей характерный размер составляет более 0,25 мкм.

[45] В качестве высокоэффективного фильтра 7 может использоваться вставленный в рамку (для герметичности, прочности и удержания фильтровального материала в сложенном состоянии) волокнистый материал, сложенный в виде гармошки и/или сложенный многослойно. Волокна зачастую имеют диаметр 0.5-6.5 мкм, а расстояние между ними обычно равно 5-50 мкм. Волокна могут изготавливаться из бумаги и стекловолокна, а рамка может быть металлической, пластиковой и т.д. Улавливание высокоэффективным фильтром 7 мелких частиц связано с двумя процессами: адгезией и аутогезией. Адгезия – это взаимодействие пыли с осаждающей поверхностью, в описываемом случае с волокнами высокоэффективного фильтра 7. Благодаря адгезии на чистых волокнах появляется первый слой пыли. Аутогезия (или «слипаемость») – это взаимодействие пылевых частиц между собой. Благодаря аутогенному взаимодействию частицы продолжают наслаиваться друг на друга, образуя на волокнах многослойные конгломераты. Природа адгезии и аутогезии лежит в молекулярном взаимодействии частиц друг с другом и с волокнами (силы Ван-дер-Ваальса). Эти силы появляются на расстоянии от одного до нескольких сот диаметров частиц. Для мельчайших частиц притяжение к волокну и пылевому слою настолько большое, что частицы надежно оседают на волокнах высокоэффективного фильтра 7.

[46] Обеззараживание может достигаться посредством выполнения высокоэффективного фильтра 7 с антибактериальной пропиткой. В качестве антибактериальной пропитки может использоваться, например, пиритион цинка. Цинк пиритион активированный обладает противовоспалительной, антибактериальной и противогрибковой активностью. Аналогичный эффект будет достигаться при использовании частиц или ионов серебра в случае их инжекции в нетканую структуру высокоэффективного фильтра 7. Однако, инжекция частиц и ионов серебра значительно увеличивает себестоимость устройства. Помимо этого, эффект обеззараживания может достигаться за счет нанесения на переднюю по потоку воздуха поверхность высокоэффективного фильтра 7 физического антибактериального слоя. Антибактериальный слой может также быть основан на пиритионе цинка. Также обеззараживание может происходить посредством ионов серебра, инжектированный в высокоэффективный фильтр 7.

[47] Теплообменник 8 необходим для организации теплообмена между приточным и рециркуляционным воздухом перед их попаданием в помещение. Воздухо-воздушные теплообменники 8 предназначены для передачи от одного газообразного вещества к другому, так что второй может нагреваться или охлаждаться. Они обычно сделаны либо из теплопроводящих пластин, либо из теплопроводящих трубок. Рекуператоры (теплообменники 8) осуществляют теплообмен воздух-воздух, используя параллельный, противоточный или перекрестно-точный теплообмен между входящим и выходящим потоками воздуха. В качестве теплообменника 8 в настоящем изобретении предпочтительно выбирать теплообменник 8, в котором потоки воздуха разделяются и не смешиваются, т.к. это обеспечивает наиболее эффективный теплообмен, а также позволяет избежать возникновения турбулентностей в воздушном потоке, когда отверстия для забора приточного 3 и рециркуляционного 4 воздуха расположены на разных стенках корпуса 2.

[48] В частности, в качестве теплообменника 8 может использоваться перекрестно-точный теплообменник, т.е. теплообменник 8, в котором приточный и рециркуляционный воздух движутся перпендикулярно по отношению друг к другу (угол, , между потоками также может быть и , т.е. векторы движения потоков не параллельны). Перекрестно-точные теплообменники 8 обычно состоят из тонкой панели, изготовленной из, например, алюминия или бумаги. Эти панели используются для обмена тепловой энергией или теплом. Также конструктивно перекрестно-точный теплообменник может представлять из себя кожухотрубный теплообменник. Преимуществом перекрестно-точных теплообменников 8, по сравнению с противоточными и параллельноточными теплообменниками, является то, что они требуют меньшей площади для организации теплообменника между потоками, ввиду чего приточно-рециркуляционная установка может быть выполнена компактной. В частности, может использоваться энтальпийный перекрестно-точный теплообменник 8.

[49] При этом также важным для достижения заявленного технического результата является взаимное размещение отверстия для забора приточного воздуха 3, отверстия для забора рециркуляционного воздуха 4 и теплообменника 8. Они (3, 4) должны быть размещены относительно теплообменника 8 таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух не смешиваются до теплообмена. Это обеспечивает повышенную скорость теплообмена между двумя потоками, что, в свою очередь, позволяет поддерживать высокую производительность [м³/ч] установки 1 по приточному воздуху, поддерживая ее одного порядка с производительностью установки 1 по рециркуляционному воздуху. Это связано с тем, что во время смешения воздуха теплообмен происходит крайне медленно ввиду того, что вероятность столкновения частиц, содержащихся в воздухе, мала из-за их малого размера. Поэтому предпочтительно, чтобы потоки воздуха обменивались теплом через стенки теплообменника 8, что станет невозможным, если потоки смешаются до теплообмена.

[50] Описанное взаимное расположение отверстия для забора приточного воздуха 3, отверстия для забора рециркуляционного воздуха 4 и теплообменника 8 может быть реализовано несколькими способами. Во-первых, возможно разместить отверстия (3, 4) с противоположных сторон корпуса 2 и разместить при этом теплообменник 8 между ними так, что один поток будет попадать в теплообменник 8 снизу, а другой – сбоку. Также возможно реализовать это в перекрестно-точном теплообменнике 8, если отверстия (3, 4) будут размещены на соседних стенках корпуса 2. Тогда возможно впускать в теплообменник 8 так, что один поток будет попадать в теплообменник 8 сбоку, а второй – спереди или сзади. При этом также важно перекрыть зазоры, которые могут возникать между стенками корпуса 2 и теплообменником 8. Это может быть реализовано посредством герметизации или герметизации в сочетании с дополнительными конструктивными деталями корпуса 2, например, дополнительными стенками.

[51] Нагревательный элемент 31, расположенный в отверстии для забора приточного воздуха 3 предназначен для подогрева приточного воздуха. Это особенно важно при отрицательных температурах наружного (приточного) воздуха. Таким образом, при отрицательных температурах могут сначала подогревать приточный воздух, а затем проводить его в теплообменник 8 для теплообмена с рециркуляционным воздухом. Благодаря сочетанию теплообменника 8 и нагревательного элемента 31, расположенного в отверстии для забора приточного воздуха 3, возможна экономия электроэнергии, требуемой на подогрев притока. Т.к. приточный воздух в последствии получит тепло от рециркуляционного воздуха, нагревательный элемент 31 не должен нагревать приточный воздух до комнатной температуры, что значительно снижает затраты электроэнергии, а также требования к нагревательному элементу 31.

[52] В качестве нагревательного элемента 31 может использоваться электрический нагреватель, в частности, PTC-нагреватель. Они обладают наиболее высокой удельной мощностью, энергоэффективностью, а также в них отсутствуют компоненты, увеличивающие вероятность перебоев в работе, такие как термостаты и др., что значительно увеличивает степень надёжности PTC-нагревателей. Помимо этого, PTC-нагреватели не сушат подогреваемый воздух, в отличии от электрокалориферов. При этом нагревательный элемент 31 может быть дополнительно оснащен элементами защиты от перегрева, например, биметаллическими размыкателями и/или термоплавкими предохранителями.

[53] Важно отметить, что настоящая приточно-рециркуляционная установка 1 может эффективно функционировать также и с выключенным нагревательным элементом 31 (или без него) если температура приточного воздуха такая, что после теплообмена и смешения с рециркуляционным воздухом, температура смешанного воздуха не ниже 10 С.

[54] Вентилятор 9 предназначен для организации потоков приточного и рециркуляционного воздуха через корпус 2 устройства. При этом важно подбирать вентилятор 9 такой, чтобы при производительности установки 1 100 м³/ч по приточному воздуху и 100 м³/ч по рециркуляционному воздуху шум, производимый вентилятором 9, не превышал 50 дБ(А). В частности, это может быть достигнуто описанной конфигурацией приточно-рециркуляционной установки 1 в сочетании с вентилятором 9 радиального типа. Радиальный вентилятор имеет подвижный компонент (также называемый крыльчаткой), который состоит из центрального вала, вокруг которого установлены лопасти, образующие спираль или ребра. Радиальные вентиляторы нагнетают воздух под прямым углом к входу вентилятора и раскручивают воздух наружу к выходу (за счет центробежной силы). Крыльчатка вращается, заставляя воздух входить в вентилятор рядом с валом и двигаться перпендикулярно от вала к отверстию в спиральном корпусе вентилятора. В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопастей крыльчатки бывает различным, а сами лопасти изготавливают загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). Применение радиальных вентиляторов с лопастями, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно на 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопастями крыльчатки, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр крыльчатки, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум. Таким образом, при применении радиального вентилятора 9 с лопастями, загнутыми назад, позволяет снизить энергопотребление, затрачиваемое на вентилятор и, как следствие, сделать устройство в целом более экономичным. В случае применения радиального вентилятора 9 с лопастями, загнутыми вперед, снижается уровень шума, производимый вентилятором 9. Помимо этого, возможно применение аксиального, тангенциального и других типов вентилятора, однако, предпочтительным является применение радиального вентилятора по причинам, описанным выше. Возможно при этом использовать радиальный вентилятор 9 с двумя рабочими колесами 91.

[55] Размещение вентилятора 9 также играет важную роль в достижении заявленного технического результата. Вентилятор 9 по потоку воздуха должен быть размещен после теплообменника 8 и до высокоэффективного фильтра 7. Это, во-первых, позволяет смешивать воздух после теплообмена, преимущества чего были описаны ранее, а, во-вторых, снижает уровень шума, слышимы в помещении, т.к. высокоэффективный фильтр 7 поглощает часть шума, благодаря своим шумоподавляющим свойствам.

[56] При этом, то, что ось вращения вентилятора 9 перпендикулярна поверхностям отверстий для забора приточного 3 и рециркуляционного 4 воздуха, также снижает уровень шума, производимый вентилятором 9. В целом, совокупность вышеперечисленных факторов, влияющих на уровень шума, позволяет достичь производительности установки 1 более 270 м³/ч, сохраняя при этом уровень шума ниже 50 дБ(А). На Фиг. 3 показан график зависимости уровня звукового давления (УЗД, дБ(А)) от производительности вентилятора 9 при использовании настоящей установки 1. На графике зависимость УЗД от производительности по приточному воздуху обозначена пунктирной линией, по рециркуляционному воздуху – штрихпунктирной, а общая (суммарная) производительность – сплошной. Таким образом, видно, что производительность по приточному и по рециркуляционному воздуху останется одного порядка, благодаря чему количество подаваемого в помещение приточного воздуха и рециркуляционного примерно равно. При этом, при общей производительности установки 1 более 270 м³/ч, уровень звукового давления остается ниже 50 дБ(А).

[57] Важно при этом отметить, что снижение уровня шума, производимого вентилятором 9 означает, что также снижается и нагрузка на вентилятор 9. Таким образом, также снижается и электроэнергия, потребляемая вентилятором 9 при эксплуатации. То есть, при включении дополнительных признаков настоящего изобретения, обеспечивающих уменьшение производимого вентилятором 9 уровня шума, электроэнергия, затрачивая на эксплуатацию установки 1 снижается еще больше.

[58] На Фиг. 4 представлена схема воздушных потоков во время эксплуатации приточно-рециркуляционной установки 1, где пунктирной линией обозначен поток рециркуляционного воздуха, штрихпунктирной – приточного воздуха, а штрих-двойной пунктирной линией – смешанного воздуха. Как видно на Фиг. 4, приточный воздух попадает в установку 1 через отверстие для забора приточного воздуха 3. Рециркуляционный же воздух – через отверстие для забора рециркуляционного воздуха 4 соответственно. Далее приточный воздух попадает в теплообменник 8 (в частности, он может попадать в него 8 снизу), а рециркуляционный воздух – сбоку. При этом важно отметить, что хотя на Фиг. 4 это не показано, перед попаданием в теплообменник 8 рециркуляционный воздух проходит через фильтр грубой очистки 6, в котором он очищается от крупной пыли и мелкого мусора. Приточный воздух, в свою очередь, может подогреваться нагревательный элементом 31 перед попаданием в теплообменник 8. Как видно по схеме воздушных потоков, приточный и рециркуляционный воздух попадают в теплообменник 8, проходят через него 8 и выходят из него 8 перекрестно (т.е. угол, , между потоками составляет ) друг другу. После этого потоки воздуха смешиваются при прохождении через вентилятор 9 установки 1. Уже смешанный воздух проходит через высокоэффективный фильтр 7, где он очищается от мелкодисперсной пыли и других частиц, чей характерный размер составляет от 0,25 мкм. Затем очищенный смешанный воздух выходит из установки 1 через отверстие для вывода воздуха 5. В результате, в помещение попадает очищенный воздух комфортной температуры, включающий свежий воздух с улицы, где комфортная температура – это температура не ниже 10-15 С.

[59] На Фиг. 5 и Фиг. 6 представлен схематичный вид приточно-рециркуляционной установки 1 с дополнительными элементами, согласно настоящему изобретению. Дополнительные элементы установки 1, показанные на Фиг. 5 и Фиг. 6, могут использоваться как по отдельности, так и в любой комбинации, включая добавление всех указанных элементов. Приточно-рециркуляционная установка 1 включает корпус 2 и по крайней мере один воздушный канал (на Фигурах не показан). В корпусе 2 выполнены по крайней мере одно отверстие для забора приточного воздуха 3, по крайней мере одно отверстие для забора рециркуляционного воздуха 4 и по крайней мере одно отверстие для вывода воздуха 5. При это важно отметить, что, хотя на Фигурах это не показано, воздушный канал сообщается с отверстием для забора приточного воздуха 3. Внутри корпуса 2 установки 1 расположены фильтр грубой очистки 6, высокоэффективный фильтр 7, теплообменник 8 и вентилятор 9. При этом, как видно на Фигурах 1 и 2, вентилятор 9 по потоку воздуха размещен после теплообменника 8 и до высокоэффективного фильтра 7. Отверстия же для забора приточного 3 и рециркуляционного 4 воздуха размещены относительно теплообменника 8 таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух не смешиваются до теплообмена. Дополнительно приточно-рециркуляционная установка 1 может включать блок электроники 10. Он 10 может быть подключен к нагревательному элементу 31. Также установка 1 может дополнительно включать датчик температуры 11, размещенный между вентилятором 9 и высокоэффективным фильтром 7, а также датчик температуры (на Фигурах не показан), размещенный в области отверстия для забора приточного воздуха 3, которые также подключены к блоку электроники 10. Помимо этого, отверстие для забора приточного воздуха 3 может быть оснащено заслонкой 32, а также воздухораспределительной решеткой 33. Заслонка 32 также может быть подключена к блоку электроники 10. При этом, в месте размещения блока электроники 10 в корпусе 2 может быть выполнено по крайней мере одно вентиляционное отверстие 12.

[60] Таким образом, конфигурация отверстия для забора приточного воздуха 3 с дополнительными элементами представлена на Фиг. 7. Отверстие для забора приточного воздуха 3 на входе оснащено воздухораспределительной решеткой 33, после которой размещен нагревательный элемент 31, а на выходе отверстия 3 по потоку приточного воздуха размещена заслонка 32.

[61] Блок электроники 10 (или электронный блок управления, ЭБУ) может представлять собой печатную плату (PCB), электронную плату, контроллер или микроконтроллер, способный осуществлять управления электронными компонентами установки 1. В частности, при его 10 подключении к нагревательному элементу 31, он 10 может осуществлять управление мощностью подогрева воздуха. Например, если температура приточного воздуха не слишком низкая (например, 10 ºC и ниже), то и мощность нагревательного элемента 31 может быть низкой, т.к. установка 1 оснащена теплообменником 8. В случае же, если температура приточного воздуха 0 ºC и ниже, то мощность нагревательного элемента 31 должна быть увеличена, т.к. теплообменник 8 в этом случае не сможет обеспечить комфортную температуру в помещении. Также нагревательный элемент 31 может быть выключен при высокой температуре приточного воздуха (например, 15 ºC и более).

[62] При подключении блока электроники 10 к заслонке 32, возможно перекрывать или открывать отверстие для забора приточного воздуха 3 посредством заслонки 32. Это может быть необходимо в следующих случаях. Во-первых, при слишком низкой температуре приточного воздуха (например, -30 ºC и ниже), когда нагревательный элемент 31 и теплообменник 8 могут не справиться с созданием комфортной температуры в помещении (в частности, когда температура смешанного воздуха, подаваемого в помещение, ниже 20 ºC), может быть необходимо отогреть помещение рециркуляционным воздухом, что можно сделать, закрыв заслонку 32. Во-вторых, это также может быть необходимо в случае обмерзания теплообменника 8 при слишком низких температурах приточного воздуха (например, также -25 ºC и ниже). В таком случае, на теплообменнике 8 сначала может образоваться конденсат, который в последствии может заледенеть при отрицательных температурах приточного воздуха. Тогда также необходимо отогреть теплообменник 8 для того, чтобы наледь растаяла. Возможно для этого закрыть заслонку 32, чтобы теплообменник 8 отогрелся за счет циркуляции теплого рециркуляционного воздуха из помещения. В обоих случаях, заслонка 32 может быть открыта спустя некоторое время, например через 20-40 минут. За это время вполне может отогреться как воздух в помещении, так и теплообменник 8.

[63] Дополнительно блок электроники 10 может осуществлять управление вентилятором 9. Это будет влиять на производительность установки 1. В частности, если нагревательный элемент 31 не справляется с подогревом приточного воздуха, то мощность вентилятора 9 может быть снижена, тем самым будет уменьшен объем воздуха, обрабатываемый установкой 1, в час.

[64] Помимо этого, подключение датчика температуры 11, размещенного между вентилятором 9 и высокоэффективным фильтром 7, позволяет измерять температуру смешанного воздуха, поступающего из установки 1 в помещение. На основании этого при подключении датчика 11 к блоку электроники 10 может осуществляться управление работой установки 1. В частности, если температура смешанного воздуха слишком высокая, то могут выключать нагревательный элемент 31 или снижать мощность его 31 работы. Если же температура смешанного воздуха слишком низкая, то могут закрывать заслонку 32, или включать нагревательный элемент 31, или повышать мощность нагревательного элемента 31, или уменьшать производительность вентилятора 9, а также осуществлять иные опции управления, позволяющие повысить температуру смешанного воздуха.

[65] Подключение же датчика температуры, расположенного в области отверстия для забора приточного воздуха 3, позволяет измерять температуру приточного воздуха, поступающего из улицы в установку 1. На основании этого при подключении датчика к блоку электроники 10 может осуществляться управление работой установки 1. В частности, если температура приточного воздуха слишком высокая, то могут выключать нагревательный элемент 31 или закрывать заслонку 32, или снижать мощность его 31 работы. Если же температура приточного воздуха слишком низкая, то также могут закрывать заслонку 32, или включать нагревательный элемент 31, или повышать мощность нагревательного элемента 31, или уменьшать производительность вентилятора 9, а также осуществлять иные опции управления, позволяющие повысить температуру смешанного воздуха, поступающего в помещение. Помимо этого, датчик температуры для измерения температуры приточного воздуха может быть размещен в воздушном канале, сообщающимся с отверстием для забора приточного воздуха 3.

[66] Воздухораспределительная решетка 33 в отверстии для забора приточного воздуха 3 расположена после нагревательного элемента 31 по потоку приточного воздуха. Это позволяет исключить возможность касания нагревательного элемента 31, потенциально находящегося под напряжением, пользователем при обслуживании установки 1, например, при необходимости ремонта устройства или замены фильтра (6 и/или 7).

[67] Также отверстие для забора приточного воздуха 3 может быть оснащено воздухораспределительной решеткой 33, размещенной до нагревательного элемента 31 по потоку приточного воздуха, что позволяет защитить установку 1 от попадания в корпус 2 крупного мусора, способного повредить внутренние комплектующие установки 1. Также она 33 защищает от попадания влаги. Это особенно важно ввиду размещения нагревательного элемента 31 в отверстии 3, особенно при использовании PTC-нагревателя в виде решетки, как показано на Фиг. 7. Крупный мусор может засорят решетчатую структуру нагревательного элемента 31, в результате чего при длительном нагреве этого мусора в помещении может появляться неприятный запах.

[68] При этом воздухораспределительная решетка 33 может быть установлена как описано в абзаце 65, или как описано в абзаце 66, или же, воздухораспределительных решеток 33 может быть две. В последнем случае, возможно одновременно предовращать попадание мусора в нагреватель 31, а также защитить пользователя от возможности касания нагревательного элемента 31.

[69] В месте размещения блока электроники 10 в корпусе 2 может быть выполнено по крайней мере одно вентиляционное отверстие 12. Это связано с тем, что подключение многих электронных элементом установки 1 к блоку электроники 10, блок электроники 10 может перегреваться, что может вывести его 10 из строя. Вентиляционные отверстия 12 позволяют обеспечивать циркуляцию воздуха в зоне блока электроники 10, что охлаждает его 10.

[70] Блоков электроники 10 может быть более одного. Это позволяет разделить функции блоков 10. Так, например, возможна конфигурации установки 1 с двумя блоками электроники 10. Один из блоков электроники 10 может обеспечивать контроль подачи электроэнергии установке 1 и ее компонентам, а второй – осуществлять контроль компонент установки 1. В таком случае, место размещения каждого из блоков электроники 10 должно быть оснащено по крайней мере одним вентиляционным отверстием 12.

[71] В целом, приточно-рециркуляционная установка 1 работает согласно способу применения приточно-рециркуляционной установки 1. Сначала вводят приточный воздух через отверстие для забора приточного воздуха 3 и рециркуляционный воздух через отверстие для забора рециркуляционного воздуха 4. После этого очищают рециркуляционный воздух при помощи фильтра грубой очистки 6. Далее проводят приточный и рециркуляционный воздух через теплообменник 8 так, что они проходят перекрестно друг другу (т.е. угол, , между потоками составляет ). Затем смешивают приточный и рециркуляционный воздух при их попадании в зону размещения вентилятора 9 установки 1. Смешанный воздух очищают при помощи высокоэффективного фильтра 7. После очистки смешанный очищенный воздух выводят из установки 1 в помещение через отверстие для вывода воздуха 5. В результате, в помещение поступает очищенный воздух, включающий свежий воздух с улицы, который был подогрет посредством теплообмена с рециркуляционным воздухом из помещения, что, в свою очередь, снижает затраты на подогрев приточного воздуха. Важным в способе является в том числе то, что приточный и рециркуляционный воздух проводят через теплообменник 8 до их смешения, по причинам, описанным ранее. Также важным является то, что потоки воздуха через теплообменник 8 проводят перекрестно друг другу. Это позволяет применять настоящий способ в компактных приточно-рециркуляционных установках 1.

[72] При этом после ввода приточного воздуха его могут нагревать при помощи нагревательного элемента 31. Это позволяет обеспечивать комфортную температуру в помещении (10 ºC и выше) даже в тех случаях, когда температура приточного воздуха ниже 0 ºC. В этом случае, теплообменник 8 может не справиться с подогревом приточного воздуха. Однако, именно сочетание теплообменника 8 и нагревательного элемента 31 позволяет экономить электроэнергию на подогрев приточного воздуха.

[73] При этом, перед очищением смешанного воздуха могут измерять температуру смешанного воздуха при помощи датчика 11. Это позволяет обеспечить автоматическую работу установки 1 на основании показаний датчика температуры 11. В частности, при температуре смешанного воздуха меньше 5 ºC могут закрывать заслонку 32 автоматически. Спустя 10-30 минут заслонку 32 могут открывать. Это позволяет отогреть воздух, поступающий в помещение. Если же температура смешанного воздуха 10 ºC и более, могут открывать заслонку 32 и вводить приточный воздух в установку 1. При этом, если нагревательный элемент 31 включен, то его 31 могут выключить. Если же температура смешанного воздуха ниже 10 ºC, а нагревательный элемент 31 выключен, то нагревательный элемент 31 включают. При этом, если температура смешанного воздуха ниже 10 ºC, а нагревательный элемент 31 включен, то выключают нагревательный элемент 31 и закрывают заслонку 32. Причем, спустя 20-40 минут заслонку 32 могут открыть, а также включить нагревательный элемент 31. Это также позволяет отогреть воздух, поступающий в помещение.

[74] Также перед вводом приточного воздуха могут измерять температуру приточного воздуха посредством датчика, размещенного в области отверстия для забора приточного воздуха 3 или в воздушном канале для притока. Причем, при температуре приточного воздуха -30 ºC и ниже могут закрыть заслонку 32. Через 20-40 минут, после отогрева теплообменника 8 или воздуха в помещении, могут открыть заслонку 32 для возобновления подачи свежего воздуха в помещение.

[75] При этом измерение температуры смешанного и/или приточного воздуха может осуществляться непрерывно или с определенной периодичностью, например раз в 5 минут. Также важно отметить, что все названные выше температурные диапазоны могут быть сдвинуты на ±5 ºC.

[76] В целом, вышеописанные дополнительные этапы способа могут внедряться в способ применения приточно-рециркуляционной установки 1 как по отдельности, так и в любой комбинации.

[77] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Настоящее изобретение относится к комнатным приточно-рециркуляционным установкам, обеспечивающим подачу свежего воздуха в помещение. Приточно-рециркуляционная установка включает корпус и по крайней мере один воздушный канал. В корпусе выполнены по крайней мере одно отверстие для забора приточного воздуха, оснащенное нагревательных элементом, по крайней мере одно отверстие для забора рециркуляционного воздуха и по крайней мере одно отверстие для вывода воздуха. Воздушный канал сообщается с по крайней мере одним отверстием для забора приточного воздуха. Внутри корпуса расположены фильтр грубой очистки, высокоэффективный фильтр, теплообменник и вентилятор. При этом вентилятор по потоку воздуха размещен после теплообменника и до высокоэффективного фильтра. Отверстия для забора приточного и рециркуляционного воздуха размещены относительно теплообменника таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух проходят через теплообменник перекрестно друг другу. Технический результат заключается в уменьшении потребления электроэнергии на подогрев приточного воздуха во время эксплуатации приточно-рециркуляционной установки, а также в уменьшении уровня шума, производимого вентилятором при высокой эффективности очистки воздуха. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Приточно-рециркуляционная установка, включающая корпус, в котором выполнены по крайней мере одно отверстие для забора приточного воздуха, оснащенное нагревательным элементом, по крайней мере одно отверстие для забора рециркуляционного воздуха и по крайней мере одно отверстие для вывода воздуха, и по крайней мере один воздушный канал, сообщающийся с по крайней мере одним отверстием для забора приточного воздуха, при этом внутри корпуса расположены фильтр грубой очистки, высокоэффективный фильтр, теплообменник и вентилятор, причем вентилятор размещен после теплообменника и до высокоэффективного фильтра, отверстия для забора приточного и рециркуляционного воздуха размещены таким образом, что приточный и рециркуляционный воздух проходят перекрестно друг другу.

2. Приточно-рециркуляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник является перекрестно-точным теплообменником.

3. Приточно-рециркуляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр грубой очистки размещен между теплообменником и отверстием для забора рециркуляционного воздуха.

4. Приточно-рециркуляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что вентилятор является вентилятором радиального типа.

5. Приточно-рециркуляционная установка по п. 4, отличающаяся тем, что радиальный вентилятор включает два рабочих колеса.

6. Приточно-рециркуляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно включает блок электроники, подключенный к нагревательному элементу.

7. Приточно-рециркуляционная установка по п. 6, отличающаяся тем, что дополнительно включает датчик температуры, размещенный между вентилятором и высокоэффективным фильтром, и датчик температуры, размещенный в области отверстия для забора приточного воздуха, подключенные к блоку электроники.

8. Приточно-рециркуляционная установка по п. 6, отличающаяся тем, что отверстие для забора приточного воздуха оснащено заслонкой, подключенной к блоку электроники.

9. Приточно-рециркуляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие для забора приточного воздуха оснащено воздухораспределительной решеткой.

10. Приточно-рециркуляционная установка по п. 6, отличающаяся тем, что в месте размещения блока электроники в корпусе выполнено по крайней мере одно вентиляционное отверстие.

11. Способ применения приточно-рециркуляционной установки, по которому:

• вводят приточный воздух через отверстие для забора приточного воздуха и рециркуляционный воздух через отверстие для забора рециркуляционного воздуха;

• очищают рециркуляционный воздух при помощи фильтра грубой очистки;

• проводят приточный и рециркуляционный воздух через теплообменник так, что они проходят перекрестно друг другу;

• смешивают приточный и рециркуляционный воздух;

• очищают смешанный воздух при помощи высокоэффективного фильтра;

• выводят смешанный очищенный воздух через отверстие для вывода воздуха.

12. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 11, отличающийся тем, что после ввода приточного воздуха его нагревают при помощи нагревательного элемента.

13. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 11, отличающийся тем, что перед очищением смешанного воздуха измеряют температуру смешанного воздуха.

14. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 11, отличающийся тем, что после ввода приточного воздуха измеряют температуру приточного воздуха.

15. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 13, отличающийся тем, что после измерения температуры смешанного воздуха включают или выключают нагревательный элемент.

16. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 13 или 14, отличающийся тем, что после измерения температуры воздуха открывают или закрывают заслонку.

17. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 16, отличающийся тем, что при температуре смешанного воздуха меньше 5°С закрывают заслонку автоматически, а через 10-30 минут открывают заслонку.

18. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 16, отличающийся тем, что при температуре приточного воздуха меньше -30°С закрывают заслонку автоматически, а через 20-40 минут открывают заслонку.

19. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 16, отличающийся тем, что при температуре смешанного воздуха 10°С и более открывают заслонку.

20. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 16, отличающийся тем, что если нагревательный элемент включен, то выключают нагревательный элемент.

21. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 15, отличающийся тем, что при температуре смешанного воздуха ниже 10°С и выключенном нагревательном элементе включают нагревательный элемент.

22. Способ применения приточно-рециркуляционной установки по п. 15, отличающийся тем, что при температуре смешанного воздуха ниже 10°С и включенном нагревательном элементе выключают нагревательный элемент и закрывают заслонку на 20-40 минут.