Устройство приточно-вытяжной вентиляции здания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Липко Владимир Иосифович Липко Святослав Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство приточно-вытяжной вентиляции здания, включающее вытяжной воздуховод с подключенными к нему квартирными вытяжными воздуховодами и приточный воздуховод с подключенными к нему квартирными приточными воздуховодами, отличающееся тем, что вытяжной и приточный воздуховоды по высоте имеют переменные сечения и размещены внутри здания, причем вытяжной воздуховод размещен внутри приточного соосно ему с образованием между воздуховодами канала переменного сечения.(56) 1. Группа Компаний АэроСервис Электронный ресурс Вентиляционная приточновытяжная установка с рекуперацией тепла 06(с водяным нагревателем). Режим доступа - /////-//06-10061. 2. Данилевский Л.Н., Пилипенко В.М., Терехов С.В. Системы автоматизации энергоэффективного жилого дома в Минске // Архитектура и строительство. - 2009. -7 - С. 16-19 (прототип). 3. Теплоснабжение Учебник для вузов / Под ред. А.А. Ионина. - М. Стройиздат,1982. - С. 73-79. Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для организованной подачи наружного приточного воздуха в вентилируемые помещения с одновременным удалением вытяжного воздуха и отбором теплоты удаляемого воздуха в режиме рекуперации для нагрева приточного наружного воздуха. Известно устройство приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла 061, содержащее роторный теплообменник, приточные и вытяжные вентиляторы и фильтры для очистки воздуха, а также водяной воздухонагреватель, заключенные в корпус из теплоизолированных панелей и алюминиевых профилей, имеющий сверху четыре патрубка для подсоединения воздуховодов приточного, вытяжного, наружного и выбрасываемого в атмосферу воздуха. Недостатками этого устройства являются громоздкость конструктивного исполнения (вес - 335 кг, габариты - 127917001000 мм) энергоемкость установки с двумя (приточным и вытяжным) вентиляторами с мощностью двигателей 2202 Вт необходимость установки дополнительного водяного воздухонагревателя с подключением к источнику теплоснабжения устройство предназначено для централизованной подачи и удаления воздуха с подключением четырех воздуховодов, обособленно расположенных в пространственном объеме здания использование установки характеризуется значительными капитальными и эксплуатационными затратами материальных средств и энергоресурсов. Наиболее близким к заявленному является устройство приточно-вытяжной вентиляции здания с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха, разработанное Белорусским государственным предприятием Институт НИПТИС им. Атаева С.С. 2, включающее рекуперативные пластинчатые теплообменники, воздушные фильтры, электрические воздухонагреватели, канальные электровентиляторы, приточные и вытяжные воздуховоды из оцинкованной стали, горизонтально проложенные под потолком внутри каждой квартиры. Устройство, состоящее из квартирных приточно-вытяжных теплоутилизационных установок, объединяется с вертикальными приточными и вытяжными теплоизолированными стальными воздуховодами круглого сечения, вертикально проложенными по внешним фасадам здания и прикрытыми декоративными панелями. Недостатками устройства, принятого за прототип, являются излишнее аэродинамическое сопротивление протяженных приточных и вытяжных воздуховодов, для преодоления которого требуется установка в каждой квартире двух канальных вентиляторов теплоизолированные приточные и вытяжные воздуховоды из оцинкованной стали,вертикально проложенные на внешних фасадах по всей высоте здания, не используются для взаимного обмена теплотой удаляемого и приточного воздуха, а служат только как 79522012.02.28 воздухозаборные и вытяжные шахты для присоединения к ним квартирных приточновытяжных установок отсутствие энергосберегающих функций и в конструктивном исполнении, и в режиме эксплуатации установка включает пластинчатые рекуператоры из цветного металла, электрические воздухонагреватели и бесшумные вентиляторы импортного производства, требующие затрат иностранной валюты, значительно повышающих стоимость строительства и эксплуатации зданий. Задачей полезной модели является существенное снижение капитальных и эксплуатационных затрат путем конструктивного усовершенствования для достижения целей дальнейшего повышения качества микроклимата жилых помещений за счет организованной подачи наружного воздуха в нормативно регулируемых количествах с его подогревом теплым вытяжным воздухом, удаляемым из вентилируемых помещений здания. Поставленная задача решается тем, что в устройстве приточно-вытяжной вентиляции здания, включающем вытяжной воздуховод с подключенными к нему квартирными вытяжными воздуховодами и приточный воздуховод с подключенными к нему квартирными приточными воздуховодами, в отличие от прототипа, вытяжной и приточный воздуховоды по высоте имеют переменные сечения и размещены внутри здания, причем вытяжной воздуховод размещен внутри приточного соосно ему с образованием канала переменного сечения. Предлагаемые переменные сечения воздуховодов и канала иразмещение приточного и вытяжного воздуховодов обеспечивают то, что заявляемое устройство приточновытяжной вентиляции здания становится рекуперативным кожухотрубным противоточным теплообменником, в котором за счет сил гравитации теплый воздух удаляется из вентилируемых помещений по внутри расположенному воздуховоду, создавая при этом разрежение внутри квартирного объема помещений, под действием которого наружный воздух не только втягивается по каналу, но и падает под собственной тяжестью за счет сил двойной гравитации и распределяется внутри вентилируемых помещений. Эффект двойной гравитации можно пояснить следующим образом. Если представить,что на одну чашу весов закрепили воздушный шар, заполненный теплым легким воздухом, а на другую чашу весов закрепили воздушный шар, заполненный холодным тяжелым воздухом, то весы покажут большее отклонение, чем если бы взвешивали шары каждый в отдельности. А так как легкий шар тянется вверх, а тяжелый - вниз, то разница показаний удваивается. Наружный приточный воздух при движении сверху вниз по каналу одновременно контактирует через наружную теплоотдающую поверхность вытяжного воздуховода с удаляемым теплым вытяжным воздухом и через внутреннюю тепловоспринимающую поверхность приточного воздуховода с окружающим внутренним воздухом помещений. Такой двухсторонний прогрев, осуществляемый на протяжении всей высоты по ходу движения воздуха, обеспечивает высокий КПД предлагаемого устройства, работающего в режиме рекуперации, усиливая эффект подогрева наружного приточного воздуха, что и является основным преимуществом заявляемого устройства. На фиг. 1 представлено заявленное устройство приточно-вытяжной вентиляции здания, на фиг. 2 - здание в разрезе с размещенным внутри заявляемым устройством, на фиг. 3 показан фрагмент плана здания с размещением устройства с приточными и вытяжными воздуховодами в пределах этажа здания, на фиг. 4 - графики изменения температур наружного приточного и вытяжного воздуха в противоточном теплообменникеутилизаторе кожухотрубного исполнения при переменных режимах работы, на фиг. 5 графическая зависимость тепловой эффективности от наружной температуры при переменных режимах работы теплоутилизатора. Заявляемое устройство приточно-вытяжной вентиляции здания включает вытяжной воздуховод 1 круглого переменного сечения с горизонтально присоединенными к нему 3 79522012.02.28 поэтажно квартирными вытяжными воздуховодами 2 и приточный воздуховод 3 круглого переменного сечения с горизонтально присоединенными к нему поэтажно квартирными приточными воздуховодами 4. Воздуховод 1 размещен внутри воздуховода 3 с образованием кольцевого канала 5, который имеет переменное сечение и сверху снабжен козырьком 6 для защиты от атмосферных осадков. Вытяжной воздуховод 1 открыт в атмосферу через дефлектор 7. Работает устройство приточно-вытяжной вентиляции здания следующим образом. В соответствии с действующей нормативной базой в жилищном строительстве для воздухоснабжения зданий широко применяется естественная вытяжная вентиляция с неорганизованным притоком воздуха за счет инфильтрации. При естественной вентиляции зданий вытяжной воздух перемещается в воздуховодах под действием естественного гравитационного давления, возникающего вследствие разности плотностей холодного наружного и теплого внутреннего воздуха, величина которого определяется из выражения(н-в),где- высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжного воздуховода, м- ускорение свободного падения, м/с 2 н - плотность наружного воздуха, кг/м 3 в - плотность воздуха внутри помещения, кг/м 3. В условиях повышенной герметичности ограждающих конструкций современных зданий если из помещений здания удаляется воздух, то в них образуется вакуум (разрежение), под действием которого наружный воздух втягивается через кольцевой канал 5 и квартирные приточные воздуховоды 4 внутрь вентилируемых помещений. Причем желание направить приточный наружный воздух сверху вниз по кольцевому каналу в нашем случае совпадает со стремлением более тяжелого холодного наружного воздуха падать под собственной тяжестью (как в колодец) за счет сил гравитации внутри кольцевого канала 5, обеспечивая тем самым устойчивую естественную циркуляцию внутри каждого квартирного объема здания. Таким образом, заявляемое устройство приточно-вытяжной вентиляции здания работает в режиме теплового насоса, основанного на двойном эффекте сил гравитации, под действием которых по внутреннему воздуховоду 1 теплый вытяжной воздух устремляется в атмосферу с использованием дополнительно сил ветрового давления, создаваемого дефлектором 7, а наружный холодный и более тяжелый воздух не только втягивается за счет разрежения, создаваемого внутри помещений удаляемым вытяжным воздухом, но и падает под собственной тяжестью сверху вниз по кольцевому каналу 5 и квартирным приточным воздуховодам 4 распространяется по вентилируемым помещениям, обеспечивая тем самым устойчивую естественную циркуляцию воздуха внутри каждого квартирного объема герметичного здания. Диаметры внутреннего и наружного воздуховодов подобраны на основании аэродинамического расчета таким образом, что величина создаваемого естественного гравитационного давления значительно превышает суммарное аэродинамическое сопротивление по каждому этажу здания, и чем больше этажей, тем более устойчиво работает заявляемое устройство, а регулировка необходимых расходов воздуха осуществляется с помощью регулируемых решеток 8, установленных на горизонтальных квартирных вытяжных воздуховодах 2 и квартирных приточных воздуховодах 4. В предлагаемом устройстве приточно-вытяжной вентиляции здания наружный холодный приточный воздух при движении по кольцевому каналу 5 сверху вниз одновременно обменивается теплотой через обе стенки кольцевого канала с потоком теплого вытяжного воздуха, удаляемого из вентилируемых помещений по вытяжному воздуховоду 1, и внутренним воздухом помещений. 79522012.02.28 Поскольку заявляемое устройство приточно-вытяжной вентиляции здания, выполненное в виде рекуперативного теплообменника, работает при переменных температурах наружного воздуха, определить теплопроизводительность устройства возможно с использованием метода расчета теплообменных аппаратов по безразмерным комплексам 3, согласно которому в расчетах используются только две начальные температуры греющего теплоносителя (удаляемого воздуха) Тгр.нач 18 С и нагреваемого холодного теплоносителя (наружного воздуха) Тнагр.нач. На фиг. 4 представлены графики изменения температур теплообменивающихся сред в противоточном воздухо-воздушном теплообменникеутилизаторе при переменных режимах работы в условиях изменяющихся температур наружного воздуха. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6