Вентиляционная установка с рекуператором Российский патент 2023 года по МПК F24F7/08 F24F12/00 F24F3/14 F28G9/00 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в конструкции вентиляционных установок, предназначенных главным образом для обслуживания корпусов агропромышленного и/или животноводческого секторов, а именно к устройству приточно-вытяжной вентиляционной установки с рекуператором тепла.

Известно устройство вентиляции с рекуперацией тепла, которое рекуператор с воздухопроводами, вентилятором и теплообменником, соединенные между собой и вмонтированные в отверстие стены помещения между его внешней и внутренней поверхностями. В указанном отверстии установлены два прямоточных концентрических цилиндра, между которыми по внешней поверхности внутреннего цилиндра прикреплен гофр-теплообменник, а внутри этого цилиндра установлены внешний и внутренний вентиляторы (RU 209212, МПК F24F7/06, опубликовано 07.02.2022).

Названное устройство больше подходит для использования в жилых помещениях, в которых вытяжной воздух не так загрязнен, как в помещениях агропромышленного или животноводческого секторов, и в том числе поэтому не нуждается в регулярной очистке детали теплообменника.

Известна, выбранная в качестве прототипа для вентиляционной установки с рекуператором, система приточно-вытяжной вентиляции помещений для содержания животных или птиц. Согласно этой системе в помещении с высотой зоны жизнедеятельности домашних животных установлены приточно-ламинарные эжекционные воздухораспределители- увлажнители, по всей высоте которых установлены кассеты, заполненные гигроскопическим материалом. Над верхней кассетой расположено оросительное устройство, соединенное с водопроводом, на котором смонтирован автоматический вентиль, имеющий электрическую связь с датчиком контроля относительной влажности воздуха в зоне жизнедеятельности животных (RU 2076282, кл. F24F 7/00, опубликовано 27.03.1997).

Трубчатый теплообменник с помощью вытяжного и приточного вентиляторов соединяет воздуховоды, имеющие заборные отверстия, а по сечению этих воздуховодов смонтированы взаимообразные автоматические воздушные клапаны, имеющие импульсную связь с датчиком контроля температуры воздуха в зоне жизнедеятельности животных (см. там же).

В нижней части теплообменника установлен поддон, заполненный водой, с расположенным в ней погружным насосом, магнитный пускатель которого имеет электрическую связь с датчиком контроля температуры воздуха. В верхней части поддона имеется патрубок, который через соединительный воздуховод связан с коническими выпусками воздуха, расположенными по боковым сторонам входной двери помещения (см. там же).

Недостаток прототипа состоит в том, что его использование ограничено только холодным временем года, а рекуперация тепла в нем осуществляется путем прохождения вытяжного влажного воздуха через полость трубок теплообменника, при этом приточный воздух омывает их наружную поверхность.

По причине особенностей технологического процесса, проходящего в обслуживаемом помещении агропромышленного назначения, в вытяжном воздухе содержатся крупные взвешенные частицы, например, такие как: клубки шерсти, перья птиц, а также разнообразная пыль и агрессивные вещества, такие, например, как: аммиак, щелочные соединения, которые могут вызвать коррозию трубчатых или классических алюминиевых перекрёстноточных рекуператоров, а также загрязнять их теплообменные поверхности, что может привести к их полной неработоспособности.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в улучшении эксплуатационных свойств вентиляционной установки с рекуператором, а также в расширении возможностей ее работы как в холодное, так и в теплое (жаркое) время года.

Технический результат, направленный на решение указанной проблемы, состоит в повышении эффективности установки при теплопередаче устойчивыми к агрессивным средам трубчатыми элементами рекуператора нагретого вытяжного воздуха приточному холодному воздуху, со снижением при этом затрат на нагрев этого воздуха, а также его охлаждения в летний период посредством использования очищенной воды после первичной очистки трубчатых элементов рекуператора.

Кроме того, предложенное решение позволит продлить срок службы установки без необходимости ее остановки на механическую очистку или замену засорившихся трубчатых элементов рекуператора.

Названный технический результат достигнут в изобретении с помощью следующей совокупности признаков.

Для изобретения вентиляционная установка с рекуператором.

Также как в прототипе названная вентиляционная установка содержит корпус с расположенными в нем рекуператором (теплообменником), состоящим из трубчатых элементов, вытяжным и приточным вентиляторами и средством нагрева приточного воздуха, выполненным с возможностью автоматического регулирования температуры этого воздуха.

В отличие от прототипа каждый трубчатый элемент рекуператора представляет собой продолговатую полимерную тонкостенную ламель с образованными внутри нее продольными перегородками, перпендикулярными боковым стенкам ламели. Средство нагрева приточного воздуха расположено в камере между рекуператором и приточным вентилятором, а внутри корпуса размещено устройство для очистки трубчатых элементов рекуператора.

В рекуператоре в вертикальном направлении установлены перегородки для формирования потока вытяжного воздуха и повышения КПД установки.

Между рекуператором и средством нагрева приточного воздуха в стенке корпуса установлен обратный клапан рециркуляции для дополнительной подачи вытяжного воздуха.

Устройство очистки трубчатых элементов рекуператора включает стояк, одним концом соединенный с насосом для подачи воды, а другим – с трубопроводом, от которого отходят боковые ветви с образованными в них разбрызгивателями, расположенными над трубчатыми элементами рекуператора. Под трубчатыми элементами установлен наклонный поддон, сообщенный с ванной для сбора и отвода отработанной воды, а под дном поддона и ванны расположено средство их обогрева.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 – схематично изображена вентиляционная установка (вид сбоку в разрезе).

На фиг. 2 – разрез А-А на фиг.1.

На фиг. 3 – продольно-поперечный разрез установки (вид в изометрии).

На фиг. 4 –отрезок трубчатого элемента (вид в изометрии).

На фиг. 5 – разрез Б-Б на фиг.4.

На фиг.6 – схема устройства очистки трубчатых элементов рекуператора.

Предложенная климатическая установка позволит обеспечить обслуживаемое помещение свежим воздухом с поддержанием заданного температурного режима в соответствии с технологическим процессом, протекающим в данном помещении.

Изображенная на фиг. 1 приточно-вытяжная вентиляционная установка смонтирована в утеплённом шумоизолированном корпусе 1, представляющем собой каркас из алюминиевого профиля, обшитый пенополиуретановыми (ППУ) панелями толщиной, например, 45 мм. Корпус может быть смонтирован на улице на твёрдой площадке.

Вентиляционная установка включает блок противоточного рекуператора (теплообменника), выполненного из трубчатых элементов в виде ламелей 2, осевые вентиляторы 3 и 4 соответственно для подачи приточного и удаления вытяжного воздуха, водяной нагреватель 5 для дополнительного нагрева воздуха, выходящего из рекуператора, выполненный с возможностью регулирования температуры выходящего из рекуператора воздуха, а также обратный клапан 6 рециркуляции, сообщающийся с помещением.

Рекуператор служит для предварительного нагрева холодного уличного приточного воздуха, показанного на фиг. 1 чертежа синей стрелкой, посредством удаляемого тёплого вытяжного воздуха, показанного на чертеже красными стрелками.

Каждая ламель 2 выполнена продолговатой длинномерной (например, 6-8 м) из полимерного материала, например, такого как поливинилхлорид. Толщина ее стенки предпочтительно не превышает 0,7 мм. Она образована двумя плоскими стенками 7 и двумя дугообразно выгнутыми стенками 8 (фиг. 4, 5). Форма стенок 8 ламели 2 позволяет, с одной стороны, увеличить теплопередающую поверхность рекуператора, а с другой – получить более плавный поток вытяжного воздуха, огибающий ламели 2 с разных сторон. Между стенками 7, перпендикулярно к ним, расположены распорные перегородки 9, предназначенные для обеспечения жесткости тонкостенной полимерной ламели 2. Краевые участки рядов ламелей 2 с обеих сторон закреплены в торцевых ППУ панелях и загерметизированы на алюминиевом каркасе корпуса 1 установки (фиг. 2).

Работает вентиляционная установка следующим образом. Уличный холодный воздух, обозначенный на фиг. 1 чертежа синей стрелкой, с помощью приточного осевого вентилятора 3 подаётся на открытые концевые участки ламелей 2 рекуператора и проходит в их полость, а выбрасываемый вытяжным осевым вентилятором 4 тёплый воздух из помещения, обозначенный на чертеже вертикальной красной стрелкой, протекает по лабиринту, образованному между вертикальными перегородками 22 (фиг.3), с помощью которых формируется поток, обозначенный на фиг .1 дугообразными красными стрелками, нагревая поверхность этих ламелей 2 и отдавая часть своего тепла через их тонкие стенки холодному уличному воздуху внутри ламелей 2. Перегородки 22 поочередно закреплены на верхней и нижней сторонах корпуса 1 установки. Предварительно нагретый воздух подаётся в камеру, где установлен водяной нагреватель 5, с помощью которого воздух дополнительно нагревается до заданной температуры. Благодаря датчикам, установленным в соответствующих местах корпуса 1 установки, связанным с блоком управления установкой, температура подаваемого в помещение воздуха регулируется в автоматическом режиме. Если мощности рекуператора и нагревателя 5 не хватает для заданных значений температуры воздуха, например, в зимний период, то в боковой стене корпуса 1 установки между рекуператором и водонагревателем 5 предусмотрен клапан 6 рециркуляции, через который осуществляется подмес тёплого воздуха из обслуживаемого помещения. Далее подготовленный воздух подаётся в это помещение.

В процессе работы вентиляционной установки на поверхности ламелей 2 рекуператора оседает пыль, а также крупные загрязнения, что значительно снижает эффективность теплопередачи и повышает затраты на нагрев воздуха. Для очистки ламелей 2 рекуператора предусмотрено устройство, которое представляет собой систему из герметично соединенных между собой полипропиленовых труб. Схема этого устройства очистки представлена на фиг. 1, 6. В названное устройство под давлением от высоконапорного водяного насоса 10 подаётся вода. От насоса 10 вода поступает в главный стояк 11 (фиг.1) и поднимается по нему в верхнюю часть установки, где с помощью отвода поступает в высоконапорный центральный трубопровод 12, длина которого составляет около 6 метров. От центрального трубопровода 12 с определённым шагом под углом 90º отходят боковые ветви водораспределительных труб 13, в которых образованы отверстия 14 (фиг.1) диаметром 1,5 мм по числу ламелей 2 в верхнем ряду рекуператора. Отверстия 14 выполнены таким образом, что вода из них распыляется в стороны навстречу струям, вытекающим из отверстий соседних труб 13, что показано на фиг. 1 с помощью пунктирных линий. Вода под напором попадает на требующие очистку наружные поверхности ламелей 2, удаляя загрязнения и охлаждая их. Вода, омывая указанные поверхности, стекает в нижнюю часть установки, где попадает в поддон 15, который имеет уклон в сторону водоприемной ванны 16. Благодаря уклону вода устремляется в первую полость 17 ванны (фиг. 6), где происходит её очистка от взвешенных частиц и крупных загрязнений посредством грязеуловителя 18. Часть очищенной воды поступает к водяному насосу 10 и подаётся в стояк 11 повторно, а другая часть сбрасывается через трубопровод 19 в систему 20 канализации, но в то же время компенсируется чистой водой из центральной сети 21 водоснабжения. При полном выключении вентиляционной установки происходит полный сброс воды из водоприемной ванны 16 в центральную канализационную сеть.

По всей площади внизу сливного поддона 15 и водоприемной ванны 16 установлен саморегулируемый греющий кабель (не показан), что позволяет исключить замерзание воды в ванне 16 в процессе работы или полной остановки устройства очистки в зимний период.

При обмерзании рекуператора в зимний период времени приточный вентилятор 3 отключают, при этом вытяжной вентилятор 4 продолжает работать, что приводит к размораживанию установки.

В летний период времени вышеприведенное устройство очистки позволяет создать внутри помещения комфортный для животных и птицы температурный режим благодаря охлаждению водой наружной поверхности ламелей, по которым в установку поступает горячий атмосферный воздух.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к климатической приточно-вытяжной установке с рекуператором, и предназначено преимущественно для обслуживания корпусов агропромышленного и/или животноводческого секторов. Вентиляционная установка содержит корпус с расположенными в нем рекуператором, включающим трубчатые элементы, вытяжным и приточным вентиляторами и средством нагрева приточного воздуха, выполненным с возможностью автоматического регулирования температуры воздуха, между рекуператором и средством нагрева приточного воздуха в стенке корпуса установлен обратный клапан рециркуляции для дополнительной подачи вытяжного воздуха, при этом внутри корпуса размещено устройство для очистки трубчатых элементов рекуператора. Изобретение позволяет повысить эффективность и снизить потребление энергии при работе установки с устойчивыми к агрессивным средам ламелями как в зимний, так и в летний периоды, а устройство очистки ламелей, кроме того, позволит продлить срок службы установки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вентиляционная установка, содержащая корпус с расположенными в нем рекуператором, включающим трубчатые элементы, вытяжным и приточным вентиляторами и средством нагрева приточного воздуха, выполненным с возможностью автоматического регулирования температуры воздуха, отличающаяся тем, что каждый трубчатый элемент рекуператора представляет собой продолговатую полимерную тонкостенную ламель с образованными внутри нее продольными перегородками, перпендикулярными боковым стенкам ламели, средство нагрева приточного воздуха расположено в камере между рекуператором и приточным вентилятором, а между рекуператором и средством нагрева приточного воздуха в стенке корпуса установлен обратный клапан рециркуляции для дополнительной подачи вытяжного воздуха, при этом внутри корпуса размещено устройство для очистки трубчатых элементов рекуператора.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в рекуператоре установлены перегородки для формирования потока вытяжного воздуха.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для очистки трубчатых элементов рекуператора включает стояк, одним концом соединенный с насосом для подачи воды, а другим – с трубопроводом, от которого отходят боковые ветви с образованными в них разбрызгивателями, расположенными над трубчатыми элементами рекуператора, при этом под трубчатыми элементами установлен наклонный поддон, сообщенный с ванной для сбора и отвода отработанной воды.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что под дном поддона и ванны расположено средство их обогрева.