Отопительно-вентиляционная система здания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Синяков Анатолий Леонидович(72) Автор Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Синяков Анатолий Леонидович(57) Отопительно-вентиляционная система здания, содержащая расположенные в цоколе здания две приточные венткамеры с установленными в них калориферами и приточными вентиляторами, размещенный в основной вытяжной шахте основной рекуперативный теплообменник, к распределительному коллектору теплого воздуха которого присоединены выходами расположенные в помещениях и оборудованные воздухозаборными отверстиями вытяжные воздуховоды, а к собирающему коллектору теплого воздуха присоединен входом вытяжной вентилятор, выход которого сообщен с наружной средой, с которой также сообщены входы выполненных из навесных панелей и расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений дополнительных теплообменников, выходы которых через теплообменные трубы основного рекуперативного теплообменника и через 16390 1 2012.10.30 калориферы присоединены ко входам приточных вентиляторов, к выходам которых подключены входами сообщенные воздуховыпускными отверстиями с помещениями приточные воздуховоды, примыкающие боковыми стенками к внутренним поверхностям наружных стен помещений, отличающаяся тем, что снабжена двумя дополнительными вытяжными и двумя приточными шахтами, которые оборудованы клапанами, в верхних торцах вытяжных воздуховодов выполнены отверстия, навесные панели дополнительных теплообменников выполнены в виде стеклопакетов, при этом дополнительные вытяжные шахты,оборудованные клапанами, установлены на крыше здания и к ним присоединены верхними торцами вытяжные воздуховоды, стеклопакеты установлены с зазорами и прикреплены к окрашенным в черный цвет наружным поверхностям наружных стен помещений, а приточные шахты, оборудованные клапанами, установлены около цоколя здания, входами сообщены с наружной средой, а выходами присоединены дополнительно ко входам калориферов системы. Предлагаемое техническое решение относится к прямоточным системам воздушного отопления помещений многоэтажных зданий. Известна конструкция прямоточной отопительно-вентиляционной системы помещений многоэтажного здания 1. Эта система содержит расположенный в подвале здания и сообщенный входом с наружной средой через калорифер и приточную шахту приточный вентилятор, к выходу которого через распределительный коллектор присоединены входы приточных воздуховодов,подающих свежий воздух в помещения расположенный на техническом этаже здания и сообщенный выходом с наружной средой через вытяжную шахту вытяжной вентилятор,ко входу которого присоединены выходами через собирающий коллектор вытяжные воздуховоды, сообщенные входами с помещениями. Известная система работает следующим образом. В холодный период года непрерывно работают приточный и вытяжной вентиляторы, при этом приточный вентилятор подает свежий воздух, предварительно подогретый в калорифере, в помещениях многоэтажного здания через распределительный коллектор и приточные воздуховоды, а вытяжной вентилятор удаляет загрязненный воздух из помещений в наружную среду при помощи вытяжных воздуховодов, собирающего коллектора и вытяжной шахты. К недостатку этой отопительно-вентиляционной системы следует отнести большие затраты тепловой мощности калорифера системы на поддержание нормируемой температуры в помещениях в отопительный период. Большие затраты тепловой мощности калорифера обусловлены большими потерями теплоты с вентиляционным загрязнением воздухом, который удаляется из помещений в наружную среду при помощи вытяжных воздуховодов через вытяжную шахту вытяжным вентилятором. Наиболее близкой к заявляемой конструкции системы является прямоточная отопительно-вентиляционная система помещений многоэтажного здания 2. Отопительно-вентиляционная система содержит расположенные в цоколе здания две приточные вентиляционные камеры с установленными в них калориферами и приточными вентиляторами, основной рекуперативный теплообменник, расположенный в основной вытяжной шахте, собирающий коллектор теплого воздуха которого сообщен через вытяжной вентилятор с наружной средой два дополнительных теплообменника, расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений приточные воздуховоды,оборудованные воздуховыпускными отверстиями, и вытяжные воздуховоды, оборудованные воздухозаборными отверстиями. Эта отопительно-вентиляционная система работает следующим образом. В холодный период года работают непрерывно приточные и вытяжной вентиляторы. При этом каждый приточный вентилятор забирает наружный воздух, протягивает его через дополнительный 2 16390 1 2012.10.30 теплообменник, основной теплообменник, калорифер и подает его в помещения через приточный воздуховод. При движении наружного воздуха по этому контуру он предварительно подогревается в дополнительном теплообменнике за счет теплого излучения солнца и теплоты, теряемой помещениями через наружные стены, а также в основном теплообменнике теплотой улавливаемого воздуха из помещений. При необходимости дополнительный нагрев предварительно нагретого воздуха в теплообменниках происходит в калорифере системы, после чего воздух приточным вентилятором подается через приточный воздуховод в помещения здания. В то же время вытяжной вентилятор забирает загрязненный воздух из помещения при помощи вытяжного воздуховода, протягивает его через межтрубное пространство основного теплообменника и выбрасывает в наружную среду. В основном теплообменнике при противоточном движении холодного и теплого воздуха происходит нагрев воздуха частью теплоты удаляемого воздуха из помещений. Благодаря предварительному подогреву холодного воздуха в основном и дополнительном теплообменниках снижаются затраты тепловой мощности калорифера на поддержание нормируемой температуры в помещениях, то есть система работает в режиме энергосбережения. В теплый период года система работает в режиме охлаждения воздуха в помещениях путем предварительного охлаждения наружного воздуха в калорифере артезианской холодной водой, при этом вытяжной вентилятор отключается и приточный вентилятор обеспечивает принудительную циркуляцию охлажденного воздуха через помещения с выбросом отработанного воздуха через межтрубное пространство основного теплообменника в атмосферу. К недостатку этой отопительно-вентиляционной системы следует отнести ее повышенные энергозатраты (тепловой и электрической энергии) на отопление и вентиляцию помещений здания. Повышенные затраты тепловой энергии калориферов в отопительный период обусловлены малой тепловой мощностью дополнительных теплообменников из-за выполнения навесных панелей, выполняющих роль преобразователей солнечного излучения в тепловую энергию, без защиты их внешних поверхностей от воздействия холодной воздушной среды. В результате этого не вся тепловая энергия панелей преобразователей солнечного излучения передается холодному воздуху, движущемуся в каналах дополнительных теплообменников. Повышенные затраты электрической энергии в теплый период обусловлены большим гидравлическим сопротивлением канал холодного воздуха - вход холодного воздуха в дополнительный теплообменник -движение по дополнительному теплообменнику - движение по трубам основного теплообменника - вход приточного вентилятора - движение по приточному воздуховоду канал теплого воздуха забор теплого воздуха через воздухозаборные отверстия - движение по вытяжному воздуховоду - движение по межтрубному пространству основного теплообменника - выброс в наружную среду. В теплый период года не работает вытяжной вентилятор и каждому электродвигателю приточных вентиляторов приходится преодолевать гидравлическое сопротивление, равное сумме гидравлических сопротивлений холодного и теплого каналов. Поэтому имеем повышенный расход электроэнергии при работе приточных вентиляторов в теплый период года. Кроме того, в теплый период при движении наружного воздуха по дополнительным теплообменникам происходит подогрев воздуха тепловым излучением солнца, поэтому требуется повышенный расход артезианской воды через калорифер для охлаждения воздуха перед подачей его в помещения. Это, опять таки, связано с дополнительной затратой электроэнергии на привод насоса, прокачивающего артезианскую воду через калорифер. Задачей предлагаемого изобретения отопительно-вентиляционной системы здания является снижение ее энергозатрат на отопление и вентиляцию помещений многоэтажного здания. Поставленная задача достигается тем, что отопительно-вентиляционная система здания, содержащая расположенные в цоколе здания две приточные венткамеры с установ 3 16390 1 2012.10.30 ленными в них калориферами и приточными вентиляторами, размещенный в основной вытяжной шахте основной рекуперативный теплообменник, к распределительному коллектору теплого воздуха которого присоединены выходами расположенные в помещениях и оборудованные воздухозаборными отверстиями вытяжные воздуховоды, а к собирающему коллектору теплого воздуха присоединен входом вытяжной вентилятор, выход которого сообщен с наружной средой, с которой также сообщены входы выполненных из навесных панелей и расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений дополнительных теплообменников, выходы которых через теплообменные трубы основного рекуперативного теплообменника и через калориферы присоединены ко входам приточных вентиляторов, к выходам которых подключены входами сообщенные воздуховыпускными отверстиями с помещением приточные воздуховоды, примыкающие боковыми стенками к внутренним поверхностям наружных стен помещений, согласно изобретению, снабжена двумя дополнительными вытяжными и двумя приточными шахтами, которые оборудованы клапанами, в верхних торцах вытяжных воздуховодов выполнены отверстия, навесные панели дополнительных теплообменников выполнены в виде стеклопакетов, при этом дополнительные вытяжные шахты, оборудованные клапанами,установлены на крыше здания и к ним присоединены верхними торцами вытяжные воздуховоды, стеклопакеты установлены с зазорами и прикреплены к окрашенным в черный цвет наружным поверхностям наружных стен помещений, а приточные шахты, оборудованные клапанами, установлены около цоколя здания, входами сообщены с наружной средой, а выходами присоединены дополнительно ко входам калориферов системы. На фигуре изображена схема заявляемой отопительно-вентиляционной системы здания. Отопительно-вентиляционная система здания содержит расположенные в цоколе здания две приточные венткамеры 1, 2 с установленными в них калориферами 3, 4 и приточными вентиляторами 5, 6, размещенный в основной вытяжной шахте 7 основной с теплообменными трубами 8 рекуперативный теплообменник, к распределительному коллектору 10 теплого воздуха которого присоединены входами расположенные в помещениях 11, 12 оборудованные воздухозаборными отверстиями 13 вытяжные воздуховоды 14, 15,а к собирающему коллектору 16 теплого воздуха основного теплообменника присоединены входом вытяжной вентилятор 17, выход которого сообщен с наружной средой, с которой также сообщены входы 18, 19 выполненных их навесных панелей 20, 21 и расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений 11, 12 дополнительных теплообменников 22, 23, выходы 24, 25 которых через теплообменные трубы 8, 9 основного теплообменника и через калориферы 3, 4 присоединены ко входам приточных вентиляторов 5, 6, к выходам которых подключены входами сообщенные воздуховыпускными отверстиями 26 с помещениями 11, 12 приточные воздуховоды 27, 28. Для снижения энергозатрат на отопление и вентиляцию помещений 11, 12 система снабжена двумя 29, 30 дополнительными вытяжными и двумя 31, 32 приточными шахтами, которые оборудованы клапанами соответственно 33, 34, 35, 36, а в верхних торцах вытяжных воздуховодов 14, 15 сделаны отверстия 37, 38 и навесные панели 20, 21 дополнительных теплообменников 22, 23 выполнены в виде стеклопакетов 39, 40, при этом дополнительные вытяжные шахты 29, 30 установлены на крыше 41 здания и к ним присоединены верхними торцами вытяжные воздуховоды 14, 15 стеклопакеты 39, 40 установлены с зазорами и прикреплены к окрашенным в черный цвет наружным поверхностям наружных стен помещений 11, 12, а приточные шахты 31, 32 установлены около цоколя здания и входами сообщены с наружной средой, а выходами при помощи воздуховодов 42, 43 присоединены дополнительно ко входам калориферов 3, 4. Заявляемая отопительно-вентиляционная система работает следующим образом. В отопительный период клапаны 33, 34, 35 шахт 29, 30, 31, 32 закрыты, непрерывно работают приточные 5, 6 и вытяжной 17 вентиляторы. Приточные вентиляторы 5, 6 забирают наружный воздух через входы 18, 19 дополнительных теплообменников 22, 23, протягивают его по дополнительным теплообменникам 22, 23, теплообменным трубам 8, 9 основ 4 16390 1 2012.10.30 ного теплообменника, калориферы 3, 4 и подают его в помещения 11, 12 через приточные воздуховоды 27, 28. В это время вытяжной вентилятор 17 забирает загрязненный воздух из помещения 11,12 при помощи вытяжных воздуховодов 14, 15, протягивает его через межтрубное пространство основного теплообменника и выбрасывает его в наружную среду. При движении холодного воздуха по дополнительным теплообменникам 22, 23 он существенно подогревается тепловым излучением солнца благодаря выполнению теплообменников 22, 23 из навесных стеклопакетов 39, 40, а также теплотой удаляемого воздуха из помещений при противоточном движении теплого и холодного воздуха в основном теплообменнике. При необходимости дополнительный нагрев проточного воздуха осуществляется калориферами 3, 4. Выполнение дополнительных теплообменников 22, 23 из стеклопакетов 39, 40 позволяет более эффективно использовать тепловое излучение солнца для предварительного нагрева холодного воздуха, в результате чего снижается тепловая мощность калориферов на отопление помещений, то есть система работает более эффективно. В теплый период клапаны 33, 34, 35, 36 шахт 29, 30, 31, 32 открыты и работают только приточные вентиляторы 5, 6. В этом случае наружный воздух на входы вентиляторов поступает через приточные шахты 31, 32, присоединительные воздуховоды 42, 43. Калориферы 3, 4, минуя основной и дополнительный теплообменники, и вентиляторы 5, 6 подают свежий наружный воздух в помещения через приточные воздуховоды 27, 28. Под действием давления воздуха, подаваемого вентиляторами 5, 6 в помещения, загрязненный воздух их помещений через отверстия 13 поступает в вытяжные воздуховоды 14, 15 и через дополнительные вытяжные шахты 29, 30 при открытиях клапанах 33, 34 поступает в наружную среду, минуя основной теплообменник. В результате этого уменьшаются затраты электроэнергии, потребляемой электродвигателями вентиляторов 5, 6 на вентиляцию помещений в теплое время. В летний период система может работать в режиме охлаждения воздуха, подаваемого приточными вентиляторами 5, 6 в помещения 11, 12, при подаче в калориферы 3, 4 артезианской холодной воды, при этом вентиляторы 5, 6 обеспечивают циркуляцию охлажденного воздуха через помещения с выбросом отработанного воздуха через дополнительные вытяжные шахты 29, 30. Так как на входы вентиляторов 5, 6 поступает наружный воздух,минуя основной и дополнительный теплообменники, то требуется меньший расход артезианской воды через калориферы 3, 4 для охлаждения наружного воздуха, то есть в этом случае экономится электроэнергия на привод насосов артезианской воды. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой отопительно-вентиляционной системы происходит достижение поставленной технической задачи снижение энергозатрат на отопление и вентиляцию помещений здания путем повышения тепловой мощности дополнительных теплообменников в холодный период и уменьшения гидравлического сопротивления каналов приточного и вытяжного воздуха в теплый период за счет оборудования системы двумя дополнительными вытяжными и двумя приточными шахтами, которые оборудованы клапанами выполнение отверстий в торцах вытяжных воздуховодов и навесных панелей дополнительных теплообменников в виде стеклопакетов и соответствующего включения дополнительного оборудования в существующую систему отопления и вентиляции здания. Источники информации 1. Драганов Б.Х. Применение теплоты в сельском хозяйстве.Киев Вища школа,1990. - С. 79-80. 2. Патент 1134, МПК 24 7/00, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5