Отопительно-вентиляционная система производственного помещения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Цубанова Ирина Александровна Цубанов Игорь Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Отопительно-вентиляционная система производственного помещения, содержащая рекуперативный теплообменник, оборудованный распределительными и собирающими коллекторами соответственно для теплого и холодного воздуха, распределительные воздуховоды, расположенные в помещении и подключенные через магистральный воздуховод к выходу приточного вентилятора, вход которого через калорифер присоединен к собирающему коллектору холодного воздуха теплообменника, к распределительному и собирающему коллекторам теплого воздуха которого присоединены соответственно вытяжной воздуховод, расположенный в помещении, и вход вытяжного вентилятора, выход которого сообщен с наружной средой помещения, отличающаяся тем, что она снабжена тепловым насосом, при этом испаритель и конденсатор теплового насоса расположены в собирающих коллекторах соответственно теплого и холодного воздуха теплообменника.(56) 1. Герасимович Л. С. и др. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Мн. Ураджай, 1993. - С. 243. 2. Методические указания по применению автоматизированных теплообменных систем вентиляции с теплообменниками ТСН. - Мн., 1976 (Госстрой БССР). - С. 17-21. 45332008.08.30 Предлагаемое техническое решение относится к отопительно-вентиляционным системам производственных помещений характеризующихся поступлением в воздушную среду теплоты и вредных газов от технологических процессов. Известна конструкция отопительно-вентиляционной системы производственного помещения для содержания животных 1. Известная отопительно-вентиляционная система содержит основной и два зональных калорифера, приточный вентилятор и четыре распределительных воздуховода приточного воздуха, расположенные в помещении, которое оборудовано вытяжными шахтами. При этом два центральных и два распределительных воздуховода, расположенные около продольных стен помещения, присоединены соответственно непосредственно и через зональные калориферы к магистральному воздуховоду,который присоединен к выходу приточного вентилятора, вход которого через основной калорифер сообщен с наружной средой помещения. Работает известная отопительно-вентиляционная система следующим образом. При подключении электродвигателя приточного вентилятора к электросети вентилятор начинает подавать непрерывно свежий приточный воздух в помещение через распределительные воздуховоды, который впитывает в себя паро-газовые выделения от технологического процесса и удаляется в наружную среду через вытяжные шахты. В холодный период года приточный вентилятор подает в помещение воздух предварительно подогретый в основном калорифере через два центральных воздуховода, а также через два распределительных воздуховода после дополнительного нагрева воздуха в зональных калориферах. Недостатками известной отопительно-вентиляционной системы является сложность конструкции и большое потребление тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения в холодный период года. Сложность конструкции обусловлена наличием зональных калориферов, а большое потребление тепловой энергии - большими потерями теплоты с вентиляционным воздухом, поступающим в наружную среду через вытяжные шахты помещения. Наиболее близкой к заявляемой конструкции отопительно-вентиляционной системы является отопительно-вентиляционная система производственного помещения, содержащая теплообменник-утилизатор, оборудованный распределительными и собирающими коллекторами для теплого и холодного воздуха и обеспечивающий предварительный подогрев приточного воздуха за счет теплоты удаляемого воздуха из помещения, калорифер,приточный и вытяжной вентиляторы, распределительные и вытяжной воздуховоды, расположенные в помещении 2. Недостатком этой отопительно-вентиляционной системы является большое потребление тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения в холодный период года. Большое потребление системой тепловой энергии обусловлено тем, что теплообменник-утилизатор при расчетно-отопительной температуре наружного воздуха и нормируемой температуре воздушной среды производственного помещения использует для подогрева приточного воздуха всего 30-40 теплоты, содержащейся в удаляемом из помещения воздухе. Кроме этого, тепловая мощность теплообменника-утилизатора уменьшается с повышением температуры наружного воздуха, так как уменьшается температурный напор в теплообменнике и поэтому нормируемая температура воздушной среды помещения обеспечивается работой калорифера, что приводит к большому расходу теплоты за отопительный период. Задачей предлагаемой полезной модели является снижение потребления тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды производственного помещения в холодный период года. Задача решается тем, что отопительно-вентиляционная система производственного помещения, содержащая рекуперативный теплообменник, оборудованный распределительными и собирающими коллекторами соответственно для теплого и холодного возду 2 45332008.08.30 ха, распределительные воздуховоды, расположенные в помещении и подключенные через магистральный воздуховод к выходу приточного вентилятора, вход которого через калорифер присоединен к собирающему коллектору холодного воздуха теплообменника, к распределительному и собирающему коллекторам теплого воздуха которого присоединены соответственно вытяжной воздуховод, расположенный в помещении, и вход вытяжного вентилятора, выход которого сообщен с наружной средой помещения, снабжена тепловым насосом, при этом испаритель и конденсатор теплового насоса расположены в собирающих коллекторах соответственно теплого и холодного воздуха теплообменника. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется функциональной схемой отопительно-вентиляционной системы производственного помещения, фигура. Отопительно-вентиляционная система содержит рекуперативный теплообменник 1,оборудованный распределительными 2, 3 и собирающими 4, 5 коллекторами соответственно для теплого и холодного воздуха калорифер 6 приточный и вытяжной вентиляторы 7, 8 распределительные и вытяжной воздуховоды 9, 10, расположенные в помещении 11. Для снижения потребления тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения в холодный период года отопительно-вентиляционная система снабжена тепловым насосом, содержащим испаритель 12, компрессор 13 с приводным электродвигателем 14, конденсатор 15 и термовентиль 16. Распределительные воздуховоды 9 присоединены через магистральный воздуховод к выходу приточного вентилятора 7, вход которого через калорифер 6 присоединен к собирающему коллектору 5 холодного воздуха теплообменника 1 к распределительному 2 и собирающему 4 коллекторам теплого воздуха которого присоединены соответственно вытяжной воздуховод 10 и вход вытяжного вентилятора 8, выход которого сообщен с наружной средой помещения, при этом испаритель 12 и конденсатор 15 теплового насоса расположены в собирающих коллекторах 4, 5 соответственно теплого и холодного воздуха теплообменника. Работает заявляемая отопительно-вентиляционная система следующим образом. В холодный период года работают тепловой насос и непрерывно приточный и вытяжной вентиляторы 7 и 8, при этом приточный вентилятор 7 протягивает холодный воздух через теплообменник 1, конденсатор 15 теплового насоса, калорифер 6 и подает его в воздушную среду помещения 11 через распределительные воздуховоды 9, а вытяжной вентилятор 8 удаляет теплый загазованный воздух из помещения через вытяжной воздуховод 10,теплообменник 1, испаритель 12 теплового насоса и выбрасывает его в наружную среду. При движении теплого и холодного воздуха по соответствующим каналам рекуперативного теплообменника 1 осуществляется предварительный подогрев холодного воздуха частью теплоты (3040 ), содержащийся в теплом воздухе, при этом теплый воздух охлаждается при расчетно-отопительной температуре наружного воздуха - 25 С до 42 С,а холодный нагревается с температуры - 25 С до - 10 2 С в зависимости от расходов воздуха через теплообменник 1, нормируемой температуры воздушной среды помещения,теплопоступлений в воздушную среду помещения и теплопотерь через наружные ограждения помещения. Дополнительный подогрев холодного воздуха после предварительного подогрева в теплообменнике 1 осуществляется тепловым насосом, который дополнительно утилизирует теплоту теплого воздуха после его охлаждения в теплообменнике 1 при помощи испарителя 12 и конденсатора 15, при этом температура теплого воздуха понижается с 42 С до 0- 2 С, а эффективность использования теплоты воздуха, удаляемого из помещения для подогрева приточного, увеличивается на 1015 и достигает 4050 . Если температура воздушной среды помещения понижается несмотря на подогрев холодного воздуха в теплообменнике 1 и в тепловом насосе, то дополнительный нагрев холодного воздуха осуществляют калорифером 6. 3 45332008.08.30 С повышением температуры наружного воздуха тепловая мощность теплообменника 1 уменьшается, так как уменьшается температурный напор в теплообменнике, но это уменьшение мощности теплообменника частично или полностью компенсируется утилизацией теплоты теплого воздуха после теплообменника тепловым насосом. Теплоносителем в тепловом насосе является хладон с температурой кипения - 15 С,который находится в жидком состоянии в испарителе 12. Под действием теплоты теплого воздуха с выхода теплообменника 1 хладон в испарителе 12 закипает и его пары поступают в компрессор 13, приводимый в работу электродвигателем 14. На выходе компрессора пары хладона имеют высокое давление, температуру около 60 С и поступают в конденсатор 15, где конденсируются, отдавая теплоту холодному воздуху после подогрева его в теплообменнике 1. Из конденсатора 15 жидкий хладон высокого давления с температурой около 60 С проходит через термовентиль 16, благодаря которому давление жидкого фреона редко понижается и понижается его температура до - 20 С. При этом жидкий хладон поступает в испаритель 12, после чего процесс отбора теплоты от теплого воздуха после теплообменника 1 и передачи ее холодному воздуху после предварительного подогрева его в теплообменнике 1 повторяется. Эффективность работы теплового насоса состоит в том, что при мощности электродвигателя компрессора в 1 кВт утилизируется 34 кВт теплоты от удаляемого из помещения воздуха. Таким образом, заявляемая конструкция отопительно-вентиляционной системы производственного помещения позволяет более полно (до 4050 ) использовать теплоту воздуха, удаляемого из помещения, для предварительного подогрева холодного воздуха,подаваемого в помещение, в результате чего снижается потребление системой тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения за отопительный период. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4