Установка для вентиляции и кондиционирования воздуха

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА(71) Заявитель Общество с ограниченной ответственностью Завод Индустрия Климата(72) Авторы Евдокимов Андрей Владимирович Галюжин Даниил Сергеевич Галюжин Сергей Данилович(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Завод Индустрия Климата(57) 1. Установка для вентиляции и кондиционирования воздуха, включающая приточный и вытяжной вентиляторы, воздушный фильтр, тепловую машину, рекуператор и воздуховоды, причем компрессор и конденсатор тепловой машины установлены в приточном воздуховоде, а испаритель тепловой машины установлен в вытяжном воздуховоде, отличающаяся тем, что тепловая машина установки содержит дополнительный испаритель,установленный параллельно испарителю, и два терморегулирующих вентиля, параллельно соединенные с входом компрессора тепловой машины через обратные клапаны, а выход компрессора через конденсатор, ресивер и фильтр для очистки хладагента соединен с входом трехходового вентиля, причем каждый из двух выходов трехходового вентиля связан через терморегулирующий вентиль с соответствующим испарителем. 102372014.08.30 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный испаритель установлен перед рекуператором в приточном воздуховоде, а испаритель - в вытяжном воздуховоде после рекуператора.(56) 1. Патент Российской Федерации 2328660 С 1, МПК 24 12/00, 2006. 2.установки кондиционирования воздуха. Технический каталог, 2009. - С. 10. Полезная модель относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха помещений, к которым предъявляются требования по поддержанию низкой влажности воздуха. Известна установка для вентиляции и кондиционирования воздуха, содержащая приточный и вытяжной вентиляторы, воздушный фильтр, рекуператор и воздуховоды 1. Однако данная установка не содержит элементов, позволяющих осушать приточный воздух. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является установка для вентиляции и кондиционирования воздуха, включающая приточный и вытяжной вентиляторы, воздушный фильтр, тепловую машину, рекуператор и воздуховоды, причем компрессор и конденсатор тепловой машины установлены в приточном воздуховоде, а испаритель тепловой машины установлен в вытяжном воздуховоде 2. Однако в данной установке утилизации тепла удаляемого воздуха при осушке приточного воздуха практически не происходит, так как испаритель тепловой машины при этом переключается в режим конденсатора, а конденсатор - в режим испарителя. При этом тепло, переданное в рекуператоре от удаляемого воздуха к приточному, с помощью тепловой машины передается опять удаляемому воздуху, который после рекуператора продувается через конденсатор тепловой машины. В основу полезной модели положена задача создания установки для вентиляции и кондиционирования воздуха, позволяющей повысить эффективность утилизации тепла удаляемого воздуха и снизить энергозатраты на подогрев приточного воздуха. Указанная задача достигается тем, что установка для вентиляции и кондиционирования воздуха, включающая приточный и вытяжной вентиляторы, воздушный фильтр, тепловую машину, рекуператор и воздуховоды, причем компрессор и конденсатор тепловой машины установлены в приточном воздуховоде, а испаритель тепловой машины установлен в вытяжном воздуховоде, согласно полезной модели, отличается тем, что тепловая машина установки содержит дополнительный испаритель, установленный параллельно испарителю, и два терморегулирующих вентиля, параллельно соединенные с входом компрессора тепловой машины через обратные клапаны, а выход компрессора через конденсатор, ресивер и фильтр для очистки хладагента соединен с входом трехходового вентиля,причем каждый из двух выходов трехходового вентиля связан через терморегулирующий вентиль с соответствующим испарителем. Дополнительный испаритель установлен перед рекуператором в приточном воздуховоде, а испаритель - в вытяжном воздуховоде после рекуператора. Во многих помещениях (бассейнах, цехах синтеза лекарств и т.д.) необходимо поддерживать низкую влажность воздуха. Поэтому, как правило, необходима осушка приточного воздуха, которая производится путем охлаждения приточного воздуха ниже температуры точки росы и улавливания образовавшихся в результате конденсации капель воды. В известной установке охлаждение приточного воздуха производится после продувки его через рекуператор, а затем через испаритель тепловой машины. В этом случае эффективность рекуперативного теплообмена между удаляемым и приточным воздухом 2 102372014.08.30 сводится к нулю, так как нагретый в рекуператоре приточный воздух необходимо охладить. Удаляемый воздух продувают через конденсатор тепловой машины. При этом удаляемый воздух нагревается, а тепловая энергия, переданная ранее в рекуператоре от удаляемого воздуха к приточному, выбрасывается в атмосферу, т.е. в такой установке в режиме осушки приточного воздуха утилизации тепла не происходит. Это связано с особенностями принципа действия реверсивной тепловой машины. Чаще всего после удаления влаги приточный воздух снова нагревают для поддержания требуемой температуры в помещении, для чего нужны дополнительные затраты энергии. При переключении из режима осушки в режим теплового насоса (испаритель и конденсатор меняются местами) удаляемый воздух после рекуператора продувается через испаритель, отдавая оставшуюся тепловую энергию после рекуперации хладагенту тепловой машины. Эта энергия передается приточному воздуху при продувке его через конденсатор. Таким образом, передача тепловой энергии от удаляемого воздуха к приточному в рекуператоре происходит только при работе тепловой машины в режиме теплового насоса. В известной установке переключение тепловой машины в режим теплового насоса производится путем реверсирования, т.е. испаритель начинает работать в режиме конденсатора, а конденсатор - в режиме испарителя. Переходный процесс при реверсировании достаточно длителен и зачастую сопровождается подачей хладагента с наличием капель конденсата на вход компрессора, что в конечном итоге приводит к повышенному износу компрессора, а иногда и к его поломке. Это связано с тем, что в начальный момент после реверса жидкий хладагент с выхода конденсатора, который стал испарителем, поступает на вход компрессора. Это происходит до тех пор, пока конденсатор не выйдет на режим работы испарителя. Поэтому такие переключения производят достаточно редко (несколько раз в год). Реверсирование тепловой машины, например, при вентиляции и кондиционировании воздуха в плавательном бассейне во время соревнований может происходить несколько раз в день. В результате долговечность компрессора будет снижаться. В заявляемой установке испарители тепловой машины работают в различных режимах в режиме осушки приточного воздуха и режиме теплового насоса. Поэтому необходимо два терморегулирующих вентиля, поскольку настройки на режимы различны. Как отмечалось выше, при использовании двух испарителей, включаемых попеременно и соединенных параллельно с входом компрессора тепловой машины, необходимо, чтобы парообразный хладагент с выхода каждого испарителя поступал только на вход компрессора. С этой целью на выходе каждого испарителя установлен обратный клапан, который не позволяет хладагенту поступать в другой испаритель, а только на вход компрессора. Для подключения соответствующего испарителя к компрессору служит трехходовой вентиль. Он установлен на выходе компрессора после конденсатора, ресивера и фильтра,т.к. при установке конденсатора, ресивера и фильтра после трехходового вентиля необходимо увеличить их количество вдвое. Это ведет к усложнению конструкции. Расположение дополнительного испарителя перед рекуператором в приточном воздуховоде позволяет произвести осушку приточного воздуха до процесса утилизации тепла. Размещение испарителя в вытяжном воздуховоде после рекуператора позволяет утилизировать тепло удаляемого воздуха, оставшееся после прохождения рекуператора. В заявляемой установке при осушке приточного воздуха охлаждение его производится перед рекуперацией путем продувки через дополнительный испаритель тепловой машины. После удаления влаги приточный воздух продувается через рекуператор, где получает тепловую энергию от удаляемого воздуха. Затем приточный воздух продувается через конденсатор тепловой машины, где ему опять передается тепловая энергия, отобранная от удаляемого воздуха после рекуператора. При таком способе в режиме осушки приточного воздуха существенно уменьшаются энергозатраты для вентиляции и кондиционирования воздуха. Реверсирования тепловой машины не происходит, только производится поочередное подключение одного из двух испарителей, на выходе которых хладагент всегда в парообразном состоянии. Конденсатор при этом не становится испарителем, и на вход 3 102372014.08.30 компрессора всегда поступает хладагент от одного из испарителей в парообразном состоянии. Сущность полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 показана схема установки для вентиляции и кондиционирования воздуха, на фиг. 2 - положение трехходового вентиля при включении испарителя, а на фиг. 3 - положение трехходового вентиля при включении дополнительного испарителя тепловой машины. Установка содержит приточный воздуховод 1 (фиг. 1), вытяжной воздуховод 2, приточный вентилятор 3, вытяжной вентилятор 4, рекуператор 5, воздушный фильтр 6, каплеуловитель 7, нагреватель 8 и тепловую машину. Тепловая машина состоит из компрессора 9,конденсатора 10, ресивера 11, фильтра для очистки хладагента 12, трехходового вентиля 13,дополнительного испарителя 14, испарителя 15, двух терморегулирующих вентилей 16 и 17 и двух обратных клапанов 18 и 19. Дополнительный испаритель 14 может быть установлен в приточном воздуховоде 1 перед рекуператором 5 (по ходу движения приточного воздуха) и через обратный клапан 18 соединен с входом компрессора 9. Испаритель 15 может быть установлен в вытяжном воздуховоде 2 после рекуператора 5 и через обратный клапан 19 соединен с входом компрессора 9. Дополнительный испаритель 14 и испаритель 15 установлены параллельно по отношению к компрессору 9. Установка работает следующим образом. В режиме осушки приточного воздуха трехходовой вентиль 13 устанавливается в положение А (фиг. 2). При этом хладагент в жидком состоянии с выхода конденсатора 10 (фиг. 1) через ресивер 11 и фильтр для очистки хладагента 12, трехходовой вентиль 13 поступает в терморегулирующий вентиль 16, где давление хладагента резко снижается и он из жидкости начинает превращаться в пар. Затем хладагент поступает в испаритель 14, где завершается процесс преобразования хладагента из жидкого состояния в парообразное. Далее парообразный хладагент через обратный клапан 18 поступает на вход компрессора 9. Приточный воздух вначале продувается через воздушный фильтр 6, где происходит его очистка от твердых частиц, затем через испаритель 14 и каплеуловитель 7. Проходя через дополнительный испаритель 14, приточный воздух охлаждается ниже температуры точки росы, и в нем образуются капли влаги, которые задерживаются в каплеуловителе 7,а осушенный воздух поступает в рекуператор 5, например пластинчатый перекрестноточный, как показано на фиг. 1. В рекуператоре 5 происходит теплообмен между удаляемым воздухом, который также продувается через данный рекуператор, и приточным воздухом. В результате приточный воздух нагревается. Затем приточный воздух обдувает компрессор 9 и проходит через конденсатор 10, где также дополнительно нагревается. При этом при продувке приточного воздуха через конденсатор 10 энергия, затраченная на охлаждение приточного воздуха, за вычетом потерь тепловой энергии из-за теплообмена установки с окружающей средой, возвращается приточному воздуху. Далее приточный воздух продувается через нагреватель 8, где при необходимости еще подогревается. Окончательно приточный воздух, доведенный до необходимой кондиции, вентилятором 3 подается в помещение. Чаще всего режим осушки необходим в летний и в переходный периоды, когда абсолютная влажность атмосферного воздуха достаточно высокая и по этому показателю подаваемый в помещение воздух не удовлетворяет санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям. Удаляемый воздух вентилятором 4 продувается через рекуператор 5 и испаритель 15,который отключен, и выбрасывается в атмосферу. Когда не требуется осушка приточного воздуха, с помощью трехходового вентиля 13 тепловая машина переключается в режим теплового насоса путем переключения трехходового вентиля 13 в положение Б (фиг. 3), т.е. подключается испаритель 15 (фиг. 1), а дополнительный испаритель 14 отключается. При этом удаляемый воздух вначале отдает свою тепловую энергию приточному воздуху в рекуператоре 5, а затем хладагенту при продувке через испаритель 15. Приточный воздух после подогрева в рекуператоре 5 до 4 102372014.08.30 полнительно подогревается в конденсаторе 10. При необходимости приточный воздух далее подогревается нагревателем 8. Режим теплового насоса применяется в зимний период, а также поздней осенью или ранней весной, когда температура и абсолютная влажность атмосферного воздуха достаточно низкие. При этом необходим только подогрев приточного воздуха без его осушки. Данная установка может применяться как для вентиляции и кондиционирования воздуха в закрытых бассейнах, так и для вентиляции и кондиционирования воздуха цехов по производству лекарств, элементов микроэлектроники, операционных лечебных учреждений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5