Установка осушения воздуха

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, а именно к оборудованию для создания микроклимата в помещениях сельскохозяйственного назначения.
В сельскохозяйственном производстве имеются помещения с большим количеством выделения влаги от животных и технологического оборудования, и где требуется поддерживать технологически заданные параметры микроклимата, в том числе и влажность воздуха.
Поддерживать влажность воздуха в заданных пределах позволяют осушители воздуха. Приборы, основанные на различных физических принципах, помогут снизить влажность воздуха в помещении. Эти установки бывают четырех основных типов: адсорбционные, компрессорные, роторные и осушители на элементе Пельтье (термоэлектрические осушители). Сущность процесса осушения компрессорными и термоэлектрическими осушителями состоит в том, что влажный воздух помещения направляется на холодную поверхность, на которой влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется, и, впоследствии, стекает в специальную емкость.
Термоэлектрический метод осушения является перспективным направлением в исследованиях по разработке систем осушения воздуха в помещениях сельскохозяйственного производства.
Термоэлектрический осушитель может быть построен по двум основным схемам «воздух-воздух» - когда тепловые потоки с горячих и холодных сторон термоэлектрических модулей отводятся непосредственно на воздушные радиаторы и «воздух-вода-вода-воздух» - когда для отвода тепла с модулей Пельтье используется жидкий теплоноситель (вода, незамерзающая жидкость). Возможны комбинации упомянутых схем.
Известен осушитель воздуха герметичных отсеков космических аппаратов, выполненный по схеме «воздух-вода», предназначенный для поддержания влажности воздуха обитаемых герметичных отсеков космических аппаратов, подводных лодок и в закрытых помещениях с повышенной температурой и влажностью (патент РФ № 2180421 МПК А61В 5/08, опубл. 10.03.2002). Осушитель воздуха герметичных отсеков содержит кожух с входными и выходными патрубками, устройство для отвода влаги, конденсатор, жидкостной теплообменник и расположенный в полости между основанием конденсатора и корпусом жидкостного теплообменника термоэлектрический охладитель на основе коммутированных между собой термоэлектрических модулей.
Недостатком известного устройства является то, что в процессе осушения воздуха для эффективной работы термоэлектрических модулей к устройству необходимо подводить хладоагент в полости жидкостных теплообменников, на что потребуется дополнительное оборудование, создающее холод и энергия, а также устройство отвода влаги, выполненное из пористого материала, которое в условиях агрессивной среды помещений сельскохозяйственного назначения будет быстро выходить из строя.
Известено устройство, выполненное по схеме «воздух-воздух» и предназначенное для осушения воздуха в помещении (Мусоров С.И., Торгаев С.Н., Чертихин Д.С. Осушитель воздуха на элементе Пельтье. XX Международная научно - практическая конференция «СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» 2012 г.). Устройство содержит термоэлектрические модули Пельтье, систему теплообмена модулей с потоком осушаемого воздуха (набора радиаторов, охлаждаемых принудительным потоком воздуха, создаваемого дополнительно установленными вентиляторами), регулируемый источник тока, микропроцессорный контроллер, датчики температуры и влажности воздуха в помещении.
Недостатком известного устройства является ограниченная теплоотдающая поверхность радиаторов, контактирующая с потоком осушаемого воздуха, существенно снижающая производительность установки и делающая неэффективным применение установки в помещениях сельскохозяйственного производства, где требуется относительно большой объем осушаемого воздуха.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство выполненное по схеме «воздух -вода-вода-воздух», выбранное в качестве прототипа (патент РФ №2673002 МПК F24F 3/14, опубл. 21.11.2018). Устройство содержит термоэлектрический блок с расположенными в нем жидкостными теплообменниками холодного и горячего спаев и помещенными между ними термоэлектрическими модулями Пельтье, пластинчатые теплообменники холодно и горячего контуров обработки воздуха и электровентилятор, соединенных вместе в общий корпус, при этом теплообменник холодного спая соединен трубопроводом через циркуляционный насос с теплообменником холодного контура, образуя замкнутый контур, а теплообменник горячего спая соединен трубопроводом через циркуляционный насос  с пластинчатым  теплообменником горячего контура, образуя замкнутый контур.
Недостатком известного устройства является высокие тепловые потери, как в холодном так и в горячем контуре теплобменника, снижающие эффективность работы установки в целом за счет протяженного тракта циркуляции теплоносителя.
Задачей настоящей полезной модели является создание термоэлектрической установки осушения воздуха с повышенной эффективностью работы осушителя.
В результате использования предлагаемой полезной модели установки для осушки воздуха в помещениях сельскохозяйственного назначения повышается степень охлаждения осушаемого воздуха, что приводит к увеличению производительности установки и увеличению холодильного коэффициента установки - отношения производимого холода к потребленной электроэнергии за счет того, что теплообменник холодного спая выполнен в виде воздушного канала из алюминиевых радиаторов с повернутыми друг к другу ребрами, расположенными вдоль потока воздуха, создаваемого вентилятором холодного спая, а на выходе из воздушного канала установлены каплеуловитель и водосборник.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке осушения воздуха, содержащей термоэлектрическую сборку с расположенными в ней теплообменниками холодного и горячего спаев и с расположенными между ними термоэлектрическими модулями Пельтье, а так же пластинчатый жидкостной теплообменник с электровентилятором для охлаждения горячего спая, при этом теплообменник горячего спая соединен трубопроводом через циркуляционный насос горячего контура с пластинчатым теплообменником горячего контура, образуя замкнутый контур, согласно полезной модели, теплообменник холодного спая выполнен в виде воздушного канала из алюминиевых радиаторов с повернутыми друг к другу ребрами, расположенными вдоль потока воздуха, создаваемого вентилятором холодного спая, а на выходе из воздушного канала установлены каплеуловитель и водосборник, при этом каплеуловитель выполнен в виде рассекателя выходящего воздушного потока из воздушного канала и обеспечивает направление осушенного воздушного потока установки и одновременно является каплеприемником для стока воды в водосборник.
Предлагаемая установка осушения воздуха работает по «схеме вода-воздух-воздух-воздух».
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 представлена общая схема установки осушения воздуха, на фиг.2 – сечение термоэлектрической сборки А-А.
Установка осушения воздуха содержит термоэлектрическую сборку, состоящую из теплоизолированного корпуса 1, с расположенными в нем термоэлектрическими модулями Пельтье 2, помещенными между жидкостными теплообменниками горячего спая 3 и радиаторами холодного спая 4; которые являются одновременно и радиаторами холодного контура, электровентилятор 5, подающий в установку влажный воздух, пластинчатый теплообменник горячего контура 6, электровентилятор горячего контура 7, циркуляционный насос горячего контура 8, каплеуловитель 9 и водосборник 10. Пластинчатый теплообменник горячего контура 6 соединен через циркуляционный насос горячего контура 8 трубопроводом 11 с теплообменниками горячего спая 3. Каплеуловитель 9 выполнен в виде рассекателя выходящего воздушного потока из воздушного канала и обеспечивает направление осушенного воздушного потока установки и одновременно является каплеприемником для стока воды в водосборник 10. Каплеуловитель 9 выполнен, например в виде пластины, согнутой под прямым углом и вершиной направленной навстречу потоку, выходящему из воздушного канала.
Установка осушения воздуха работает следующим образом.
При повышении влажности в помещении выше допустимого уровня производится включение термоэлектрических модулей 1, вентиляторов 5 и 7, циркуляционного насоса 8. Вентилятор 5 начинает прокачивать влажный воздух из помещения через радиаторы холодного спая (холодного контура) осушителя воздуха 4. За счет теплообмена с холодной поверхностью теплообменника 4 воздух охлаждается, при этом излишняя влага конденсируется на поверхности теплообменника 4 и капли воды падают на каплеуловитель 9, а затем в водосборник 10. Каплеуловитель 9 также обеспечивает направление осушенного воздушного потока установки, выходящего из теплообменник холодного спая 4, выполненного в виде воздушного канала. Далее осушенный и охлажденный воздух с помощью электровентилятора 7 проходит через пластинчатый теплообменник горячего контура 6, где нагревается до первоначальной температуры. Осушенный и подогретый воздух подается в помещение сельскохозяйственного назначения. В результате смешения осушенного воздуха с воздухом помещения влажность воздуха в помещении постепенно понижается и при достижении заданного уровня влажности установка отключается.