ОХЛАДИТЕЛЬ ВЕНТИЛИРУЕМОГО ВОЗДУХА
VENTILATED AIR COOLER

Изобретение относится к области вентиляции и охлаждения воздуха в закрытых помещениях.
Известны различные способы и устройства охлаждения наружного воздуха, в том числе устройства, в которых воздух охлаждают при постоянном влагосодержании, пропуская его по каналам с влагонепроницаемыми стенками, находящимися в теплообменном состоянии со смежными влажными каналами, по которым противотоком подается другой поток воздуха.
Известно устройство охлаждения воздуха, содержащее вентиляторы подачи основного и вспомогательного потоков, воздуховоды, корпус с патрубками входа и выхода потоков, размещенные в корпусе емкость для воды, теплообменные секции с сухими каналами и смежными влажными каналами с влагопоглощающими пластинами, воздухораспределительную камеру, вход сухих каналов части теплообменных секций соединен с патрубками входа вспомогательного потока, а выход - с воздухораспределительной камерой, вход сухих каналов другой части теплообменных секций соединен с патрубками входа основного потока, а выход - с патрубками выхода охлажденного основного потока, при этом воздухораспределительная камера расположена на выходе из сухих каналов теплообменных секций вспомогательного потока и сообщена газодинамически с входом влажных каналов всех секций, а патрубок выхода вспомогательного потока выполнен в виде камеры, внутри которой смонтированы с возможностью обдува влажным вспомогательным потоком патрубки входа основного и вспомогательного потока (см. патент РФ №2140044, МПК F24F 3/14, опубл. 20.10.99 г., БИ №29), принятый авторами за прототип.
Такая конструкция устройства позволяет охлаждать воздух, подаваемый в системы кондиционирования жилых и производственных помещений небольших размеров, но при необходимости увеличения производительности таких установок для охлаждения вентилируемого воздуха в помещениях больших размеров их конструкция резко усложняется, снижается экономичность и надежность в эксплуатации, повышается трудоемкость регламентного обслуживания, кроме того, она недостаточно технологична при изготовлении.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства охлаждения воздуха, принятого авторами за прототип, относится то, что охлаждение воздуха осуществляют в жилых и производственных помещениях небольших размеров, но, как показывает практика, при необходимости увеличения производительности таких установок для охлаждения вентилируемого воздуха в помещениях больших размеров их конструкция резко усложняется, снижается экономичность и надежность в эксплуатации, повышается трудоемкость регламентного обслуживания, кроме того, она недостаточно технологична при изготовлении.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является подача воздуха в системы кондиционирования жилых и производственных помещений небольших размеров, без обеспечения возможности увеличения производительности таких установок для охлаждения вентилируемого воздуха в помещениях больших размеров, менее трудоемких при регламентном обслуживании и технологичных при изготовлении, простых, экономичных и надежных в эксплуатации.
Общими признаками с предлагаемым охладителем вентилируемого воздуха являются вентиляторы, воздуховоды, корпус с патрубками входа и выхода потоков воздуха, емкость для воды, теплообменные секции, с сухими каналами и влажными каналами с влагопоглощающими пластинами, воздухораспределительная камера, вход сухих каналов теплообменных секций сообщен с патрубками входа потока воздуха, а выход - с расположенной на выходе сухих каналов теплообменных секций воздухораспределительной камерой, газодинамически сообщенной с патрубками выхода охлажденного потока и с входом влажных каналов теплообменных секций.
В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами охладителе вентилируемого воздуха, теплообменные секции выполнены в виде моноблоков, смонтированы в монтажные модули, монтажные модули установлены в продольные направляющие и поджаты друг к другу жестким фиксатором, монтажные модули расположены под углом к продольной оси охладителя с образованием асимметричной приемной камеры, моноблоки снабжены устройствами увлажнения влагопоглощающих пластин с поддонами, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов, при этом вентилятор подачи воздуха смонтирован сзади, фильтр расположен горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполнен в виде цилиндра с торцевой крышкой, а вытяжной вентилятор закреплен на отдельном основании и сообщен посредством переходника, цилиндрического воздуховода, переходника с фланцем с патрубком выхода влажного воздуха.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- угол расположения монтажных модулей к продольной оси охладителя составляет 8-10°;
- влагопоглощающие пластины погружены в воду не менее 0,04 своей высоты;
- ширина пазов в одной из продольных стенок поддона равна 0,2-0,3 ширины продольной стороны поддона;
- охладитель снабжен рециркуляционной системой подачи воды и контроля ее уровня;
- монтажные модули смонтированы вертикально не менее чем из 4 моноблоков;
- содержит не менее 12 моноблоков.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявленного технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение более высокой производительности для охлаждения вентилируемого воздуха в помещениях больших размеров, менее трудоемких при регламентном обслуживании и технологичных при изготовлении, простых, экономичных и надежных в эксплуатации.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном охладителе вентилируемого воздуха, содержащем вентиляторы, воздуховоды, корпус с патрубками входа и выхода потоков воздуха, емкость для воды, теплообменные секции с сухими каналами и влажными каналами с влагопоглощающими пластинами, воздухораспределительную камеру, вход сухих каналов теплообменных секций сообщен с патрубками входа потока воздуха, а выход - с расположенной на выходе сухих каналов теплообменных секций воздухораспределительной камерой, газодинамически сообщенной с патрубками выхода охлажденного потока и с входом влажных каналов теплообменных секций, особенность заключается в том, что теплообменные секции выполнены в виде моноблоков, смонтированы в монтажные модули, монтажные модули установлены в продольные направляющие и поджаты друг к другу жестким фиксатором, монтажные модули расположены под углом α к продольной оси охладителя с образованием асимметричной приемной камеры, моноблоки снабжены устройствами увлажнения влагопоглощающих пластин с поддонами, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов, при этом вентилятор подачи воздуха смонтирован сзади, фильтр расположен горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполнен в виде цилиндра с торцевой крышкой, а вытяжной вентилятор закреплен на отдельном основании и сообщен посредством переходника, цилиндрического воздуховода, переходника с фланцем с патрубком выхода влажного воздуха.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:
- выполнения теплообменных секций в виде моноблоков, монтажа их в монтажные модули, установку монтажных модулей в продольные направляющие и поджатая друг к другу жестким фиксатором, расположения монтажных модулей под углом к продольной оси охладителя с образованием асимметричной приемной камеры, снабжения моноблоков устройствами увлажнения влагопоглощающих пластин с поддонами, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов, монтажа вентилятора подачи воздуха сзади, расположения фильтра горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполнения в виде цилиндра с торцевой крышкой, закрепления вытяжного вентилятора на отдельном основании и сообщения посредством переходника, цилиндрического воздуховода, переходника с фланцем с патрубком выхода влажного воздуха - обеспечить более высокую производительность для охлаждения вентилируемого воздуха в помещениях больших размеров, меньшую трудоемкость при регламентном обслуживании и технологичность при изготовлении, простоту, экономичность и надежность в эксплуатации.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения, позволяют, в частности, за счет:
- расположения монтажных модулей к продольной оси охладителя под углом 8-10° - обеспечить требуемые параметры воздушного потока на выходе приемной камеры при заданных конструктивно-компоновочных характеристиках охладителя,
- погружения влагопоглощающих пластин в воду не менее 0,04 своей высоты - обеспечить постоянное увлажнение поверхности влагопоглощающих пластин при заданных параметрах работы охладителя,
- выбора ширины пазов в одной из продольных стенок поддона, равной 0,2-0,3 ширины продольной стороны поддона, - обеспечить оптимальный уровень воды в поддоне при заданных режимах работы охладителя,
- снабжения рециркуляционной системой подачи воды и контроля ее уровня - обеспечить надежную, бесперебойную автономную работу охладителя в заданных условиях функционирования,
- выполнения монтажных модулей не менее чем из 4 моноблоков, смонтированных вертикально - удобство и простоту при регламентном обслуживании,
- размещения в охладителе не менее 12 моноблоков - обеспечить требуемые параметры надежности при заданных конструктивно-компоновочных характеристиках охладителя.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что прелагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения заключается в том, что охладитель вентилируемого воздуха, содержащий вентиляторы, воздуховоды, корпус с патрубками входа и выхода потоков воздуха, емкость для воды, теплообменные секции с сухими каналами и влажными каналами с влагопоглощающими пластинами, воздухораспределительную камеру, вход сухих каналов теплообменных секций сообщен с патрубками входа потока воздуха, а выход - с расположенной на выходе сухих каналов теплообменных секций воздухораспределительной камерой, газодинамически сообщенной с патрубками выхода охлажденного потока и с входом влажных каналов теплообменных секций, в отличие от прототипа, согласно изобретению теплообменные секции выполнены в виде моноблоков, смонтированы в монтажные модули, монтажные модули установлены в продольные направляющие и поджаты друг к другу жестким фиксатором, монтажные модули расположены под углом α к продольной оси охладителя с образованием асимметричной приемной камеры, моноблоки снабжены устройствами увлажнения влагопоглощающих пластин с поддонами, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов, при этом вентилятор подачи воздуха смонтирован сзади, фильтр расположен горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполнен в виде цилиндра с торцевой крышкой, а вытяжной вентилятор закреплен на отдельном основании и сообщен посредством переходника, цилиндрического воздуховода, переходника с фланцем с патрубком выхода влажного воздуха.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид охладителя вентилируемого воздуха, на фиг.2 - вид А, на фиг.3 - вид Б, на фиг.4 - вид В.
Предлагаемый охладитель вентилируемого воздуха содержит вентиляторы 1, 2, воздуховоды 3, 4, корпус 5 с патрубками входа 6, снабженного фильтром 7, и выхода 8 потоков воздуха, емкость для воды 9, теплообменные секции 10 с сухими 11 и влажными 12 каналами с влагопоглощающими пластинами 13, воздухораспределительную камеру 14, вход сухих каналов 11 теплообменных секций сообщен с патрубком 6 входа потока воздуха, а выход сухих каналов 11 - с расположенной на выходе сухих каналов 11 воздухораспределительной камерой 14, газодинамически сообщенной с патрубком 8 выхода охлажденного потока и с входом влажных каналов 12, теплообменные секции 10 выполнены в виде моноблоков 15, смонтированных в монтажные модули 16, поджатых друг к другу жестким фиксатором 17 и расположенных под углом α к продольной оси охладителя с образованием асимметричной приемной камеры 18, моноблоки снабжены устройствами увлажнения 19 влагопоглощающих пластин 13 с поддонами 20, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов 21, вентилятор подачи воздуха 1 смонтирован сзади, фильтр 7 расположен горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполнен в виде цилиндра 22 с торцевой крышкой 23, а вытяжной вентилятор 2 закреплен на отдельном основании 24 и сообщен посредством переходника 25, цилиндрического воздуховода 4, переходника 26 с фланцем с патрубком выхода 27 влажного воздуха.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, в охладителе вентилируемого воздуха монтажные модули 16 расположены к продольной оси охладителя под углом 8-10°, влагопоглощающие пластины 13 погружены в воду не менее 0,04 своей высоты, ширина пазов 21 в одной из продольных стенок поддона 20 равна 0,2-0,3 ширины продольной стороны поддона 20, охладитель снабжен рециркуляционной системой подачи воды 28 и контроля ее уровня 29, монтажные модули 16 смонтированы вертикально не менее чем из 4 моноблоков, размещено не менее 12 моноблоков 15.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Воздух через фильтр 7, расположенный горизонтально вдоль продольной оси охладителя и выполненный в виде цилиндра 22 с торцевой крышкой 23, патрубок входа 6 посредством вентилятора 1, смонтированного сзади охладителя, подают в асимметричную приемную камеру 18, расположенную в корпусе 5, далее воздух проходит через сухие каналы 11 теплообменных секций 10 моноблоков 15, смонтированных в монтажные модули 16, поджатых друг к другу жестким фиксатором 17, воздух охлаждают за счет теплообмена между сухими 11 и влажными каналами 12 с влагопоглощающими пластинами 13, влагу к которым подают устройствами увлажнения 19 с поддонами 20, в одной из продольных стенок которых выполнен один или несколько прямоугольных пазов 21, через пазы 21 избыток воды поступает в емкости для воды 9, далее охлажденный воздух подают в воздухораспределительную камеру 14, затем основной поток воздуха через патрубок 8 выхода, воздуховод 3 подают потребителю, а часть воздуха из воздухораспределительной камеры 14 подают во влажные каналы 12, из которых насыщенный влагой воздух через патрубок выхода 27 влажного воздуха, переходник 26 с фланцем, цилиндрический воздуховод 4, переходник 25, посредством вытяжного вентилятора 2, закрепленного на отдельном основании 24, направляют на утилизацию.
Выполнение охладителя вентилируемого воздуха в соответствии с изобретением позволяет обеспечить эффективное функционирование систем охлаждения вентилируемых помещений в зимне-летних условиях эксплуатации, имеющих большие протяженные размеры и объемы, расположенных в подземных сооружениях, тоннелях, требуемую циркуляцию воздуха в таких помещениях. Таким образом, предлагаемое техническое решение может быть использовано при разработке охладителей вентилируемого воздуха, обеспечивая комфортные условия пребывания пассажиров и персонала в подземных сооружениях.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация и намечено серийное производство.