Прямоточная отопительно-вентиляционная система здания

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Цубанов Александр Григорьевич Коротинский Виктор Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Прямоточная отопительно-вентиляционная система здания, содержащая расположенные в цоколе здания две венткамеры с установленными в них калориферами и присоединенными выходами ко входам приточных вентиляторов, к выходам которых подключены входами приточные воздуховоды, сообщенные через приточные отверстия с помещениями, с которыми также сообщены через вытяжные отверстия вытяжные воздуховоды, присоединенные выходами через собирающий коллектор вытяжного воздуха к вытяжной шахте основной вытяжной вентилятор, основной и два расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений дополнительных теплообменника, отличающаяся 67632010.10.30 тем, что снабжена дополнительным вытяжным вентилятором, двумя воздухозаборными и двумя присоединительными воздуховодами, которые оборудованы клапанами, двумя приточными шахтами, а основной теплообменник выполнен в виде двух теплообменных секций, оборудованных распределительными и собирающими коллекторами холодного и теплого воздуха, при этом к распределительным коллекторам холодного воздуха теплообменных секций, которые установлены в венткамерах и собирающими коллекторами холодного воздуха присоединены ко входам калориферов, подключены сообщенные через воздухозаборные воздуховоды с наружной средой выходы дополнительных теплообменников, входы которых подключены к установленным на крыше здания приточным шахтам, а распределительные и собирающие коллекторы теплого воздуха теплообменных секций соответственно присоединены через присоединительные воздуховоды к выходам вытяжных воздуховодов и через основной и дополнительный вытяжные вентиляторы и собирающий коллектор вытяжного воздуха к вытяжной шахте.(56) 1. Зуев В.П., Шкрабак Применение тепла в сельском хозяйстве. - Л. Колос, 1976. . 162-163. 2. Патент 1134, МПК 24 7/00, 2003. 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 помещения 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 загрязненным 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 вытяжной шахте, собирающий коллектор теплого воздуха которого сообщен через вытяжной 2 67632010.10.30 вентилятор с наружной средой два дополнительных теплообменника, расположенные 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 непрерывно работают приточные и вытяжной вентиляторы. При этом каждый приточный вентилятор забирает наружный воздух, протягивает его через дополнительный 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 теплового излучения солнца и теплоты, теряемой помещениями через наружные стены, а также в основном теплообменнике теплотой удаляемого воздуха из помещений. При необходимости дополнительный нагрев предварительно нагретого воздуха в теплообменниках происходит в калорифере, после чего воздух приточным вентилятором подается через приточный воздуховод в помещения здания. В то же время вытяжной вентилятор забирает загрязненный воздух из помещений 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 холодного воздуха частью теплоты удаляемого воздуха из помещений. Благодаря предварительному подогреву холодного воздуха в основном и дополнительных теплообменниках снижаются затраты тепловой мощности калориферов 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 калориферах артезианской холодной водой, при этом вытяжной вентилятор отключается и приточные вентиляторы обеспечивают принудительную циркуляцию охлажденного воздуха через помещения с выбросом отработанного воздуха через межтрубное пространство основного теплообменника в атмосферу. К недостаткам этой системы следует отнести сложность эксплуатации и пониженную эффективность работы системы в теплый период года. Сложность эксплуатации системы обусловлена сложностью и трудоемкостью очистки теплообменной поверхности основного кожухотрубного теплообменника большой высоты от прочно прилипшей к ней грязи, образующейся от оседания, увлажнения и высыхания пыли, содержащейся в удаляемом из помещений воздухе и увлажняемой конденсатом, образующимся при охлаждении приточным воздухом водяных паров, содержащихся в удаляемом воздухе. Кроме того, сложность эксплуатации системы обусловлена сложностью технического оборудования вытяжного вентилятора, установленного на крыше здания. Пониженная эффективность обусловлена уменьшением подачи свежего приточного воздуха в помещения приточными вентиляторами из-за большого гидравлического сопротивления каналов, по которым движется приточный воздух движение приточного воздуха по дополнительным теплообменникам - основному теплообменнику - приточным воздуховодам - воздушной среде помещений - вытяжным воздуховодам - межтрубному пространству основного теплообменника - выход в наружную среду. Кроме того, пониженная эффективность работы системы в теплый период года обусловлена также недостаточным охлаждением приточного воздуха в калориферах системы артезианской водой из-за предварительного подогрева приточного воздуха перед прохождением его через калориферы в дополнительных теплообменниках тепловым излучением солнца. 3 67632010.10.30 Задачей предлагаемой полезной модели прямоточной отопительно-вентиляционной системы здания является упрощение эксплуатации и повышение эффективности работы системы в теплый период года. Поставленная задача решается тем, что прямоточная отопительно-вентиляционная система здания, содержащая расположенные в цоколе здания две венткамеры с установленными в них калориферами и присоединенными выходами ко входам приточных вентиляторов, к выходам которых подключены входами приточные воздуховоды, сообщенные через приточные отверстия с помещениями, с которыми также сообщены через вытяжные отверстия вытяжные воздуховоды, присоединенные выходами через собирающий коллектор вытяжного воздуха к вытяжной шахте основной вытяжной вентилятор, основной и два расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений дополнительных теплообменника, снабжена дополнительным вытяжным вентилятором, двумя воздухозаборными и двумя присоединительными воздуховодами, которые оборудованы клапанами, двумя приточными шахтами, а основной теплообменник выполнен в виде двух теплообменных секций, оборудованных распределительными и собирающими коллекторами холодного и теплого воздуха, при этом к распределительным коллекторам холодного воздуха теплообменных секций, которые установлены в венткамерах и собирающими коллекторами холодного воздуха присоединены ко входам калориферов, подключены сообщенные через воздухозаборные воздуховоды с наружной средой выходы дополнительных теплообменников, входы которых подключены к установленным на крыше здания приточным шахтам, а распределительные и собирающие коллекторы теплого воздуха теплообменых секций соответственно присоединены через присоединительные воздуховоды к выходам вытяжных воздуховодов и через основной и дополнительный вытяжные вентиляторы и собирающий коллектор вытяжного воздуха к вытяжной шахте. На фигуре изображена схема заявляемой прямоточной отопительно-вентиляционной системы здания. Заявляемая прямоточная отопительно-вентиляционная система здания содержит расположенные в цоколе здания две приточные венткамеры 1, 2 с установленными в них калориферами 3, 4 и присоединенными выходами ко входам приточных вентиляторов 5, 6,к выходам которых подключены входами приточные воздуховоды 7, 8, сообщенные через приточные отверстия 9, 10 с помещениями 11, 12, с которыми также сообщены через вытяжные отверстия 13, 14 вытяжные воздуховоды 15, 16, присоединенные выходами через собирающий коллектор 17 вытяжного воздуха к вытяжной шахте 18 основной вытяжной вентилятор 19, основной и два расположенных на наружных поверхностях наружных стен 20,21 помещений дополнительных теплообменника 22, 23. Для упрощения эксплуатации и повышения эффективности работы система снабжена дополнительным вытяжным вентилятором 24, двумя воздухозаборными воздуховодами 25,26 с клапанами 27, 28, двумя присоединительными воздуховодами 29, 30 с клапанами 31, 32 двумя приточными шахтами 33, 34, а основной теплообменник выполнен в виде двух теплообменных секций 35, 36 с распределительными 37, 38 и собирающими 39, 40 коллекторами холодного воздуха и распределительными 41, 42 и собирающими 43, 44 коллекторами теплого воздуха, при этом к распределительным коллекторам 37, 38 холодного воздуха теплообменных секций 35, 36, которые установлены в венткамерах 1, 2 и собирающими коллекторами 39, 40 холодного воздуха присоединены ко входам калориферов 3, 4, подключены сообщенные через воздухозаборные воздуховоды 25, 26 с наружной средой выходы дополнительных теплообменников 22, 23, входы которых подключены к установленным на крыше 45 здания приточным шахтам 33, 34, а распределительные 41, 42 и собирающие 43,44 коллекторы теплого воздуха теплообменных секций 35, 36 соответственно присоединены через присоединительные воздуховоды 29, 30 к выходам вытяжных воздуховодов 15, 16 и через основной 19 и дополнительный 24 вытяжные вентиляторы и собирающий коллектор 17 вытяжного воздуха к вытяжной шахте 18. 4 67632010.10.30 Заявляемая отопительно-вентиляционная система здания работает следующим образом. В отопительный период клапаны 27, 28, 31, 32 находятся в положении, изображенном на рисунке, при этом непрерывно работают приточные 5, 6 и вытяжные 19 и 24 вентиляторы. Приточные вентиляторы 5, 6 забирают наружный воздух через приточные шахты 33, 34, протягивают его через дополнительные теплообменники 22, 23, теплообменные секции 35, 36, калориферы 3, 4 и подают его в помещения 11, 12 через приточные воздуховоды 7, 8, оборудованные приточными отверстиями 9, 10. В это же время вытяжные вентиляторы 19, 24 забирают загрязненный воздух из помещений 11, 12 при помощи вытяжных воздуховодов 15, 16, протягивают его через теплообменные секции 35, 36 и через собирающий коллектор 17 вытяжного воздуха и вытяжную шахту 18 выбрасывают его в наружную среду. При движении холодного воздуха по дополнительным теплообменникам 22, 23 он подогревается тепловым излучением солнца, которое падает на их теплопередающие поверхности, теплотой, теряемой помещениями через наружные стены 20, 21, на которых расположены дополнительные теплообменники 22, 23. Наружный воздух, подогретый в дополнительных теплообменниках 22, 23, затем подогревается в теплообменных секциях 35,36 теплотой воздуха, удаляемого из помещений вытяжными вентиляторами 19, 24. При необходимости дополнительный подогрев наружного приточного воздуха после подогрева в дополнительных теплообменниках 22, 23 и теплообменных секциях 35, 36 осуществляется калориферами 3, 4. После нагрева наружного приточного воздуха он подается приточными вентиляторами 5, 6 через приточные воздуховоды 7, 8 в помещения 11, 12. Приточный воздух, поступивший в помещения 11, 12, впитывает в себя водяные пары и вредные газы, поступающие в воздушную среду помещений 11, 12, и вытяжными вентиляторами 19, 24 при помощи вытяжных воздуховодов 15, 16 через собирающий коллектор 17 и вытяжную шахту 18 выбрасывается в наружную среду. Выполнением основного теплообменника в виде теплообменных секций 35, 36 при их расположении в венткамерах 1, 2 упрощается эксплуатация системы отопления, так как упрощается процесс очистки теплообменных поверхностей теплообменных секций от грязи путем химической очистки или механической очистки с разборкой и последующей сборкой секций. Кроме того, при размещении вытяжных вентиляторов 19, 24 в венткамерах 1, 2 упрощается их техническое обслуживание. В теплый период клапаны 27, 28, 31, 32 переводят в горизонтальные положения, при этом работают только приточные вентиляторы 5, 6. В этом случае наружный приточный воздух поступает на входы вентиляторов 5, 6 через воздухозаборные воздуховоды 25, 26,теплообменные секции 35, 36, калориферы 3, 4 и вентиляторы 5, 6 подают свежий приточный воздух в помещения 11, 12 через приточные воздуховоды 7, 8. Под давлением приточного воздуха загрязненный воздух из помещений 11, 12 поступает в вытяжные воздуховоды 15, 16, собирающий коллектор 17 вытяжного воздуха в вытяжную шахту 18 и удаляется в наружную среду, минуя теплообменные секции 35, 36 и вытяжные вентиляторы 19, 24. Так как основной теплообменник выполнен в виде двух теплообменных секций 35, 36,которые расположены в венткамерах 1, 2, то резко увеличилось проходное сечение вытяжной шахты 18, что привело к уменьшению ее гидравлического сопротивления, в результате чего увеличилась подача приточного воздуха в помещения 11, 12 приточными вентиляторами 5, 6. Кроме того, увеличению воздухопроизводительности вентиляторов 5,6 способствует и то, что приточный воздух забирается приточными вентиляторами 5, 6 не через дополнительные теплообменники 22, 23 и основной теплообменник, а напрямую через воздухозаборные воздуховоды 25, 26. В теплый период года система обеспечивает не только вентиляцию помещений 11, 12,но и охлаждение приточного воздуха перед подачей его в помещения 11, 12 приточными вентиляторами 5, 6. Так как на входы вентиляторов 5, 6 поступает наружный воздух без 5 67632010.10.30 подогрева в дополнительных теплообменниках 22, 23, то происходит более глубокое охлаждение приточного воздуха в калориферах 3, 4 артезианской водой, то есть система работает в теплый период года более эффективно. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой прямоточной отопительновентиляционной системы здания происходит достижение поставленной технической задачи - упрощение эксплуатации и повышение эффективности работы системы в теплый период года за счет выполнения основного теплообменника в виде двух теплообменных секций и их расположения, а также вытяжного вентилятора, в венткамерах, находящихся в цоколе здания оборудования системы дополнительным вытяжным вентилятором, двумя воздухозаборными и двумя присоединительными воздуховодами, которые оборудованы клапанами, и двумя приточными шахтами и соответствующего включения этого дополнительного оборудования в существующую отопительно-вентиляционную систему здания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6