Способ кондиционирования воздуха в помещении


 


Владельцы патента RU 2581563:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (RU)

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха. Сущность способа заключается в том, что перед подачей в обслуживаемое помещение подготовленную воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства мониторинга озона, например хемолюминесцентного газоанализатора озона, команда с которого подается на исполнительный механизм блока распыления. В результате достигается повышение комфортности воздушной среды в помещении и обеспечиваются допустимые значения уровня концентрации озона. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха с обеспечением регулирования различных параметров кондиционируемого воздуха, в т.ч. включая контроль и регулирование содержания важного компонента воздушной среды обслуживаемого помещения, такого как озон; предназначено для использования преимущественно в помещениях общественных зданий, например в детских лечебных учреждениях, жилищно-коммунальном хозяйстве; промышленных зданиях и сооружениях, а также может быть использовано в автомобильном водном и воздушном транспорте.

Как известно, озон по классификации Всемирной организации здравоохранения отнесен к веществам 1-го класса опасности. Его содержание в тропосфере Земли в последние годы стабильно увеличивается, что способствует повышению его концентрации в воздухе помещений. Содержание озона внутри помещений увеличивается также при работе множительной, бытовой техники и ионизаторов воздуха. В повышенных концентрациях он оказывает негативное влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды. Кроме того, являясь одним из сильнейших окислителей, озон воздействует практически на все конструкционные, строительные и отделочные материалы.

Известен способ кондиционирования воздуха, реализуемый устройством, известным из описания к а.с. СССР №514994, 1976 г., при котором осуществляют регулирование только тепловлажностных параметров воздуха в помещении путем забора воздуха из внешней среды и смешивания его с частицами воды, образующимися с помощью вращающегося распылителя, и последующего нагрева образовавшейся смеси посредством калориферов до заданной температуры и подачей ее в помещение. Такой способ недостаточно функционален, к тому же требует постоянной подачи воды извне, что приводит к увеличению затрат энергии на кондиционирование, а примененная конструкция распылителя не позволяет создавать аэрозоли с высокой степенью дисперсности.

Известен более функциональный способ, например, реализуемый устройством для кондиционирования (RU №4362, 1997 г.), при котором осуществляют регулирование тепловлажностных параметров воздуха в помещении и обогащение его кислородом. Для этого дополнительно к рециркулирующему в помещении воздуху во всасывающую полость воздухоохладителя подают воздух из внешней среды через дополнительный внешний воздуховод, в который также подают стекающий по трубопроводу конденсат, вырабатываемый воздухоохладителем. Стекающий конденсат перед подачей во внешний воздуховод пропускают через магнитное поле, изменяющее свойства воды и насыщающее входящий атмосферный воздух кислородом, в результате чего обеспечивается подача в помещение дополнительного атмосферного воздуха, увлажненного омагниченной водой и обогащенного кислородом. Такой способ не обеспечивает регулирования содержания озона в воздухе обслуживаемого помещения, кроме того, он требует обязательной подачи воздуха из внешней среды и не позволяет изменять влажность воздуха в помещении в значительных пределах вследствие ограниченности объема вырабатываемого воздухоохладителем конденсата.

Известен способ кондиционирования воздуха (RU №2363892, 2009 г.), при котором осуществляется регулирование тепловлажностных параметров воздуха в помещении и очищение его от частиц пыли. Это достигается тем, что наружный воздух подают в смесительную камеру, где его смешивают с рециркуляционным воздухом обслуживаемого помещения и очищают с помощью воздушного фильтра, затем нагревают или охлаждают в теплообменнике, увлажняют в оросительной камере с форсунками центробежного типа и с помощью вентилятора направляют в обслуживаемое помещение. Регулирование температуры и влажности в помещении осуществляют с помощью датчиков температуры и влажности, воздействующих на соответствующие исполнительные механизмы. Этот способ при включенной функции регулирования параметра влажности требует постоянной подачи воды извне, что приводит к увеличению затрат энергии на кондиционирование.

В качестве прототипа принят способ кондиционирования с более расширенным функциональным диапазоном регулирования параметров воздуха в помещении, реализуемый устройством по патенту RU №103603, 2011 г., согласно которому из помещения отбирают заданное количество воздуха и подают его в скруббер, где химическим или механическим путем удаляют из воздуха излишки диоксида углерода, после чего воздух подают в кондиционер, где обеспечивается достижение заданных значений параметров воздушной смеси, например таких как температура воздуха и/или влажность, содержание пылевых частиц, дезодорация воздуха, его ионизация и т.п. При падении давления в помещении или недостаточном уровне кислорода в скруббер добавляют атмосферный воздух или обогащенную кислородом воздушную смесь, вырабатываемую генератором азота. При избыточной концентрации кислорода в помещении в циркуляционный контур перед кондиционером из ресивера, в котором накапливают вырабатываемый из окружающего воздуха генератором азот, за счет избыточного давления в ресивере подают азот (азотсодержащую смесь). После формирования воздушной смеси с заданными характеристиками ее из кондиционера подают в помещение.

Поскольку до настоящего времени решению проблемы снижения вредного для здоровья человека уровня содержания озона в воздухе обитаемых помещений не придавалось должного значения, то известным из уровня техники приведенным выше аналогам, и прототипу в том числе, присущ общий недостаток - отсутствие мер по контролю и регулированию концентрации озона, что приводит к снижению уровня комфортности и экологичности воздушной среды в помещениях. Применяемые в них конструкции распылителей не позволяют создавать водные аэрозоли с высокой степенью дисперсности.

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание способа кондиционирования воздуха, обеспечивающего повышение комфортности воздушной среды в помещении.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в поддержании допустимого уровня концентрации озона в помещении.

Для достижения технического результата в способе кондиционирования воздуха в помещениях, при котором отобранный из обслуживаемого помещения и/или из атмосферы воздух очищают, в частности, от пыли и вредных примесей и подготавливают воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам, обеспечивая их контроль и регулирование с помощью управляющей системы, включающей в себя набор соответствующих контрольных средств, причем используют кондиционер, посредством которого осуществляют, по меньшей мере, обеспечение тепловлажностных параметров подготовленной воздушной смеси и подачу ее внутрь помещения, согласно изобретению процесс ведут с обеспечением мониторинга уровня содержания озона в помещении и при превышении установленного уровня его концентрации подготовленную воздушную смесь непосредственно перед подачей в помещение дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства упомянутого мониторинга озона, воздействующего на исполнительный механизм блока распыления.

В частных случаях реализации способа распыление конденсата осуществляют через трубчатую керамическую мембрану, а мониторинг содержания озона в помещении ведут посредством хемолюминесцентного газоанализатора озона.

Использование конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, улучшает обслуживание и снижает затраты на осуществление процесса, поскольку не требует подвода воды извне.

Способ позволяет регулировать уровень озона и в тех случаях, когда не требуется существенного изменения влажности в помещении, но требуется корректировка концентрации озона, поскольку при выключении в кондиционере функции регулирования теплового параметра им предусмотрено превентивное накопление конденсата в резервуаре, в то время как в описанных выше аналогах при выключении указанной функции становится невозможным использовать конденсат для увлажнения воздуха в помещении, поскольку при этом его выработка прекращается.

Смешение воздушной смеси непосредственно перед подачей в помещение с мелкодисперсным водным аэрозолем, с размерами частиц, приближенными к наноразмерам, обеспечивает эффективное разложение озона.

Осуществление способа начинают с набора достаточного количества конденсата, образующегося при работе кондиционера, в установленный на линии слива конденсата резервуар. Необходимое количество конденсата, накапливаемого в резервуаре, определяется объемом обслуживаемого помещения и требуемой концентрацией озона в нем при работе в стационарном режиме. Избыток конденсата, образующегося при работе кондиционера, сливается в линию для сброса избытка конденсата. С помощью используемого устройства для задания концентрации озона в помещении устанавливается выбранное значение, лежащее в пределах, установленных ПДК. После этого воздух из кондиционируемого помещения, или из внешней среды, или смесь наружного и рециркулирующего воздуха в заданной пропорции подают во внутренний блок кондиционера, где обеспечивается достижение остальных заданных значений параметров воздуха, например таких как температура воздуха и/или влажность, содержание пылевых частиц, дезодорация воздуха, его ионизация и т.п. Образующийся на стадии поддержания требуемого теплового параметра конденсат сливается в резервуар для сбора конденсата, а его избыток удаляется посредством линии для сброса конденсата. Концентрация озона в помещении контролируется датчиком, например хемолюминесцентным газоанализатором озона.

При превышении концентрацией озона в помещении установленного значения из резервуара, например, с помощью насоса забирают конденсат и под технологическим давлением подают его в распылитель. Распыление конденсата осуществляют, например, через трубчатую керамическую мембрану, в результате чего образуется аэрозоль с размерами частиц, близкими к наноразмерам, т.е. не более 0,12 мкм. Расход конденсата определяют исходя из объема обслуживаемого помещения и требуемой концентрации озона в нем. Полученный аэрозоль подают в смесительную камеру, где смешивают с проходящей через нее подготовленной в кондиционере воздушной смесью и с помощью приточного вентилятора подают в кондиционируемое помещение.

Проведенные исследования (статья «Исследование процесса разложения озона в воздухе водным аэрозолем» / С.Н. Котельников и др.. // Докл. Акад. наук РАН. - 2011 г. Т. 436, №5. стр. 639-641) показали, что процесс разложения озона 2O3↔3O2 относится к категории физико-химических процессов и протекает при гетерогенном взаимодействии на поверхности мелкодисперсных водных частиц, адсорбирующих энергию молекулы озона и переводящих ее в кислород, и при гомогенном взаимодействии с парами воды. Причем проводить реакцию разложения озона с повышенной скоростью при низких значениях относительной влажности воздуха позволяют аэрозоли с частицами воды размером не более 0,12 мкм, т.е. находящимися в области, близкой к наноразмерам, ввиду того, что такие аэрозоли имеют развитую суммарную поверхность водных частиц.

После снижения концентрации озона в помещении до установленного значения прекращают забор конденсата из резервуара и режим насыщения воздушной смеси аэрозолем прекращается. В дальнейшем концентрация озона в помещении начинает расти, и при превышении заданного значения возобновляют подачу конденсата из резервуара в распылитель и цикл повторяется.

Предлагаемый способ не требует больших затрат воды на создание аэрозоля и обеспечивается количеством вырабатываемого в процессе работы кондиционера конденсата, поскольку частицы с размерами, близкими к наноразмерам, имеют развитую суммарную поверхность, что ускоряет процесс разложения озона.

Процесс разложения озона вследствие этого существенно не влияет на влажность воздуха в помещении, что важно для помещений с нормальной влажностью и повышенным содержанием озона.

1. Способ кондиционирования воздуха в помещении, при котором отобранный из обслуживаемого помещения и/или из атмосферы воздух очищают, в частности, от пыли и вредных примесей и подготавливают воздушную смесь с необходимыми для поддержания в помещении комфортной воздушной среды и задаваемыми режимом кондиционирования характеристиками по концентрации составляющих и тепловлажностным параметрам, обеспечивая их контроль и регулирование с помощью управляющей системы, включающей в себя набор соответствующих контрольных средств, причем используют кондиционер, посредством которого осуществляют, по меньшей мере, обеспечение тепловлажностных параметров подготовленной воздушной смеси и подачу ее внутрь помещения, отличающийся тем, что процесс ведут с обеспечением мониторинга уровня содержания озона в помещении и при превышении установленного уровня его концентрации подготовленную воздушную смесь непосредственно перед подачей в помещение дополнительно смешивают с мелкодисперсным водным аэрозолем с размерами частиц, близкими к наноразмерам, который создают путем распыления под технологическим давлением определенного объема конденсата, образующегося на этапе обеспечения теплового параметра, подаваемого под технологическим давлением в расположенный внутри кондиционера или вне его блок распыления, при этом режим насыщения воздушной смеси аэрозолем регулируют посредством средства упомянутого мониторинга озона, воздействующего на исполнительный механизм блока распыления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распыление конденсата осуществляют через трубчатую керамическую мембрану.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мониторинг содержания озона в помещении ведут посредством хемолюминесцентного газоанализатора озона.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для охлаждения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования и может быть использовано при кондиционировании предприятий пищевой и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к установкам системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Устройство содержит рабочие тела, в пределах зоны испарения имеют расширенную поверхность контакта с потоком набегающего воздуха - наличием капиллярной оболочки и микрорельефом обеспечивающим геометрическое увеличение площади контакта.

Изобретение относится к способам кондиционирования воздуха чистых помещений. Способ кондиционирования воздуха чистых помещений с использованием прямоточной схемы кондиционирования характеризуется тем, что нагрев воздуха осуществляется холодильной машиной, работающей в режиме теплового насоса, в теплый период за счет охлаждения наружного воздуха до температуры ниже температуры точки росы, для осушения за счет этого до требуемого влагосодержания, при этом избыток тепла используется в системе теплоснабжения, а в холодный период - за счет тепла воздуха, удаляемого из помещения.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано в различных теплонапряженных помещениях центров обработки данных, а также в крупных офисных и производственных помещениях с большим количеством тепловыделяющего оборудования в целях создания комфортных условий микроклимата.

Предлагаемое изобретение относится к средствам поддержания температурного режима воздуха в помещениях. Система поддержания температурного режима в помещении содержит устройство подогрева воздуха, устройство охлаждения воздуха, устройство принудительной циркуляции воздуха в помещении, устройство замера температуры воздуха в помещении, устройство для подачи приточного воздуха, при этом дополнительно система содержит ионизатор воздуха и компьютер с информацией по управлению вышеуказанными устройствами, при этом концентрацию ионов «n-» в воздухе обеспечивают от 1000 до 100000 ион/см3, причем устройство замера температуры воздуха в помещении расположено на высоте от 1 м до 1.5 м от пола и на расстоянии, не превышающем 1.5 м от рабочего места, и температуру «Т» воздуха в помещении определяют по формуле T = ( ∑ i − 1 n t i ) / n , где n - количество устройств замера температуры воздуха в помещении; ti - показание i-го устройства замера температуры воздуха в помещении; при этом температуру воздуха в помещении поддерживают в зависимости от периода года, а также напряженности умственного труда или тяжести физического.

Изобретение касается установки подачи воздуха. Она содержит: камеру (10) подачи воздуха, по меньшей мере, одну камеру (20, 20a, 20b) смешения, сопла (60, 60a, 60b) или сопловой промежуток, через который из камеры (10) подачи воздуха в упомянутую, по меньшей мере, одну камеру (20, 20a, 20b) смешения проходит свежий воздушный поток (L1), по меньшей мере, одну камеру (40, 40a, 40b) всасывания, в которую из пространства кондиционируемого помещения проходит циркулирующий воздушный поток (L2), по меньшей мере, одно выпускное отверстие (25, 25a, 25b), через которое в пространство кондиционируемого помещения проходит объединенный воздушный поток (LA), образованный в упомянутой, по меньшей мере, одной камере (20, 20a, 20b) смешения из свежего воздушного потока (L1) и циркулирующего воздушного потока (L2), при этом установка подачи воздуха также содержит: по меньшей мере, один регулятор (70, 70a, 70b, 70c, 80, 90) воздушного потока, через который дополнительный воздушный поток (L3) проходит из камеры (10) подачи воздуха в упомянутую, по меньшей мере, одну камеру (40, 40a, 40b) всасывания, из которой дополнительный воздушный поток (L3) всасывается вместе с циркулирующим воздушным потоком (L2) в упомянутую, по меньшей мере, одну камеру (20, 20a, 20b) смешения.

Устройство относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах, обеспечивающих комфортные условия в помещениях, а также для обеспечения различных технологических процессов.

Изобретение относится к вентиляции и одновременному кондиционированию зданий. Сопло согласно изобретению для подачи воздуха в помещения, вентилируемые воздухом под высоким давлением, имеет по существу форму короткого цилиндра и расположенную в его центре камеру для впуска воздуха с цилиндрической боковой обшивкой, снабженной отверстиями, окруженную в направлении радиуса цилиндра по меньшей мере двумя камерами, понижения давления воздуха, наполненными воздухопроницаемым материалом.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха в купе пассажирского вагона, которая предусматривает возможность индивидуального управления температурой воздуха в каждом купе пассажирского вагона.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.

Изобретение относится к способу и устройству для очистки уличного воздуха от вредных примесей. Передвижной уличный кондиционер содержит корпус с крышей, поддон, снабженный питательным и дренажным штуцерами, фронтальную заборную решетку, тыльную крышку, в центре которой устроен вытяжной патрубок, закрытый решеткой, в котором помещены аэроионизатор и вытяжной вентилятор, внутри корпуса размещены вертикальные перфорированные контейнеры, заполненные гранулами пемзы, между которыми размещена камера орошения, в центре которой расположено оросительное устройство в виде вертикального оросительного стояка с горизонтальными ответвлениями, снабженными форсунками, размещенными параллельно перфорированным контейнерам, питательный штуцер соединен с вертикальным оросительным стояком и шаровым импульсным клапаном, который состоит из корпуса в форме барабана, снабженного соединенными с ним тангенциально входным и выходным штуцерами, внутри которого помещен свободно перемещающийся шар, причем шаровой импульсный клапан соединен через входной клапан с насосом или водопроводом, а корпус кондиционера установлен на опорную раму. Это повышает экономическую и экологическую эффективность очистки уличного воздуха. 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для тепловлажностной обработки воздушных потоков и может быть использовано в системах вентиляции и кондиционирования для увлажнения и охлаждения воздуха. Устройство состоит из размещенной в воздушном канале с вентилятором камеры орошения, нижняя часть (поддон) которой служит баком для воды, насоса, блока сотовой насадки из гофрированных гигроскопичных листов, водораспределителя, выполненного в виде перфорированной пластины со сквозными отверстиями для воды и расположенного сверху насадки. Блок сотовой насадки смонтирован на стойках, которые снизу опираются на пружины, закрепленные на дне поддона камеры, он при помощи крепежных элементов жестко соединен с корпусом центробежного вибровозбудителя с электродвигателем. Таким образом, эффективность тепловлажностной обработки воздуха достигается за счет значительного увеличения поверхности тепломассообмена между воздухом и водой при одновременном снижении удельного расхода воды на его обработку, т.е. коэффициента орошения. 4 ил.
Наверх