Отопительно-вентиляционная система

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Прищепов Михаил Александрович Коротинский Виктор Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Отопительно-вентиляционная система, содержащая расположенные в помещении вытяжной и распределительные воздуховоды, присоединенные соответственно к магистральному вытяжному воздуховоду и через магистральный приточный воздуховод к выходу основного приточного вентилятора, к которому также присоединен выход дополнительного приточного вентилятора теплообменник, собирающий коллектор теплого воздуха которого сообщен через вытяжной вентилятор с окружающей средой, с которой также сообщен распределительный коллектор холодного воздуха теплообменника, к собирающему коллектору холодного воздуха которого присоединен калорифер с байпасом, отличающаяся тем, что она снабжена тремя оросительными камерами с поддонами 57412009.12.30 и форсуночными стояками насосом, фильтром и емкостью для воды, которая оборудована входными и выходными патрубками, регулятором уровня воды и смесительным коллектором, при этом первая оросительная камера установлена перед распределительным коллектором теплого воздуха теплообменника и присоединена выходом к нему, а входом к выходу магистрального вытяжного воздуховода вторая и третья оросительные камеры установлены соответственно перед основным и дополнительным приточными вентиляторами, при этом вторая оросительная камера присоединена к выходу калорифера и входу основного приточного вентилятора и третья, сообщенная входом наружной средой, - ко входу дополнительного приточного вентилятора, а емкость для воды через смесительный коллектор и вентили присоединена к водопроводам горячей и холодной воды, к входным патрубкам которой присоединены поддоны оросительных камер, форсуночные стояки которых через вентили присоединены к входу насоса, вход которого через фильтр присоединен к выходному патрубку емкости для воды. 2. Отопительно-вентиляционная система по п. 1, отличающаяся тем, что оросительные камеры и емкость для воды теплоизолированы от окружающей среды.(56) 1. Драганов Б.Х. и др. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - Киев Вща школа,1990. - С. 83. 2. Методические указания по применению автоматизированных теплообменных систем вентиляции теплообменниками ТСН. - Минск, 1976 (Госстрой БССР, институт строительства и архитектуры) - С. 20. Предлагаемое техническое решение относится к отопительно-вентиляционным системам производственных помещений, характеризующихся большими поступлениями водяных паров и вредных газов от технологических процессов. Известна отопительно-вентиляционная система производственного помещения, содержащая приточный вентилятор, калорифер, распределительные воздуховоды приточного воздуха, вытяжные шахты, установленные на двухскатной крыше 1. Известная система работает следующим образом. Приточный вентилятор подает предварительно нагретый в калорифере наружный воздух в помещение через распределительные воздуховоды из верхней зоны в нижнюю. Загрязненный воздух удаляется из помещения через вытяжные шахты помещения. Отопительно-вентиляционная система обеспечивает при непрерывной работе приточного вентилятора поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения путем изменения теплопроизводительности калорифера в зависимости от отклонения температуры воздуха помещения от нормируемого режима. К недостаткам известной отопительно-вентиляционной системы следует отнести большие затраты тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры воздушной среды помещения в холодный период года и низкую эффективность работы в холодный и теплый периоды года. Большие затраты тепловой энергии на поддержание нормируемой температуры в помещении обусловлены большими потерями тепловой энергии с вентиляционным воздухом, который удаляется из помещения через вытяжные шахты и каналы. Низкая эффективность работы системы в холодный и теплый периоды года обусловлена отсутствием возможности изменить подачу приточного воздуха для стабилизации относительной влажности воздушной среды помещения в холодный период и для увеличения воздухообмена помещения в теплый период года. Наиболее близкой к заявляемой конструкции отопительно-вентиляционной системы является система, обеспечивающая поддержание температуры и влажности воздушной 2 57412009.12.30 среды в помещениях, характеризующихся большими поступлениями водяных паров от технологических процессов. Известная система содержит основной и дополнительный приточные и вытяжной вентиляторы, теплообменник и калорифер, вытяжной и распределительные воздуховоды, расположенные в помещении, которое оборудовано вытяжными шахтами 2. При непрерывной работе основного приточного и вытяжного вентиляторов в теплообменнике происходит предварительный нагрев холодного воздуха частью теплоты воздуха, удаляемого из помещения, при этом водяные пары, содержащиеся в удаляемом воздухе из помещения, конденсируются на теплообменной поверхности теплообменника. Кроме того, на теплообменную поверхность оседает мелкодисперсная пыль, содержащаяся в теплом воздухе, в результате чего уменьшаются коэффициент теплопередачи теплообменника, а следовательно, и его тепловая мощность. Дополнительный подогрев приточного воздуха осуществляется в калорифере. Стабилизация температуры воздушной среды помещения осуществляется изменением теплопроизводительностей теплообменника и калорифера. Для стабилизации относительной влажности воздуха помещения вводят в работу дополнительный приточный вентилятор, благодаря которому увеличивается подача приточного воздуха в помещение, что приводит к снижению влажности воздуха помещения. К недостаткам известной отопительно-вентиляционной системы следует отнести пониженную эффективность ее работы в холодный и теплый периоды года, а также малые функциональные возможности. Пониженная эффективность работы в холодный период года обусловлена снижением тепловой мощности теплообменника из-за уменьшения коэффициента теплопередачи теплообменника при загрязнении теплообменной поверхности мелкодисперсной пылью, содержащейся в теплом воздухе. Пониженная эффективность работы системы в теплый период года обусловлена недостаточным понижением температуры воздушной среды помещения из-за отсутствия в системе устройств, способных понижать температуру приточного воздуха. Малые функциональные возможности системы обусловлены тем, что она не может быть использована для поддержания температуры и влажности воздушной среды помещений с большими поступлениями вредных газов в воздушную среду помещения. Стабилизация температуры воздушной среды помещения осуществляется изменением теплопроизводительностей теплообменника и калорифера. Для поддержания нормируемой концентрации вредного газа (например углекислого) в воздушной среде помещения воздухопроизводительность системы для этого значительно превышает требуемую производительность системы из условия обеспечения нормируемой влажности воздушной среды, в результате чего резко понижается относительная влажность воздушной среды помещения и система не обеспечивает поддержание относительной влажности, так как в системе отсутствуют устройства для увлажнения приточного воздуха. Задачей предлагаемой полезной модели отопительно-вентиляционной системы является повышение эффективности работы и расширение функциональных возможностей системы. Задача решается тем, что известная отопительно-вентиляционная система, содержащая расположенные в помещении вытяжной и распределительные воздуховоды, присоединенные соответственно к магистральному вытяжному воздуховоду и через магистральный приточный воздуховод к выходу основного приточного вентилятора, к которому также присоединен выход дополнительного приточного вентилятора теплообменник, собирающий коллектор теплого воздуха которого сообщен через вытяжной вентилятор с окружающей средой, с которой также сообщен распределительный коллектор холодного воздуха теплообменника, к собирающему коллектору холодного воздуха которого присоединен калорифер с байпасом, снабжена тремя оросительными камерами с поддонами и форсуночными стояками насосом, фильтром и емкостью для воды, которая оборудована 3 57412009.12.30 входными и выходными патрубками, регулятором уровня воды и смесительным коллектором, при этом первая оросительная камера установлена перед распределительным коллектором теплого воздуха теплообменника и присоединена выходом к нему, а входом - к выходу магистрального вытяжного воздуховода вторая и третья оросительные камеры установлены соответственно перед основным и дополнительным приточными вентиляторами, при этом вторая оросительная камера присоединена к выходу калорифера и входу основного приточного вентилятора и третья, сообщенная входом с наружной средой, - ко входу дополнительного приточного вентилятора, а емкость для воды через смесительный коллектор и вентили присоединена к водопроводам горячей и холодной воды, к входным патрубкам которой присоединены поддоны оросительных камер, форсуночные стояки которых через вентили присоединены к выходу насоса, вход которого через фильтр присоединен к выходному патрубку емкости для воды. Для предотвращения охлаждения или нагрева воды, подаваемой в форсуночные стояки, оросительные камеры и емкость для воды теплоизолированы от окружающей среды. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой отопительновентиляционной системы, изображенной на фигуре. Отопительно-вентиляционная система содержит расположенные в положении 1 вытяжкой 2 и распределительные 3 воздуховоды, присоединенные соответственно к магистральному вытяжному воздуховоду 4 и через магистральный приточный воздуховод 5 к выходу основного приточного вентилятора 6, к которому также присоединен выход дополнительного приточного вентилятора 7 теплообменник 8, собирающий коллектор 9 теплого воздуха которого сообщен через вытяжной вентилятор 10 с окружающей средой, с которой также сообщен распределительный коллектор 11 холодного воздуха теплообменника 8, к собирающему коллектору 12 холодного воздуха которого присоединен калорифер 13, оборудованный байпасом 14 с шибером 15. Отопительно-вентиляционная система снабжена тремя оросительными камерами 16,17, 18 с поддонами 19, 20, 21 и форсуночными стояками 22, 23, 24, насосом 25, фильтром 26, емкостью 27 для воды, которая оборудована входными 28, 29, 30 и выходным 31 патрубками, регулятором уровня воды (не показан) и смесительным коллектором 32, при этом первая оросительная камера 16 установлена перед распределительным коллектором 33 теплого воздуха теплообменника 8 и присоединена выходом к нему, а входом - к выходу магистрального воздуховода 4 вторая 17 и третья 18 оросительные камеры установлены соответственно перед основным 6 и дополнительным 7 приточными вентиляторами,при этом вторая 17 оросительная камера присоединена к выходу калорифера 13 и входу основного приточного вентилятора 6 и третья 18 оросительная камера, сообщенная входом с наружной средой, присоединена ко входу дополнительного приточного вентилятора 7, емкость 27 для воды через смесительный коллектор 32 присоединена через вентили 34 и 35 к трубопроводам горячей и холодной воды, к входным патрубкам 28, 29, 30 которой присоединены поддоны 19, 20, 21 оросительных камер 16, 17, 18, форсуночные стояки 22,23, 24 которых через вентили 36, 37, 38 присоединены к выходу насоса 25, вход которого через фильтр 26 присоединен к выходному патрубку 31 емкости для воды 27. Для предотвращения охлаждения или нагревания воды, подаваемой в форсуночные стояки 22, 23, 24, оросительные камеры 16, 17, 18 и емкость для воды 27 теплоизолированы. Для исключения попадания грязевых капель в теплообменник 8 оросительная камера 16 оборудована каплеулавливающим фильтром 39. Отопительно-вентиляционная система производственного помещения 1, характеризующегося большими поступлениями водяных паров в воздушную среду, работает следующим образом. В холодный период подключают к электросети двигатели основного приточного 6 и вытяжного 10 вентиляторов, при этом вытяжной вентилятор 10 при помощи вытяжного воздуховода 2 забирает теплый воздух из помещения 1 и протягивает его через оросительную камеру 16, канал для теплого воздуха теплообменника 8 и выбрасывает его в ок 4 57412009.12.30 ружающую среду, а основной приточный вентилятор 6 протягивает холодный воздух через каналы для холодного воздуха теплообменника 8, калорифер 13, оросительную камеру 17 и через распределительные воздуховоды 3 подает его в помещение 1. Приточный воздух впитывает в себя водяные пары и вредные газы, поступающие в воздушную среду помещения и удаляется из помещения вытяжным вентилятором 10 через вытяжной воздуховод 2, магистральный воздуховод 4, оросительную камеру 16, теплообменник 8 в окружающую среду. При движении приточного и теплого воздуха через теплообменник происходит предварительный подогрев приточного воздуха частью теплоты теплого воздуха, удаляемого из помещения, а также теплотой парообразования, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в теплом воздухе. Дополнительный подогрев приточного воздуха осуществляется в калорифере 13. Система обеспечивает поддержание нормируемой температуры помещения путем изменения теплопроизводительности калорифера 13 в зависимости от отклонения температуры помещения от нормируемого значения. Система обеспечивает и поддержание нормируемой влажности воздушной среды помещения путем увеличения подачи приточного воздуха в помещение при помощи дополнительного вентилятора 7, вводимого в работу при увеличении влажности выше нормируемого значения. При этом вентилятор 7 протягивает приточный воздух через оросительную камеру 18 и подает его через магистральный воздуховод 5 и распределительные воздуховоды 3 в помещение. Эта часть приточного воздуха впитывает в себя излишние водяные пары, поступающие в воздушную среду помещения, и уходит в окружающую среду через вытяжные шахты (на фигуре не показано). При работе теплообменника 8 происходит не только конденсация водяных паров, содержащихся в теплом воздухе, но и оседает на теплообменной поверхности мелкодисперсная пыль, содержащаяся в теплом воздухе, в результате чего снижается тепловая мощность теплообменника. Для предотвращения загрязнения теплообменной поверхности теплообменника 8 теплый воздух очищают от пыли в оросительной камере 16. Для этого при закрытых вентилях 37 и 38 открывают вентиль 36, емкость для воды 27 заполняют теплой водой, температура которой должна быть на 5-10 С выше температуры воздуха помещения, что достигается регулировкой вентилей 34 и 35. После этого включают насос 25 и он подает воду из емкости 27 через фильтр 26 в форсуночные стояки 22 оросительной камеры 16. Теплый воздух, проходя через камеру 16,очищается от мелкодисперсной пыли путем поглощения ее распыленной водой из форсуночных стояков 22. Загрязненная вода собирается в поддоне 19 камеры 16 и поступает в емкость 27, где грязь выпадает в осадок и затем удаляется в канализацию. Перед подачей воды из емкости 27 в форсуночные стояки она очищается дополнительно в фильтре 26. Поступление капель воды в теплообменник 8 предотвращает каплеулавливающий фильтр 39. В процессе очистки воздуха в камере 16 происходит частичное испарение воды в теплый воздух и его относительная влажность увеличивается. Прохождение теплого очищенного от пыли воздуха с увеличенной относительной влажностью через теплообменник 8 увеличивает его тепловую мощность за счет теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации дополнительных паров, содержащихся в воздухе после его увлажнения. Таким образом, в холодный период года повышение эффективности работы системы достигается за счет увеличения тепловой мощности теплообменника. В теплый период года вентилятор 10 отключен, закрыт вентиль 36 и открыты вентили 37 и 38, а также закрыт вентиль 34. Работают непрерывно основной 6 и дополнительный 7 приточные вентиляторы. При этом холодная вода поступает в емкость 27 и из нее насосом 25 через фильтр 26 подается в форсуночные стояки 23 и 24 оросительных камер 17 и 18, в которых приточный воздух не только частично охлаждается, но и увлажняется водой из форсуночных стояков. 5 57412009.12.30 Вода из форсуночных стояков собирается в поддонах 20 и 21 камер 17 и 18 и затем поступает в емкость 27 через входные патрубки 28 и 30. Так как вода в оросительных камерах не только охлаждает воздух, но и испаряется,увеличивая его влажность, то пополнение водой емкости 27 осуществляет регулятор уровня воды, которым оборудована емкость 27 (на фигуре не показан). Таким образом, эффективность работы отопительно-вентиляционной системы в теплый период повышается за счет испарительного охлаждения приточного воздуха, подаваемого основным 6 и дополнительным 7 вентиляторами в помещение через распределительные водопроводы 3. Предлагаемая отопительно-вентиляционная система может быть применена в помещениях, характеризующихся большими поступлениями вредных газов (например углекислого) в воздушную среду. В этом случае воздухопроизводительность системы из условия удаления излишков углекислого газа из помещения значительно больше требуемой подачи приточного воздуха из условия обеспечения нормируемой влажности воздушной среды помещения, что приводит к редкому снижению относительной влажности воздушной среды помещения. В холодный период года эта система работает следующим образом. Регулировкой вентилей 34 и 35 обеспечивают поступление теплой воды через смесительный коллектор 32 в емкость 27. При закрытом вентиле 38 открывают вентили 36 и 37 и вводят в работу основной приточный 6 и вытяжной 10 вентиляторы, а также насос 25. При непрерывной работе вентиляторов 6 и 10 происходит предварительный подогрев приточного воздуха в теплообменнике 8 за счет теплоты воздуха, удаляемого из помещения, который перед поступлением в теплообменник 8 очищается от мелкодисперсной пыли в оросительной камере 16. Дополнительный подогрев приточного воздуха осуществляется калорифером 13. Как и в предыдущем случае, поддержание нормируемой температуры помещения достигается изменением тепловой мощности калорифера в зависимости от отклонения температуры помещения от нормируемого значения. После калорифера 13 воздух проходит оросительную камеру 17, где увлажняется и затем через магистральный приточный воздуховод 5 и распределительные воздуховоды 3 поступает в помещение 1. Поддержание нормируемой влажности воздушной среды помещения достигается изменением подачи воды в форсуночные стояки 23 камеры 17 при непрерывной подаче воды в форсуночные стояки 22 камеры 16. Таким образом, в холодный период года отопительно-вентиляционная система обеспечивает поддержание нормируемых значений температуры и влажности воздушной среды помещения, характеризующегося большими поступлениями вредных газов в воздушную среду, но и имеет повышенную эффективность работы за счет очистки теплого воздуха от пыли в оросительной камере 16, в результате чего увеличивается тепловая мощность теплообменника 8. В теплый период года закрывают вентили 35 и 36, открывают вентиль 38, вводят в работу дополнительный приточный вентилятор 7 и отключают вентилятор 10. При этом приточный воздух, подаваемый в помещение вентиляторами 6 и 7, охлаждается в оросительных камерах 17 и 18. Таким образом, благодаря испарительному охлаждению приточного воздуха в оросительных камерах 17 и 18 повышается эффективность работы системы в теплый период года. Таким образом, в процессе работы заявляемой отопительно-вентиляционной системы происходит достижение поставленной задачи - повышение эффективности работы и расширение функциональных возможностей системы за счет очистки теплого воздуха от пыли, увлажнения и охлаждения приточного воздуха при помощи трех оросительных камер,которыми оборудована система. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6