Энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха

Изобретение предназначено для применения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, административных и общественных зданий. Система включает приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, а по ходу вытяжного воздуха установлены фильтр, пластинчатый теплоутилизатор, вытяжной вентилятор и воздуховод выброса вытяжного воздуха в атмосферу. В потоке вытяжного воздуха перед пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен электрический воздухонагреватель, включаемый в электрическую сеть от импульса датчиков, контролирующих образование наледей на поверхности пластинчатых каналов в зоне, где происходит конденсация влаги при охлаждении и осушении вытяжного воздуха, в потоке же приточного воздуха за пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен датчик контроля температуры приточного воздуха, имеющего импульсную связь с многостворчатым воздушным клапаном обводного воздушного канала, приточные воздуховоды присоединены к доводчикам эжекционным, установленным под окнами обслуживаемых помещений, и их теплообменники соединены с источниками централизованного и/или локального снабжения теплом и холодом, а на соединяющих трубопроводах смонтированы автоматические клапаны, связанные с датчиками контроля температуры воздуха в помещении. Энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха позволяет эффективно бороться с наледями на пластинчатом теплообменнике, не снижая коэффициента рекуперации, повышает качество и комфортность воздухораспреления, снижает затраты энергии на подогрев приточного воздуха, а также эффективно использует естественный холод наружного воздуха для снятия теплоизбытков в обслуживаемых помещениях в переходные периоды года. 1 ил.

 

Изобретение предназначено для применения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, административных и общественных зданий.

Известна энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха [1], включающая: приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, электрический воздухонагреватель, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, калорифер, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, в которых установлены зональные калориферы, перед воздухораспределителями в помещения, для нагрева приточного воздуха, а по вытяжному воздуховоду вытяжной воздух поступает в приточно-вытяжной агрегат и очищается в фильтре, проходит через пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, вытяжной вентилятор и воздуховоды выброса вытяжного воздуха в атмосферу.

Недостатком известной системы кондиционирования является необходимость применения электрического предподогрева наружного воздуха в целях борьбы с обмерзанием пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора (при этом снижается коэффициент рекуперации), центрального и зональных калориферов, расположенных перед воздухораспределителями и общего охладителя на все обслуживаемые помещения, что значительно ухудшает качество, подаваемого воздуха, требует значительных затрат энергии и, как следствие, снижает энергетическую эффективность круглогодичной работы системы.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков известной системы кондиционирования, а также предупреждение обмерзания пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора без снижения коэффициента рекуперации и эффективного использования естественного холода наружного воздуха для снятия теплоизбытков в обслуживаемых помещениях в переходные периоды года (весна-осень).

Технический результат достигается тем, что энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха включает приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, а по ходу вытяжного воздуха установлены фильтр, пластинчатый теплоутилизатор, вытяжной вентилятор и воздуховод выброса вытяжного воздуха в атмосферу, а в потоке вытяжного воздуха перед пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором устанавлен электрический воздухонагреватель, включаемый в электрическую сеть от импульса датчиков контролирующих образование наледей на поверхности пластинчатых каналов в зоне, где происходит конденсация влаги при охлаждении и осушении вытяжного воздуха, в потоке же приточного воздуха за пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен датчик контроля температуры приточного воздуха, имеющего импульсную связь с многостворчатым воздушным клапаном обводного воздушного канала, приточные воздуховоды присоединены к доводчикам эжекционным, установленным под окнами обслуживаемых помещений и их теплообменники соединены с источниками централизованного и/или локального снабжения теплом и холодом, а на соединяющих трубопроводах смонтированы автоматические клапаны, связанные с датчиками контроля температуры воздуха в помещении.

Предлагаемая энергосберегающая система кондиционирования воздуха представлена на чертеже.

Система кондиционирования воздуха состоит из приточно-вытяжного агрегата 1, в котором по ходу приточного воздуха L_пн установлены воздушные клапаны 2, фильтр 3, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор 4 с обводным воздушным каналом с многостворчатым воздушным клапаном 5 с приводом 6, имеющим импульсивную связь с датчиком 7 контроля температуры приточного воздуха t_пн, воздухоохладитель 8, приточный вентилятор 9, приточные воздуховоды 10, соединенные отводами 11 с камерой первичного воздуха с соплами 12 в доводчике эжекционном 13 с теплообменником 14, соединенном подающим и обратным трубопроводами 15 с источниками снабжения горячей и холодной жидкостью (на схеме не показаны), а на подающем трубопроводе 15 перед теплообменником 14 смонтирован автоматический реверсивный клапан 16, связанный с датчиком контроля температуры воздуха t_B в обитаемой зоне помещения, а из верхней зоны помещения и через заборное устройство 17 по вытяжному воздуховоду 18 отепленный и загазованный удаляемый воздух L_y поступает в агрегат 1, очищается в фильтре 3, проходит электронагреватель 19 и поступает в каналы пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4, в котором в зоне возможного образования наледей установлены датчики 20 контроля наличия льда и они имеют электрическую связь с включателем 21 электронагревателя 19, далее воздух проходит через вытяжной вентилятор 22 и воздуховод 23 выброса вытяжного воздуха L_y в атмосферу, а в нижней части пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4 под каналами прохода вытяжного воздуха смонтирован поддон 24, соединенный трубопроводом 25 с канализацией.

Энергосберегающая система кондиционирования воздуха в холодный период года функционирует следующим образом: при расчетных параметрах Б [2] при работающем приточном 9 и вытяжном 22 вентиляторах в приточно-вытяжной агрегат 1 через клапаны 2 поступает приточный наружный воздух L_пн с температурой t_н1=-26° (климат г. Москвы), который очищается в фильтре 3 и поступает в каналы пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4, в который по вытяжному воздуховоду 18 после очистки в фильтре 3 и проходу через электронагреватель 19 поступает в каналы, отделенные разделительными стенками, теплый загазованный вытяжной воздух L_y с температурой t_y1 порядка 24° и энтальпией l_y1=41,5 кДж/кг при прохождении по каналам пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4 через их разделительные стенки передается тепло от вытяжного воздуха к приточному наружному воздуху L_ПН, который при телпотехнической эффективности пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4 Q_tпн=0,75 от теплоты вытяжного воздуха нагревается до температуры

t_н2=0,75(t_y1-t_н1)-t_н1=0,75(24+26)-26=11,5°

С температурой t_н2=11,5° приточный вентилятор 9 по приточному воздуховоду 10 через отводы 11 подает подогретый приточный воздух L_пн в камеру первичного воздуха с соплами 12 доводчиков эжекционных 13 в каждое обслуживаемое помещение, а в теплообменник 14 доводчика эжекционного 13 по соединительным трубопроводам 15 через автоматический клапан 16, который регулирует поступление горячей жидкости в теплообменник 14 в зависимости от настроенной температуры воздуха в зоне обитания людей (зимой t_в=20° ), и если через окно 26 в помещение поступает солнечная радиация 27 и t_в>20° , то автоматический клапан 16 закрывает доступ горячей жидкости в теплообменник 14 и первичный приточный воздух, отепленный только утилизируемым теплом в агрегате 1 до t_н2=11,5° , смешивается в доводчике эжекционном 13 до температуры притока, определяемой по формуле:

t_п=t_н2+t_в*k_э/1+k_э=11,5+20*2,8/1+2,8=17,8° ,

где коэффициент эжекции k_э=l_в/l_пн в доводчике эжекционном 13 имеет величину не менее 2,8, что позволяет без подогрева в зональном воздухонагревателе получать комфортную температуру t_п≥17° поступления охлажденного воздуха l_п в обитаемую зону помещения и поглощать теплоизбытки, образующиеся от поступления через окно 26 теплоты солнечной радиации 27 и тепловыделений от людей и приборов, потребляющих электроэнергию (например, компьютеров, телевизоров и др.), а отепленный и загазованный воздух удаляется через заборное устройство 17 под потолком помещения с повышенной температурой

t_y=k_L(t_в-t_п)+t_п=2,3*(20-17,5)+17,5=23,4°

по вытяжному воздуховоду 18 поступает в приточно-вытяжной агрегат 1, где очищается в фильтре 3, и если после непрерывной работы вентиляторов 9 и 22 за несколько часов на концевой части пластин рекуперативного теплоутилизатора 4 образуется лед толщиной 2-3 мм, то датчики 20 подают команду на включатель 21 подачи электроэнергии в электронагреватель 19, что обеспечит нагрев вытяжного воздуха до температуры t_ун1=60° и поступление горячего воздуха в каналы пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4 обеспечит резкий подъем температуры приточного воздуха выше 15° и датчик 7 подаст команду через импульсную связь на привод 6 на полное открытие воздушных клапанов 5 в обводном канале у пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4, что обеспечит быструю оттайку льда и образовавшийся конденсат стекает в поддон 24 и по трубопроводу 25 удаляется в канализацию, а устранение наледей на стенках каналов пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4 вызовет команду от датчиков 20 на размыкание контактов включателя 21 и прекратится подача электроэнергии в электронагреватель 19, температура приточного воздуха понизится и датчик 7 даст команду на полное закрытие воздушных клапанов 5 в обводном канале у пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4.

В переходный период года при возрастании температуры до t_н=11,5° , а t_пн=15° датчик 7 подает команду через импульсную связь на привод 6 на плавное открытие воздушных клапанов 5 в обводном канале у пластинчатого рекуперативного теплоутилизатора 4, что обеспечивает поступление холодного воздуха в камеру первичного воздуха с соплами 12 в доводчике эжекционном 13 для поглощения теплоизбытков.

В теплый период года при t_y>11,5° в воздухоохладитель 8 приточно-вытяжного агрегата 1 подается холодная жидкость и приточный наружный воздух L_пн охлаждается в воздухоохладителе 8 до температуры t_пн=11,5° , обеспечивающей поглощение постоянных тепловыделений (от людей, служебного и бытового оборудования) в обслуживаемом помещении, а для поглощения переменных по времени суток теплопритоков (от солнечной радиации, трансмиссионные теплопритоки от разности температур t_п-t_в) в теплообменник 14 по трубопроводам 15 поступает от источника холодоснабжения холодная жидкость, расход которой регулируется автоматическим реверсивным клапаном 16, переведенным на режим работы “лето” при поддержании t_в=25° .

Литературные источники

1. Картев Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. - М.: Стройиздат, 1986.

2. Вишневский Е.П. Многофункциональные вентиляционные агрегаты производства фирмы “Dantherm” с пониженным энергопотреблением. Ж. “АВОК”, 2001, №3, с.42-43.

Энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха включающая приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, а по ходу вытяжного воздуха установлены фильтр, пластинчатый теплоутилизатор, вытяжной вентилятор и воздуховод выброса вытяжного воздуха в атмосферу, отличающаяся тем, что в потоке вытяжного воздуха перед пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен электрический воздухонагреватель, включаемый в электрическую сеть от импульса датчиков, контролирующих образование наледей на поверхности пластинчатых каналов в зоне, где происходит конденсация влаги при охлаждении и осушении вытяжного воздуха, в потоке же приточного воздуха за пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен датчик контроля температуры приточного воздуха, имеющего импульсную связь с многостворчатым воздушным клапаном обводного воздушного канала, приточные воздуховоды присоединены к доводчикам эжекционным, установленным под окнами обслуживаемых помещений, и их теплообменники соединены с источниками централизованного и/или локального снабжения теплом и холодом, а на соединяющих трубопроводах смонтированы автоматические клапаны, связанные с датчиками контроля температуры воздуха в помещении.