Приточно-вытяжное вентиляционное устройство
Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к приточно-вытяжным вентиляционным устройствам. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания выполнено в виде преимущественно цилиндрического корпуса, внутри которого имеются раздельные каналы для формирования приточного и вытяжного воздушных потоков, каналы приточного и вытяжного воздушных потоков, в центре которых расположен аксиальный вентилятор, расположены Х-образно относительно друг друга. Со стороны всасывания к вентилятору подходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы к вентилятору и удаляемый из помещения загрязненный поток воздуха к вентилятору. Со стороны нагнетания, симметрично с противоположной стороной, от вентилятора отходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы в помещение и удаляемый из помещения на улицу загрязненный поток воздуха. Ось вентилятора расположена перпендикулярно к оси движения потоков воздуха, лопасти которого при вращении, поочередно касаясь приточного и вытяжного потоков, передают тепловую энергию от одного потока к другому. Лопасти вентилятора выполнены из теплопроводящего материала, предпочтительно алюминия, или меди, или теплопроводящего пластика, или пластика с поверхностной металлизацией. Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД), повышении коэффициента теплопередачи и аэродинамических характеристик, а также в сокращении потребления энергии. 17 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к приточно-вытяжным вентиляционным устройствам для обеспечения приточно-вытяжной вентиляции воздуха в классах учреждений образования, дошкольных учреждений, квартир, офисов, индивидуальных домов, а также для специализированных помещений, насыщенных технологической электроникой.
В мире с каждым годом улучшаются технологии изготовления зданий, улучшаются утеплители, применяются герметичные окна, входные и межкомнатные двери получили качественные уплотнители, стены зданий изготавливают из новых теплоизоляционных материалов. Все это приводит к тому, что каждое отдельно взятое помещение может не иметь достаточной вентиляции для обеспечения качественного состава воздуха. Отсутствие вентиляции приводит к возникновению большого количества проблем. Это и появление грибка, неприятных запахов и множество проблем со здоровьем обитающих в этих помещениях людей.
На сегодняшний день известно много устройств для обеспечения вентиляции помещений, в том числе, с применением рекуперации тепловой энергии. Эти приборы компактны и приспособлены именно для монтажа в комнате обычной квартиры. Они одновременно осуществляют подачу свежего воздуха в помещение и удаление из него загрязненного. За счет теплообмена между свежим и удаляемым воздухом в рекуперативном теплообменнике свежий воздух подогревается практически без затрат энергии. Приборы имеют достаточно высокую энергетическую эффективность, но обладают рядом недостатков. В процессе охлаждения удаляемого воздуха в теплообменнике происходит конденсация и замерзание влаги, сопровождающееся перекрыванием каналов инеем. В большинстве из приборов минимальная рабочая температура ограничена -10С (см., например, Lossney (Mitsubishi, www.msklimat.ru/catalog/household-fans-vortice/influx-and-extract-system/9442.html). To есть при низких наружных температурах, когда использование рекуперации тепла наиболее обосновано и с точки зрения сохранения энергии, и с точки зрения комфорта, приборы просто не работают.
Известно вентиляционное устройство с рекуперацией тепла УВРК-50 (Официальный сайт ООО НПФ "Экотерм", - URL: http://www.ecotherm.ru/index.php?p=catalog&prod=204), содержащее цилиндрический кожух с расположенным внутри регенеративным теплообменником, имеющим каналы для прохода воздуха. Потоки вытяжного и приточного воздуха поочередно проходят по каналам, при этом, когда проходит теплый вытяжной воздух, массив теплообменника нагревается, а когда проходит холодный приточный воздух, последний нагревается, охлаждая массив теплообменника.
Недостатком этого устройства является то, что и вытяжной и приточный воздух проходят по одним и тем же каналам, в результате чего загрязнения вытяжного воздуха, оседающие в каналах теплообменника, вновь возвращаются в помещение с приточным воздухом. К тому же, конструкция не позволяет организовать одновременное удаление внутреннего и приток свежего воздуха.
Известна приточно-вытяжная установка с регенеративным теплоутилизатором, содержащая корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор и камеру с регенеративным теплоутилизатором (патент РФ №2011127, F24F 5/00, опубл. 15.04.1994).
Недостатком известной установки является сравнительно невысокая эффективность за счет перекрестной организации потоков воздуха.
Известно вентиляционное устройство по патенту Великобритании GB 2452927 (прототип), содержащее теплообменник-рекуператор в виде пучка трубок и вентилятор, содержащий две крыльчатки, приводящиеся во вращение одним электродвигателем.
Недостатком этого технического решения является то, что конструкция вентилятора с двумя отдельными крыльчатками - приточной и вытяжной, имеет значительные габариты, повышенное потребление энергии, большую занимаемую площадь и низкую надежность в связи с большим количеством движущихся частей.
Наиболее близкими аналогам являются приточно-вытяжные вентиляционные устройства для размещения в наружной стене здания, выполненные в виде цилиндрического корпуса, с узлами подключения к воздуховодам, внутри которого установлена винтовая теплообменная перегородка, образующая раздельные каналы для приточного и вытяжного потоков (см. патент RU 151273, кл. F24F 7/08, опубл.27.03.2015, RU 165820, кл. F24F 3/147, опубл. 10.11.2016 и DE 3627578, кл. F24D 11/00, опубл. 18.02.1988).
Недостатками известных устройств являются: низкий коэффициент полезного действия (КПД), относительно малый коэффициент теплопередачи и плохие аэродинамические характеристики, обуславливающие неравномерность передачи тепла, повышенное потребление энергии.
Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД), повышении коэффициента теплопередачи и аэродинамических характеристик, а также в сокращении потребления энергии.
Указанный технический результат достигается тем, что приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания выполнено в виде преимущественно цилиндрического корпуса, внутри которого имеются раздельные каналы для формирования приточного и вытяжного воздушных потоков, причем каналы приточного и вытяжного воздушных потоков, в центре которых расположен аксиальный вентилятор, расположены Х-образно друг относительно друга, со стороны всасывания к вентилятору подходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы к вентилятору и удаляемый из помещения загрязненный поток воздуха к вентилятору, а со стороны нагнетания, симметрично с противоположной стороной, от вентилятора отходят, разделенные между собой на две части потоки воздуха - потоки чистого воздуха с улицы в помещение и удаляемый из помещения на улицу загрязненный поток воздуха, при этом ось вентилятора расположена перпендикулярно к оси движения потоков воздуха, лопасти которого при вращении, поочередно касаясь приточного и вытяжного потоков, передают тепловую энергию от одного потока к другому, причем лопасти вентилятора выполнены из теплопроводящего материала, предпочтительно алюминия или меди или теплопроводящего пластика или пластика с поверхностной металлизацией.
В предпочтительном варианте лопасти вентилятора выполнены с максимально большой площадью поверхности для наилучшей теплопередачи между приточным и вытяжным потоками.
В предпочтительном варианте зазор между лопастями вентилятора и цилиндрического корпуса должен быть не более трех миллиметров.
В предпочтительном варианте в цилиндрическом корпусе установлен, по меньшей мере, один фильтр для очищения входящего с улицы потока воздуха.
В предпочтительном варианте в цилиндрическом корпусе установлен, по меньшей мере, один фильтр для очищения выходящего на улицу потока воздуха.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик давления.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик скорости воздушного потока.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит датчик углекислого газа.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик влажности.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один теплообменник.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик температуры.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит заслонки для регулировки и/или полного перекрытия воздушных потоков со стороны улицы и/или со стороны помещения.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит электронную систему управления, которая управляет вентиляционным устройством в автоматическом режиме, или по заданной программе.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно, на лицевой панели цилиндрического корпуса со стороны помещения содержит световую и/или цифровую и/или звуковую индикацию режима устройства и/или индикацию температуры и/или влажности и/или времени и/или потребленной энергии и/или сохраненной энергии и/или сервисной информации.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство выполнено с возможностью принимать информацию от компьютера и/или мобильных устройств.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство выполнено с возможностью передавать информацию на компьютер и/или мобильные устройства.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит электрический нагреватель для оттаивания от наледи и сосулек.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство дополнительно содержит электрический нагреватель для подогрева входящего с улицы воздуха.
В предпочтительном варианте вентиляционное устройство может входить в систему «УМНЫЙ ДОМ».
Изобретение поясняется фиг.1 - Общий вид приточно-вытяжного вентиляционного устройства
Заявленное приточно-вытяжное вентиляционное устройство выполнено в виде, преимущественно, цилиндрического корпуса 5. Внутри корпуса 5, расположены раздельные каналы для формирования приточного воздушного потока 3-2 и вытяжного воздушного потока 1-4, которые образуют два независимых воздушных потока, двигающихся в противоположных направлениях. Каналы приточного 3-2 и вытяжного 1-4 воздушных потоков расположены Х-образно друг относительно друга, в центре которых расположен аксиальный вентилятор 6. Со стороны всасывания к аксиальному вентилятору 6 подходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха 3 с улицы к аксиальному вентилятору 6 и удаляемый из помещения загрязненный поток воздуха 1 к аксиальному вентилятору 6. Со стороны нагнетания, симметрично с противоположной стороной, от аксиального вентилятора 6 отходят, разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы в помещение 2 и удаляемый из помещения на улицу загрязненный поток воздуха 4. Ось аксиального вентилятора 6 расположена перпендикулярно к оси движения воздушных потоков 3-2 и 1-4. Лопасти аксиального вентилятора 6 при вращении, поочередно касаются приточного воздушного потока 3-2 и вытяжного воздушного потока 1-4 и, таким образом передают тепловую энергию от одного потока к другому потоку. Причем лопасти аксиального вентилятора 6 должны быть выполнены из теплопроводящего материала, предпочтительно алюминия или меди или теплопроводящего пластика или пластика с поверхностной металлизацией, и с максимально большой площадью поверхности, для наилучшей теплопередачи между приточным воздушным потоком 3-2 и вытяжным воздушным потоком 1-4.
При выполнении (сборки) приточно-вытяжного вентиляционного устройства, предпочтительно, что бы зазор между лопастями аксиального вентилятора 6 и цилиндрическим корпусом 5 был не более трех миллиметров.
Также в цилиндрическом корпусе 5 может быть установлен, по меньшей мере, один фильтр для очищения входящего с улицы потока воздуха 3 и, по меньшей мере, один фильтр для очищения выходящего на улицу потока воздуха 4.
Приточно-вытяжное вентиляционное устройство дополнительно может содержать, по меньшей мере, один датчик давления и/или один датчик скорости воздушного потока и/или датчик углекислого газа и/или один датчик влажности и/или один теплообменник и/или один датчик температуры (не показаны на фиг.1).
Приточно-вытяжное вентиляционное устройство дополнительно может содержать заслонки для регулировки и/или полного перекрытия воздушных потоков со стороны улицы 3 и/или со стороны помещения 1, а также электрический нагреватель для оттаивания от наледи и сосулек или для подогрева входящего с улицы воздуха (не показаны на фиг.1).
Приточно-вытяжное вентиляционное устройство может быть выполнено с возможностью управления в автоматическом режиме или по заданной программе, электронной системой управления, а также принимать/передавать информацию от компьютера и/или мобильных устройств (не показаны на фиг.1).
Дополнительно, на лицевой панели цилиндрического корпуса 5, со стороны помещения, может быть расположена световая и/или цифровая и/или звуковая индикация режима устройства и/или индикация температуры и/или влажности и/или времени и/или потребленной энергии и/или сохраненной энергии и/или сервисной информации.
Вентиляционное устройство может также входить в систему «УМНЫЙ ДОМ».
За счет наличия в заявляемом техническом решении одного аксиального вентилятора 6, расположенного перпендикулярно к воздушным потокам 3-2 и 1-4, лопасти которого, поочередно касаясь входящего и выходящего потоков, выполняют передачу тепловой энергии от одного потока к другому, не требуется отдельного теплового рекуператора и, как следствие, повышается коэффициент теплопередачи и сокращается потребление энергии.
За счет выполнения лопастей аксиального вентилятора 6 из теплопроводящего материала и с максимально большой площадью поверхности, при оборотах порядка нескольких тысяч в минуту, площадь соприкосновения лопастей аксиального вентилятора 6 с воздушными потоками 3-2 и 1-4 может в разы превышать необходимую площадь соприкосновения, вследствие чего повышается коэффициент теплопередачи, аэродинамические характеристики и повышается коэффициента полезного действия (КПД) на уровне более 90%.
Кроме того, наличие раздельных каналов для формирования приточного 3-2 и вытяжного 1-4 воздушных потоков, расположенных Х-образно друг относительно друга, повышает коэффициент теплопередачи, аэродинамические характеристики, а также сокращает потребление энергии.
1. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания, выполненное в виде преимущественно цилиндрического корпуса, внутри которого имеются раздельные каналы для формирования приточного и вытяжного воздушных потоков, отличающееся тем, что каналы приточного и вытяжного воздушных потоков, в центре которых расположен аксиальный вентилятор, расположены Х-образно относительно друг друга, со стороны всасывания к вентилятору подходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы к вентилятору и удаляемый из помещения загрязненный поток воздуха к вентилятору, а со стороны нагнетания, симметрично с противоположной стороной, от вентилятора отходят разделенные между собой на две части потоки воздуха - поток чистого воздуха с улицы в помещение и удаляемый из помещения на улицу загрязненный поток воздуха, при этом ось вентилятора расположена перпендикулярно к оси движения потоков воздуха, лопасти которого при вращении, поочередно касаясь приточного и вытяжного потоков, передают тепловую энергию от одного потока к другому, причем лопасти вентилятора выполнены из теплопроводящего материала, предпочтительно алюминия, или меди, или теплопроводящего пластика, или пластика с поверхностной металлизацией.
2. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что зазор между лопастями вентилятора и цилиндрического корпуса должен быть не более трех миллиметров.
3. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что в цилиндрическом корпусе установлен по меньшей мере один фильтр для очищения входящего с улицы потока воздуха.
4. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что в цилиндрическом корпусе установлен по меньшей мере один фильтр для очищения выходящего на улицу потока воздуха.
5. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один датчик давления.
6. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один датчик скорости воздушного потока.
7. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик углекислого газа.
8. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один датчик влажности.
9. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один теплообменник.
10. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры.
11. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит заслонки для регулировки и/или полного перекрытия воздушных потоков со стороны улицы и/или со стороны помещения.
12. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит электронную систему управления, которая управляет вентиляционным устройством в автоматическом режиме или по заданной программе.
13. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно на лицевой панели цилиндрического корпуса со стороны помещения содержит световую, и/или цифровую, и/или звуковую индикацию режима устройства, и/или индикацию температуры, и/или влажности, и/или времени, и/или потребленной энергии, и/или сохраненной энергии, и/или сервисной информации.
14. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что вентиляционное устройство выполнено с возможностью принимать информацию от компьютера и/или мобильных устройств.
15. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что вентиляционное устройство выполнено с возможностью передавать информацию на компьютер и/или мобильные устройства.
16. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрический нагреватель для оттаивания от наледи и сосулек.
17. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрический нагреватель для подогрева входящего с улицы воздуха.
18. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для размещения в наружной стене здания по п. 1, отличающееся тем, что вентиляционное устройство может входить в систему «УМНЫЙ ДОМ».
