Устройство для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем, работающих в режиме холода при отрицательных наружных температурах воздуха.
DEVICE FOR ENSURING OPERATION OF EXTERNAL BLOCKS OF FREON CLIMATIC SYSTEMS OPERATING IN COLD MODE WITH SUB-ZERO OUTSIDE AIR TEMPERATURES

Изобретение относится к наружным блокам фреоновых климатических систем и предназначено для обеспечения их бесперебойной работы при низких температурах наружного воздуха в зимний период.
Из уровня техники известно техническое решение «Устройство для кондиционирования», патент РФ на полезную модель №88107, МПК F24F1/00, опубл. 27.10.2009. Устройство содержит выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором, который размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, которые выполнены с регулируемым проходным сечением и снабжены жалюзийными решетками с сервоприводами, входное окно расположено в нижней части передней стенки контейнера, а выходное окно расположено в верхней части передней стенки контейнера, при этом компрессорно-конденсаторный агрегат расположен в контейнере вертикально - вентилятором вверх.
Недостатком этого решения является то, что использование устройства возможно только при вертикальном выбросе горячего воздуха из наружного блока фреоновой климатической системы.
Технической задачей изобретения является создание устройства, которое можно применить для любых наружных блоков фреоновых климатических систем, работающих на производство холода, как с вертикальным, так и с горизонтальным выбросом горячего воздуха из конденсатора наружного блока.
Техническим результатом изобретения является обеспечение работы устройства в полностью автоматическом режиме за счет регулирования необходимого количества приточного наружного воздуха и без изменения направления потока воздуха, создаваемого вентилятором, что позволяет использовать заявляемое устройство для различных видов наружных блоков фреоновых климатических систем.
Технический результат достигается тем, что, в случае устройства для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с вертикальным выбросом горячего воздуха из конденсатора наружного блока его осевым вентилятором (вентиляторами), оно состоит из пространственной рамы, собранной из металлических прямоугольных труб с помощью сварки или болтового соединения таким образом, что бы наружный блок фреоновой климатической системы был полностью расположен во внутреннем объеме пространственной рамы, которая жестко закреплена на фундаментном основании, на боковые и торцевые стороны внутреннего объема пространственной рамы закреплены четыре короба рольставен с электроприводом, внутри которых расположены жалюзи рольставен, с возможностью их перемещения вертикально вверх-вниз по направляющим, закрепленными на пространственной раме, сверху на пространственной раме горизонтально закреплен воздушный клапан с электроприводом плавного регулирования, внутри пространственной рамы устройства установлен электронный контроллер управления и два датчика температуры, один установлен в верхней части, а другой в нижней части внутреннего объема устройства. С наружи пространственной рамы установлен датчик температуры наружного воздуха. В угловых частях пространственной рамы установлены вертикальные воздуховоды с забором наружного воздуха сверху и подачей его в нижнюю область внутреннего объема пространственной рамы. Сверху по периметру воздушного клапана закреплен снего/ветрозащитный экран.
Технический результат достигается тем, что, в случае устройства для обеспечения работы климатических систем с горизонтальным выбросом горячего воздуха из конденсатора наружного блока его осевым вентилятором (вентиляторами), оно состоит из пространственной рамы, собранной из металлических прямоугольных труб с помощью сварки или болтового соединения таким образом, что бы наружный блок фреоновой климатической системы был полностью расположен во внутреннем объеме пространственной рамы, которая жестко закреплена на основании, на одну боковую и две торцевые стороны внутреннего объема пространственной рамы закреплены три короба рольставен с электроприводом, внутри которых расположены жалюзи рольставен, с возможностью их перемещения вертикально вверх-вниз по направляющим закрепленными на раме, на вторую боковую сторону со стороны выброса горячего воздуха из наружного блока к пространственной раме вертикально закреплен воздушный клапан с электроприводом плавного регулирования, сверху на пространственной раме горизонтально закреплена легкосъемная панель, внутри пространственной рамы устройства установлен электронный контроллер управления и два датчика температуры, один установлен в верхней части, а другой в нижней части внутреннего объема устройства. С наружи пространственной рамы установлен датчик температуры наружного воздуха. В угловых частях пространственной рамы установлены вертикальные воздуховоды с забором наружного воздуха сверху и подачей его в нижнюю область внутреннего объема пространственной рамы.
Со стороны горизонтального выброса горячего воздуха из наружного блока может быть установлен адаптер, предназначенный для изменения потока воздуха с горизонтального на вертикальный.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена структурная схема устройства для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с вертикальным выбросом горячего воздуха из наружного блока, а на фиг.2 структурная схема устройства для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с горизонтальным выбросом горячего воздуха из наружного блока.
Устройство для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с вертикальным выбросом горячего воздуха содержит:
1-1 Наружный блок фреоновой климатической системы.
1-2 Короба рольставен с электроприводом.
1-3 Жалюзи рольставен.
1-4 Верхний воздушный клапан с сервоприводом плавного регулирования.
1-5 Пространственная рама.
1-6 Вертикальные воздуховоды для забора с верху наружного воздуха.
1-7 Осевой вентилятор (вентиляторы) наружного блока.
1-8 Электронный контроллер управления.
1-9 Верхний датчик температуры.
1-10 Нижний датчик температуры.
1-11 Датчик наружной температуры воздуха.
1-12 Снего/ветрозащитный экран воздушного клапана.
1-13 Компрессор наружного блока.
1-14 Дополнительный картерный нагреватель компрессора.
1-15 Стояночный тепловентилятор.
Устройство для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с горизонтальным выбросом горячего воздуха содержит (фиг. 2):
2-1 Наружный блок фреоновой климатической системы.
2-2 Короба рольставен с электроприводом.
2-3 Жалюзи рольставен.
2-4 Боковой воздушный клапан с сервоприводом плавного регулирования.
2-5 Пространственная рама.
2-6 Вертикальные воздуховоды для забора с верху наружного воздуха.
2-7 Осевой вентилятор (вентиляторы) наружного блока.
2-8 Электронный контроллер управления.
2-9 Верхний датчик температуры.
2-10 Нижний датчик температуры.
2-11 Датчик наружной температуры воздуха.
2-12 Верхняя легкосъемная панель.
2-13 Адаптер, предназначенный для изменения потока воздуха с горизонтального на вертикальный.
2-14 Компрессор наружного блока.
2-15 Дополнительный картерный нагреватель компрессора.
2-16 Стояночный тепловентилятор.
Устройство для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с вертикальным выбросом горячего воздуха работает следующим образом. При температуре наружного воздуха, замеряемой датчиком наружной температуры 1-11, меньше, например плюс 5 град.- полностью закрываются обе боковые рольставни и одна торцевая рольставня, расположенная со стороны сервисной крышки наружного блока. Закрытие рольставен 1-3 происходит за счет электропривода, расположенного в коробе рольставен 1-2. Вторая торцевая рольставня находится в полностью открытом положении. Верхний воздушный клапан 1-4 находится в полностью открытом положении. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. В переходный период, когда наружная температура, замеряемая датчиком наружной температуры 1-11, находится в диапазоне например от плюс 5 до минус 5 градусов электронный контроллер управления 1-8, при необходимости, плавно регулирует степень открытия/закрытия верхнего воздушного клапана 1-4, подавая команды на его сервопривод. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. При температуре окружающего воздуха, замеряемой датчиком наружной температуры 1-11, меньше например минус 5 град закрываются на 100% жалюзи оставшейся торцевой рольставни 1-3. Закрытие рольставни происходит за счет электропривода, расположенного в коробе рольставен 1-2. Для поддержания температуры внутри объема устройства электронный контроллер управления 1-8 плавно регулирует, подавая команды на его сервопривод, степень открытия верхнего воздушного клапана 1-4 в зависимости от температуры в верхней части объема устройства, измеряемой датчиком температуры 1-9. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. Процесс регулирования температуры внутри объема устройства происходит следующим образом: В зимний период, при температуре воздуха на выходе из осевого вентилятора 1-7 наружного блока 1-1 выше заданного значения (например +25 ч +35°С), по сигналам верхнего датчика температуры 1-9 электронный контроллер управления 1-8 подает сигнал на открытие сервоприводом лопаток верхнего воздушного клапана 1- 4. При этом, за счет создаваемого давления напора осевого вентилятора 1-7 наружного блока фреоновой климатической системы 1-1 через вертикальные воздуховоды 1-6 начинает подсасываться холодный наружный воздух, который проходя через оребрение воздушного конденсатора наружного блока 1-1 охлаждает его. Выходящий из наружного блока 1-1 в вертикальном направлении нагретый воздух через лопатки верхнего воздушного клапана 1-4 выбрасывается в атмосферу. Подсос необходимого количества наружного воздуха внутрь объема устройства происходит через установленные в угловых частях пространственной рамы вертикальные воздуховоды 1-6 с забором наружного воздуха сверху и подачей его в нижнюю область внутреннего объема устройства и через нижнюю щель внизу пространственной рамы 1-5 , образованную рамой устройства и наружными габаритами наружного блока 1-1. При снижении температуры на выходе из наружного блока климатической системы 1-1 ниже заданного значения по сигналу верхнего датчика температуры 1-9 электронный контроллер управления 1-8 дает команду сервоприводу воздушного клапана 1-4 на плавное закрытие лопаток воздушного клапана. В результате часть или весь поток (зависит от степени закрытия воздушного клапана 1-4) горячего воздуха выбрасываемого вентилятором 1-7 из наружного блока климатической системы 1-1 перепускается на вход конденсатора наружного блока климатической системы 1-1. При полностью закрытом воздушном клапане 1-4 внутри объема устройства возникает процесс рециркуляции, когда горячий воздух после вентилятора 1-7 наружного блока 1-1 полностью перепускается на вход конденсатора наружного блока. Воздух, проходя через теплообменник конденсатора наружного блока подогревается на 10÷20°С , за счет выделения тепла при конденсации фреона, обеспечивая тем самым поддержание температуры внутри объема устройства на заданном уровне. Пока воздушный клапан 1-4 находится в закрытом состоянии, поддерживается процесс 100%-й рециркуляции воздуха внутри объема устройства и постепенный его разогрев. При превышении температуры в верхней зоне устройства, измеряемой верхним датчиком температуры 1-9 и заданной в электронном контроллере управления 1-8 процесс регулирования температуры внутри пространственной рамы циклически повторяется по выше описанному алгоритму с учетом наружной температуры и тепловой нагрузки на наружный блок 1-1 климатической системы. В случае поднятия температуры в верхней зоне устройства выше заданного предела в течении заданного отрезка времени, электронный контроллер управления 1-8 дает сигнал электроприводу, расположенному в коробе 1-2 рольставен на частичное открытие на 10-30% одной из торцевых жалюзей. При достижении температуры в верхней зоне объема устройства ниже заданного предела в течении заданного отрезка времени, электронный контроллер управления 1-8 дает сигнал на полное закрытие ранее частично открытой торцевой жалюзи 1-3. В случае аварийного выключения наружного блока при температуре воздуха в нижней зоне объема устройства ниже, например минус 5°С, замеренной датчиком температуры 1-10, по команде электронного контроллера управления 1-8 включаются или дополнительный картерный нагреватель 1-14 компрессора 1-13 наружного блока или установленный стояночный тепловентилятор 1-15. Команда на выключение дополнительного картерного нагревателя и/или тепловентилятора подается электронным контроллером управления 1-8 при температуре в нижней части объема устройства, замеренной датчиком температуры 1-10, выше например плюс 5°С. При температуре окружающего воздуха, замеренной датчиком наружной температуры 1-11 больше например, плюс 5 град (летний режим работы) все рольставни и верхний воздушный клапан переводятся в полностью открытое состояние, при этом наружный блок 1-1 фреоновой климатической системы работает в штатном режиме.
Для предотвращения попадания на лопатки воздушного клапана 1-4 снега по его периметру устанавливается снего/ветрозащитный экран 1-12.
Устройство для обеспечения работы наружных блоков фреоновых климатических систем с горизонтальным выбросом горячего воздуха работает следующим образом. При температуре наружного воздуха, замеряемой датчиком наружной температуры 2-11, меньше например, плюс 5 град.- закрываются 2-е торцевые рольставни 2-3. Закрытие рольставен происходит за счет электропривода, расположенного в коробе рольставен 2-2. Боковая рольставня находится в полностью открытом положении. Боковой воздушный клапан 2-4 находится в полностью открытом положении. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. В переходный период, когда наружная температура, замеряемая датчиком наружной температуры 2-11, находится в диапазоне, например от плюс 5 до минус 5 градусов, электронный контроллер управления 2-8, при необходимости, плавно регулирует степень открытия/закрытия бокового воздушного клапана 2-4 подавая команды на его сервопривод. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. При температуре окружающего воздуха, замеряемой датчиком наружной температуры 2-11, меньше, например минус 5 град закрывается на 100% оставшаяся боковая рольставня 2-3. Закрытие рольставни происходит за счет электропривода, расположенного в коробе рольставен 2-2. Для поддержания температуры внутри объема устройства электронный контроллер управления 2-8 плавно регулирует, подавая команды на его сервопривод, степень открытия бокового воздушного клапана 2-4 в зависимости от температуры в верхней части объема устройства, измеряемой датчиком температуры 2-9. При этом давление конденсации поддерживается автоматикой климатической системы. Процесс регулирования температуры внутри объема устройства происходит следующим образом: В зимний период, при температуре воздуха на выходе из осевого вентилятора 2-7 наружного блока 2-1 выше заданного значения (например, +25 ч +35°С) по сигналам верхнего датчика температуры 2-9 электронный контроллер управления 2-8 подает сигнал на открытие сервоприводом лопаток бокового воздушного клапана 2-4. При этом за счет создаваемого давления напора осевого вентилятора 2-7 наружного блока фреоновой климатической системы 2-1 через вертикальные воздуховоды 2-6 начинает подсасываться холодный наружный воздух, который проходя через оребрение воздушного конденсатора наружного блока 2-1 охлаждает его. Выходящий из наружного блока 2-1 в горизонтальном направлении нагретый воздух через лопатки бокового воздушного клапана 2-4 выбрасывается в атмосферу. Подсос необходимого количества наружного воздуха внутрь объема устройства происходит через установленные в угловых частях пространственной рамы вертикальные воздуховоды 2-6 с забором наружного воздуха сверху и подачей его в нижнюю область внутреннего объема устройства и через нижнюю щель внизу пространственной рамы, образованную пространственной рамой 2-5 устройства и наружными габаритами наружного блока. При снижении температуры на выходе из наружного блока климатической системы 2-1 ниже заданного значения по сигналу верхнего датчика температуры 2-9 электронный контроллер управления 2-8 дает команду сервоприводу воздушного клапана 2-4 на плавное закрытие лопаток воздушного клапана. В результате часть или весь поток (зависит от степени закрытия воздушного клапана 2-4) горячего воздуха выбрасываемого осевым вентилятором 2-7 из наружного блока климатической системы 2-1 перепускается на вход конденсатора наружного блока климатической системы 2-1. При полностью закрытом воздушном клапане 2-4 внутри объема устройства возникает процесс рециркуляции, когда горячий воздух после вентилятора 2-7 наружного блока полностью перепускается на вход конденсатора наружного блока 2-1. Воздух, проходя через теплообменник конденсатора наружного блока 2-1 подогревается на 10÷20°С за счет выделения тепла при конденсации фреона, обеспечивая тем самым поддержание температуры внутри объема устройства на заданном уровне. Пока воздушный клапан 2-4 находится в закрытом состоянии, поддерживается процесс 100%-й рециркуляции воздуха внутри пространственной рамы и постепенный его разогрев. При превышении температуры в верхней зоне устройства, измеряемой верхним датчиком температуры 2-9 и заданной величине температуры в электронном контроллере управления 2-8 процесс регулирования температуры внутри объема устройства циклически повторяется по выше описанному алгоритму с учетом наружной температуры и тепловой нагрузки на наружный блок климатической системы 2-1. В случае аварийного поднятия температуры в верхней зоне объема устройства выше заданного предела в течение заданного отрезка времени, электронный контроллер управления 2-8 дает сигнал электроприводу, расположенному в коробе 2-2 рольставен на частичное открытие на 10-30% одной из торцевых жалюзей 2-3. При достижении температуры в верхней зоне объема устройства ниже заданного предела в течение заданного отрезка времени, электронный контроллер управления 2-8 дает сигнал на полное закрытие ранее частично открытой торцевой жалюзи. В случае аварийного выключения наружного блока 2-1 при температуре воздуха в нижней зоне объема устройства ниже например, минус 5°С, замеренной нижним датчиком температуры 2-10, по команде электронного контроллера управления 2-8 включаются или дополнительный картерный нагреватель 2-15 компрессора 2-14 наружного блока или установленный стояночный тепловентилятор 2-16. Команда на выключение дополнительного картерного нагревателя и/или тепловентилятора подается электронным контроллером управления 2-8 при температуре в нижней части объема устройства, замеренной нижним датчиком температуры 2-10, выше, например плюс 5°С. При температуре окружающего воздуха, замеренной датчиком наружной температуры 2-11 больше, например плюс 5 град (летний режим работы), все рольставни и боковой воздушный клапан 2-4 переводятся в полностью открытое состояние, при этом наружный блок фреоновой климатической системы 2-1 работает в штатном режиме.
Для исключения влияния на установленные рядом соседние наружные блоки выбрасываемого из наружного блока климатической системы горячего воздуха со стороны горизонтального выброса горячего воздуха из наружного блока может быть установлен адаптер 2-13, предназначенный для изменения потока воздуха с горизонтального на вертикальный.
Сверху на пространственной раме 2-5 горизонтально закреплена легкосъемная панель 2-12.