Способ теплоснабжения воздушной тепловой завесы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к тепловым завесам. Устройство и способ теплоснабжения воздушной тепловой завесы реализует тепловую обработку тепловым насосом воздуха, нагнетаемого в обслуживаемый завесой дверной или иной проем. В холодное время года нагнетаемый в проем воздух нагревается тепловым насосом, использующим в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала воздух, отходящий наружу от завесы проема, при этом забор воздуха для испарителей теплового насоса осуществляют сразу за пределами проема с наружной стороны и над ним. В жаркое время года тепловой насос реверсируют в режим охлаждения, и в обслуживаемый проем нагнетается охлажденный воздух, а отвод сбросной теплоты от теплового насоса осуществляют воздухом, отходящим от проема наружу и забираемым сразу с наружной стороны за пределами проема. Техническим результатом является утилизация тепловой энергии отходящего от тепловой завесы нагретого воздуха. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплоснабжения в строительстве, в частности теплоснабжения устройств, предотвращающих потери тепловой энергии помещений через дверные проемы.

В существующей практике широко известны воздушные тепловые завесы в наружных дверных проемах, теплоснабжение которых осуществляется традиционным способом: от центрального источника теплоснабжения, с помощью газовых горелок, а в удаленных от центрального теплоснабжения и газификации местах - с помощью электрических воздухонагревателей.

Недостатком таких решений является низкая энергетическая эффективность.

Известен способ теплоснабжения воздушных тепловых завес фирмы THERMOSCREENS с применением тепловых насосов, утилизирующих теплоту атмосферного воздуха с помощью наружного блока теплового насоса, что позволяет снизить потребление электроэнергии по сравнению с электрическими тепловыми завесами в три - четыре раза (см. https://www.mitsubishi.ru/files/HeatPumpsCatalogue2013_2.pdf, стр. 14 и приложение).

Известно техническое решение по патенту CN 202835654 U, также предусматривающее нагрев воздуха в воздушной тепловой завесе с помощью теплового насоса, утилизирующего теплоту атмосферного воздуха.

Недостатком такого способа является погодная и сезонная нестабильность температуры атмосферного воздуха, что влечет за собой, при понижении его температуры, снижение энергетической эффективности системы.

Предлагается способ теплоснабжения воздушной тепловой завесы дверного проема с использованием теплового насоса, утилизирующего тепловую энергию отходящего от тепловой завесы нагретого воздуха. Для этой цели забор воздуха для утилизации его теплоты осуществляют таким образом, чтобы он представлял собой смесь воздуха снаружи защищаемого завесой проема и нагретого в тепловой завесе воздуха, например непосредственно вблизи завесы с наружной стороны, а при выходе дверного проема в неотапливаемое помещение - из прилегающей к проему части этого помещения, при этом сброс охлажденного утилизацией воздуха осуществляют на удаленном расстоянии, исключающим его подсос в тепловую завесу.

Суть способа заключается в том, что струя воздуха завесы, нагретого тепловым насосом и направляемая вдоль дверного проема, теряя скорость, растекается, часть теплого воздушного потока снаружи смешивается с холодным воздухом, подогревая его, и подхватывается теплообменником-утилизатором, откуда его теплота направляется в тепловой насос и далее в тепловую завесу.

Кроме того, при утилизации в испарителях теплового насоса воздух можно охлаждать ниже точки росы, а образовавшийся конденсат дополнительно подогревать в фор-конденсаторе теплового насоса и использовать в системе горячего водоснабжения здания или сооружения.

В жаркий период тепловой насос реверсируется, конденсатор превращается в испаритель и в тепловую завесу подается охлажденный фреон, а нагретый сбрасывает теплоту через теплообменник-утилизатор, превратившийся в конденсатор, в зону отходящего охлажденного воздуха тепловой завесы, что повышает эффективность работы теплового насоса.

Устройство для реализации способа приведено на рисунке фиг. 1.

С внутренней стороны над дверным проемом 1 установлена воздушная тепловая завеса 2, содержащая конденсатор теплового насоса 3, например, в виде оребренных трубок, а с другой стороны дверного проема 1 над ним установлен теплообменник-утилизатор 4, содержащий всасывающий вентилятор 5 и испаритель теплового насоса 6, например, также в виде оребренных трубок, и компрессорный блок 7 теплового насоса.

Теплый воздух, пересекший дверной проем 1, растекается и снаружи, как более теплый, поднимается вверх в среде более холодного воздуха, где подхватывается вентилятором 5 теплообменника-утилизатора 4, снабженного испарителем 6, в котором происходит испарение фреона, поступающего затем в компрессор 7 теплового насоса, откуда поступает в конденсатор 3 тепловой завесы 2. Охлажденный в теплообменнике-утилизаторе 4 воздух отводится воздуховодом в сторону от дверного проема.

В жаркий период года производится реверсирование теплового насоса, в результате чего в тепловую завесу подается холодный фреон, охлаждающий воздушный поток, а сброс теплоты горячего фреона осуществляется через теплообменник-утилизатор.

При выходе дверного проема в неотапливаемый тамбур или иное неотапливаемое помещение (например, характерный выход из метро в подземный переход) теплообменник-утилизатор размещается в удобном месте вблизи дверного проема, а забор воздуха производится из припотолочной части неотапливаемого помещения, как показано на рисунке фиг. 2.

С внутренней стороны над дверным проемом 1 установлена воздушная тепловая завеса 2, содержащая конденсатор теплового насоса 3. Дверной проем выходит в неотапливаемое помещение 8, в котором вблизи дверного проема 1 в удобном месте расположен теплообменник-утилизатор 4, содержащий всасывающий вентилятор 5 и испаритель теплового насоса 6, соединенный (или объединенный) с компрессорным блоком 7. Теплообменник-утилизатор 4 соединен с припотолочным пространством приточным воздуховодом 9, а с наружной средой - воздуховодом 10. Компрессорный блок 7 фреонопроводом 11 соединен с конденсатором 3 тепловой завесы 2.

Устройство работает следующим образом. Нагретый воздух из тепловой завесы 2, пересекший дверной проем 1, растекается и в неотапливаемом помещении 8, как более легкий, поднимется в припотолочную часть, где через приточный воздуховод 9 засасывается всасывающим вентилятором 5 в теплообменник-утилизатор 4, в котором испаряет фреон в испарителе теплового насоса 6, и затем удаляется через воздуховод 10 наружу. Испарившийся фреон поступает в компрессорный блок 7, откуда через фреонопровод 11 подается в конденсатор теплового насоса 3 и нагревает воздух в тепловой завесе 2.

Предлагаемые способ и устройства позволяют стабилизировать и повысить температуру воздуха, подаваемого в утилизатор, и, как следствие, повысить энергетическую эффективность всего устройства.

1. Способ теплоснабжения воздушной тепловой завесы, включающий тепловую обработку тепловым насосом воздуха, нагнетаемого в обслуживаемый завесой дверной или иной проем, отличающийся тем, что в холодное время года нагнетаемый в проем воздух нагревается тепловым насосом, использующим в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала воздух, отходящий наружу от завесы проема, при этом забор воздуха для испарителей теплового насоса осуществляют сразу за пределами проема с наружной стороны и над ним, а в жаркое время года тепловой насос реверсируют в режим охлаждения, и в обслуживаемый проем нагнетается охлажденный воздух, а отвод сбросной теплоты от теплового насоса осуществляют воздухом, отходящим от проема наружу и забираемым сразу с наружной стороны за пределами проема.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для воздушных тепловых завес, обслуживающих проемы, не имеющие непосредственного выхода на улицу, например в тамбур или в подземный пешеходный переход из вестибюля метрополитена, в холодное время года, забор воздуха для испарителей теплового насоса осуществляют снаружи и вблизи обслуживаемого завесой проема под потолком тамбура или подземного перехода, при этом выброс охлажденного в испарителе воздуха осуществляют на расстоянии от проема, исключающем обратный подсос охлажденного испарителем теплового насоса воздуха, а в жаркое время года тепловой насос реверсируется в режим охлаждения, и в обслуживаемый проем нагнетается охлажденный воздух, а отвод сбросной теплоты от конденсатора теплового насоса осуществляется наружу, в тамбур или подземный переход на расстоянии от проема, исключающем обратный подсос нагретого конденсатором теплового насоса воздуха.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в испарителях теплового насоса воздух охлаждают ниже точки росы, а образовавшийся конденсат дополнительно подогревают в фор-конденсаторе и используют в системе горячего водоснабжения здания или сооружения.

4. Устройство тепловой завесы, осуществляющее способ по п. 1, включающее конденсатор теплового насоса, подогревающий воздух, нагнетаемый в тепловую завесу дверного или иного проема, и наружный блок с испарителем и компрессором, отличающееся тем, что испаритель расположен снаружи сразу за дверным проемом и над ним.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что для проема, не имеющего непосредственного выхода на улицу, например в тамбур или в подземный переход из вестибюля метрополитена, в холодное время года, приемное отверстие воздуховода для забора воздуха к испарителям теплового насоса расположено под потолком тамбура или подземного перехода в зоне проема, а воздуховод выброса охлажденного в испарителях воздуха отведен наружу или на расстояние от проема, исключающее обратный подсос охлажденного воздуха к испарителю.