Вентиляционная установка с утилизацией тепла Российский патент 2023 года по МПК F24F7/00 F24F12/00 

Изобретение относится к вентиляции и может применяться для организации воздухообмена и обеспечения влаготеплового баланса в помещениях со значительными выделениями влаги и тепла, в частности животноводческих помещениях.

Известна система вентиляции помещений (патент РФ 2076282 F24F 7/00), включающая приточный и вытяжной вентиляторы, приточный канал с заборным отверстием, приточный воздуховод с ламинарными эжекционными воздухораспределителями, вытяжной воздуховод, утилизационный теплообменник, выполненный в виде закрепленных в трубных решетках параллельных труб, и размещенный под теплообменником поддон.

Данная система позволяет в холодные периоды года производить в утилизационном теплообменнике перекрестного тока подогрев приточного воздуха за счет тепла рециркулируемого (направляемого в воздушную завесу) воздуха. При прохождении внутреннего влажного и теплого воздуха внутри труб теплообменника и обдувании их снаружи холодным приточным воздухом, образуется конденсат с выделением скрытой теплоты конденсации, тем самым обеспечивается осушка воздуха с эффектом сохранения теплового баланса в помещении.

Недостатком системы вентиляции является возможное образование инея и льда на внутренней поверхности труб теплообменника, что приводит к снижению эффективности теплообмена между приточным и рециркулируемым воздухом и даже к забиванию труб. Перекрестный ток теплоносителей по сравнению с противотоком менее эффективен. Система вентиляции конструктивно сложна, так как предотвращение обдувания холодными струями достигается благодаря смешиванию приточного воздуха с теплым внутренним воздухом в специальных эжекционных аппаратах.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является приточно-рециркуляционная установка (патент РФ 2643420 F24F 7/00), включающая закрепленные в трубных решетках параллельные трубы, размещенный под ними поддон с системой отвода конденсата, приемную камеру с регулируемой приточной жалюзийной решеткой, выпускную камеру с вентиляторами, обе камеры со стороны помещения снабжены регулируемыми жалюзийными решетками, а в трубных решетках выполнены отверстия, причем в решетке приемной камеры они выполнены с возможностью регулирования проходного сечения.

Данная приточно-рециркуляционная установка осуществляет осушку воздуха с выделением теплоты фазового превращения, регулируемую принудительную подачу приточного и подмешиваемого внутреннего воздуха и их смешение в разных пропорциях в зависимости от времени года с регулируемым воздухообменом от минимального в холодный период до максимального в теплый период, благодаря чему исключается обледенение пучка труб теплообменника и обдувание холодными струями вводимого в помещение воздуха.

Недостатком прототипа является недостаточный массообмен для конденсации водяного пара из воздуха вследствие низких коэффициентов тепло- и массообмена снаружи труб из-за невысокой скорости воздуха, омывающего эти трубы в помещении. В прототипе не предусмотрена вытяжная система вентиляции, совмещенная с рассматриваемым устройством, поэтому теплота удаляемого воздуха из помещения не используется для обогрева приточного воздуха. Этими недостатками объясняется невысокая эффективность работы прототипа.

Техническая задача заявляемого изобретения - повышение эффективности работы установки.

Данная задача решается за счет того, что заявленная вентиляционная установка с утилизацией тепла, размещенная в помещении и содержащая закрепленные в трубных решетках параллельные трубы, размещенный под ними поддон с системой отвода конденсата, приемную камеру с регулируемой приточной жалюзийной решеткой, выпускную камеру с вентиляторами, причем обе камеры со стороны помещения снабжены регулируемыми жалюзийными решетками, трубы размещены в коробе, дно которого совмещено с поддоном, между каждыми четырьмя смежными трубами равноудаленно с зазором и параллельно им закреплены в трубных решетках трубы меньшего диаметра, а короб со стороны выпускной камеры снабжен входным каналом, присоединенным к вентилятору, а с обратной стороны - двумя выходными каналами, причем один из них снабжен регулирующим клапаном и соединен к вытяжной системе вентиляции помещения.

На фиг. 1 изображен продольный разрез вентиляционной установки с утилизацией тепла, на фиг. 2 - поперечный разрез.

Установка размещена в помещении 1 и содержит регулируемую приточную жалюзийную решетку 2, приемную камеру 3 с регулируемыми жалюзийными решетками 4, одноходовой теплообменник, выполненный в виде закрепленных в трубных решетках 5 и 6 труб 7 и 8, установленных с зазором 8 относительно друг друга, выпускную камеру 9 с регулируемыми жалюзийными решетками 10, один или несколько вентиляторов 11, установленных в выпускной камере 9. Трубы размещены в коробе 12, снабженном со стороны выпускной камеры 9 входным каналом 13 с вентилятором 14, а со стороны приемной камеры - рециркуляционным каналом 15 и выходным каналом 16 с регулирующим клапаном 17. Выходной канал 16 соединен к вытяжной системе вентиляции помещения, а поддон 18 короба снабжен системой 19 отвода конденсата. Рециркуляционный канал 15 может быть присоединен к воздушной завесе ворот. В предпочтительном варианте трубы и короб с целью предотвращения коррозии могут быть выполнены из полимерного материала.

Установка работает следующим образом.

При работе вентиляторов 11 за счет создаваемого ими разряжения через регулируемую жалюзийную решетку 2 приточный наружный воздух поступает в приемную камеру 3 и движется по трубам 7 и 8. В холодные периоды года эти трубы через канал 13 снаружи противотоком обдуваются при помощи вентилятора 14 теплым и влажным воздухом из помещения. В результате теплообмена холодный приточный воздух нагревается, часть охлажденного воздуха, нагнетаемого из помещения, направляется в регулируемый при помощи заслонки 17 канал 16 для вытяжки из помещения, а другая часть через канал 15 возвращается вновь в помещение, например, в воздушную завесу ворот животноводческого помещения. Контакт теплого и влажного воздуха, движущегося в межтрубном пространстве, с холодными трубами 7 и 8 приводит к его охлаждению ниже точки росы и выпадению конденсата на поверхности труб с выделением скрытой теплоты парообразования. Эта теплота воспринимается приточным воздухом, что способствует сохранению теплового баланса помещения 1. Возвращаемый в помещение по каналу 15 рециркулируемый воздух поступает охлажденным, но осушенным, что способствует снижению потребного воздухообмена в помещении со значительными влаговыделениями. Размещение между трубами 7 большого диаметра труб 8 меньшего диаметра позволяет увеличить поверхность тепломассообмена вентиляционной установки примерно на 25-30%, скорость воздуха в межтрубном пространстве и тем самым интенсифицировать тепломассобмен и уменьшить габариты установки. Подогретый приточный воздух поступает из труб 7 и 8 в выпускную камеру 9, где к нему за счет имеющегося в этой камере разряжения подмешивается через регулируемые жалюзийные решетки 10 воздух помещения. В результате температура воздуха, нагнетаемого в помещение 1 вентиляторами 11, близка к температуре воздуха в помещении. Размещение нескольких вентиляторов 11 в выпускной камере 9 способствует достижению более равномерного вакуумметрического давления во всем ее объеме. Образовавшийся на поверхности пучка труб 7 и 8 конденсат собирается в поддоне 18 и отводится по системе 19, например, в канализацию.

При температуре наружного воздуха ниже минус 10-15°С для исключения обледенения поверхности труб 7 и 8 и снижения воздухообмена приоткрывают жалюзийные решетки 4. Это приводит к снижению поступления приточного воздуха и подмешиванию к нему теплого воздуха из помещения 1. При более сильном похолодании имеется возможность еще уменьшить поступление приточного воздуха путем прикрытия жалюзийной решетки 2.

При температуре наружного воздуха выше минус 5°С прикрывают регулируемые жалюзийные решетки 4 и 10, что приводит к увеличению воздухообмена, снижению температуры проходящего через трубы 7 и 8 воздуха, что способствует выпадению конденсата на наружной поверхности этих труб и осушке воздуха внутри помещения 1.

В теплый период регулируемые жалюзийные решетки 4 и 10 полностью закрывают, а вентилятор 14 отключают. Устройство работает с максимальной подачей приточного воздуха без рециркуляции внутреннего воздуха и его осушки.

Производительность вытяжной системы вентиляции помещения должна соответствовать производительности приточной вентиляции. В случае чрезмерного закрытия заслонки 17 или при выключении вентилятора 14 вытяжка воздуха из помещения может достигаться через дополнительно смонтированные вытяжные шахты или каналы.

Таким образом, вентиляционная установка с утилизацией тепла обеспечивает эффективную работу благодаря теплообмену между приточным и удаляемым воздухом, осушке рециркулируемого воздуха с выделением теплоты фазового превращения, принудительной подаче приточного и рециркулируемого воздуха, регулируемому подмешиванию в разных пропорциях в зависимости от времени года к приточному воздуху внутреннего воздуха, регулируемому воздухообмену от минимального в холодный период до максимального в теплый период, исключению обледенения труб теплообменника и обдувания холодными струями вводимого в помещение воздуха.

Устройство может применяться для организации воздухообмена и обеспечения влаготеплового баланса в помещениях со значительными выделениями влаги и тепла. Техническая задача заявляемого изобретения - повышение эффективности работы установки. Установка размещена в помещении и содержит приемную и выпускную камеры, регулируемую приточную жалюзийную решетку, закрепленные в трубных решетках параллельные трубы, один или несколько вентиляторов, установленных в выпускной камере, регулируемые жалюзийные решетки, расположенные в приемной и выпускной камерах со стороны помещения. Трубы помещены в короб и размещены таким образом, что между каждыми четырьмя смежными трубами большего диаметра равноудаленно с зазором и параллельно им расположены трубы меньшего диаметра. Дно короба представляет собой поддон, снабженный системой отвода конденсата. Короб со стороны выпускной камеры снабжен входным каналом, присоединенным к вентилятору, а с обратной стороны - двумя выходными каналами, причем один из них снабжен регулирующим клапаном и соединен к вытяжной системе вентиляции помещения. 2 ил.

Вентиляционная установка с утилизацией тепла, размещенная в помещении и содержащая закрепленные в трубных решетках параллельные трубы, размещенный под ними поддон с системой отвода конденсата, приемную камеру с регулируемой приточной жалюзийной решеткой, выпускную камеру с вентиляторами, причем обе камеры со стороны помещения снабжены регулируемыми жалюзийными решетками, отличающаяся тем, что трубы размещены в коробе, дно которого совмещено с поддоном, между каждыми четырьмя смежными трубами равноудаленно с зазором и параллельно им закреплены в трубных решетках трубы меньшего диаметра, а короб со стороны выпускной камеры снабжен входным каналом, присоединенным к вентилятору, а с обратной стороны - двумя выходными каналами, причем один из них снабжен регулирующим клапаном и соединен к вытяжной системе вентиляции помещения.