ЭЖЕКЦИОННЫЙ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к системам вытесняющей вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано для создания комфортных параметров микроклимата в зоне долговременного пребывания людей (конференц залы, кинотеатры, учебные аудитории, спортивные сооружения, вокзалы, аэропорты и др.) Проблемы воздухораспределения в таких помещениях с вредными газообразными веществами и избыточными тепловыделениями связаны, во- первых, с необходимостью снижения затухания скорости приточного потока и его дальнобойности, а во-вторых, с необходимостью вытеснения отработанных вредностей в верхнюю зону систем вытяжной вентиляции во всем объеме помещения.
Известны разнообразные схемы вентиляции и различные приемы, используемые на практике, для обеспечения комфортных условий для людей в зоне их постоянного пребывания. Однако, как показали исследования уровня техники данного направления, большинство из них не в полной мере пригодны для реализации поставленной задачи.
Воздухораспределители (BP) традиционно устанавливают в верхней зоне помещений с целью формирования мощных и дальнобойных потоков для создания необходимого воздухообмена во всем пространстве помещения. При такой схеме подачи приточного воздуха перед BP образуется зона, для которой характерна высокая скорость и пониженная температура. В этом случае люди могут испытывать определенный дискомфорт, обусловленный дутьем холодного потока. Кроме того, выделяющиеся от людей газы, водяные пары и теплота скапливаются в нижней зоне и ухудшается их вытеснение вверх в зону вытяжки из-за встречного направления приточных струй, развивающихся сверху вниз.
Начиная с 1990-х годов наметилась тенденция организации воздухообмена в помещениях по схеме снизу-вверх, когда приток свежего воздуха подается непосредственно в зону нахождения людей, а вредности с конвективными потоками вытесняются в верхнюю зону. Такая схема получила название вытесняющая вентиляция. Кроме того, при такой схеме воздухораспределения появляется возможность смешивания свежего наружного охлажденного воздуха с рециркуляционным в самом BP, что обеспечивает дополнительную экономию энергетических ресурсов в системах кондиционирования воздуха (КВ) и повышается комфортность воздушной среды в зоне долговременного пребывания людей, особенно в теплый и переходный периоды года.
Известно много устройств, относящихся к эжекционным устройствам, в которых охлажденный наружный воздух смешивается с воздухом из помещения в смесительной камере и затем поступает в помещение. Однако не все устройства можно отнести к классу систем вытесняющей вентиляции, так как по конструктивным особенностям их невозможно установить на полу для подачи воздуха непосредственно в обслуживаемую зону или они обладают другими конструктивными недостатками. Например в устройствах по патентам RU №2250419, RU №2512073, RU №2479798, RU №124371, RU №2269723, RU №2262042, RU №2202075, RU №2241910 обеспечивается эжекция окружающего воздуха и его смешивание с наружным охлажденным, но они используются для систем перемешивающей вентиляции
Из известных воздухораспределителей следует отметить устройство по патенту RU №2269723. Конструкция содержит диффузорный корпус с выпускными отверстиями на его выходе, прикрепленный к воздуховоду, цилиндрический входной патрубок, выполненные на поверхности последнего эжектирующие окна, при этом цилиндрический входной патрубок снабжен охватывающей его эластичной манжетой, жестко прикрепленной одним своим краем к входному патрубку перед эжектирующими окнами с возможностью перемещения вдоль последних по ходу воздуха до их полного перекрытия или открытия, установленную во входном патрубке конфузорную вставку.
Диффузорный корпус прикреплен к входному патрубку с помощью эластичной гофрированной вставки, а дно корпуса выполнено в виде пластины с выпускными отверстиями, при этом пластина жестко связана штоком с вибратором, размещенным внутри корпуса, закрепленным на стержнях к входному патрубку и соединенным электрически с генератором (регулятором) частоты и амплитуды вибрации.
Предлагаемая конструкция воздухораспределителя позволяет осуществлять интенсивное затухание приточных струй воздуха в помещении благодаря использованию вибратора, а также обеспечивает импульсную подачу воздушных приточных струй в помещение за счет колебаний в режиме сжатия-разжатия гофрированной вставки из эластичного материала, кроме того, обеспечивается снижение перепада температур между приточными струями и воздухом помещения за счет подсоса к приточному воздуху воздуха из помещения через эжектирующие окна.
Недостатком рассматриваемого воздухораспределителя является отсутствие шумоглушения и очистки воздуха от вредных примесей в эжектируемом воздухе. Кроме того, рассматриваемая конструкция воздухораспределителя предназначена для раздачи приточного воздуха из верхней зоны в направлении рабочей, что исключает использование его для систем вытесняющей вентиляции при расположении изделия на полу в пределах зон пребывания человека.
Известны эжекционные приточные устройства, которые могут применяться в системах вытесняющей вентиляции, но обладают определенными недостатками по сравнению с конструктивным решением, предлагаемым в настоящей заявке.
Например, эжекционный воздухораспределитель (патент RU №2245494), который содержат корпус с выпускными отверстиями на его выходе, прикрепленный к воздуховоду с помощью цилиндрического входного патрубка, выполненные на поверхности последнего эжектирующие окна, при этом цилиндрический входной патрубок снабжен охватывающей его эластичной манжетой, жестко прикрепленной одним своим краем к входному патрубку перед эжектирующими окнами по ходу воздуха с возможностью перемещения вдоль последних и их перекрытия, установленную во входном патрубке конфузорную вставку, причем корпус воздухораспределителя выполнен диффузорным и снабжен прикрепленным к его выходу дном с выпускными отверстиями, снабженными закручивателями, а параллельно дну внутри корпуса размещена перфорированная заслонка, при этом дно корпуса и перфорированная заслонка выполнены в виде сферических сегментов, обращенных своими выпуклостями к входному патрубку.
Перфорированная заслонка, размещенная на минимальном расстоянии от дна корпуса, скреплена с осью, на конце которой, находящемся в цилиндрическом входном патрубке перед выходным отверстием конфузорной вставки, закреплена крыльчатка, а перед входным отверстием конфузорной вставки размещена заслонка. Предлагаемый воздухораспределитель по принципу действия позволяет осуществить интенсивное затухание приточных струй в помещении благодаря импульсному поступлению закрученных струй из выходных отверстий BP и сталкиванию этих струй между собой, при этом обеспечивается также снижение перепада температур между приточным воздухом и воздухом помещения за счет подсоса к приточному воздуху воздуха из помещения через эжектирующие окна.
Недостатком рассматриваемого аналога является прямое применение воздухораспределителя для систем перемешивающей вентиляции без конструктивных элементов для шумоглушения, очистки эжектируемого воздуха от вредностей и невозможности использования данного устройства в системах вытесняющей вентиляции для ассимиляции теплоизбытков в обслуживаемой зоне пребывания человека.
В качестве прототипа следует остановиться на конструкции известного низкоскоростного воздухораспределителя для подачи воздуха непосредственно в рабочую зону по схеме вытесняющей вентиляции (патент RU №2352868).
По данному патенту воздухораспределитель, включающий, по крайней мере, две расположенные вертикально, установленные одна в другой, цилиндрические, равные по высоте воздухопроницаемые наружную и внутреннюю круговые обечайки, нижние концы которых скреплены общим герметичным днищем, верхний конец внутренней цилиндрической воздухопроницаемой круговой обечайки снабжен подводящим патрубком, а полость, образованная между внутренней и наружной цилиндрическими воздухопроницаемыми круговыми обечайками со стороны подводящего патрубка, закрыта герметичной крышкой, отличается тем, что во внутренней цилиндрической воздухопроницаемой круговой обечайке на днище смонтирован жесткий герметичный конусный рассекатель с вершиной, направленной в сторону подводящего патрубка.
Недостатком данного конструктивного решения является отсутствие смешивания наружного охлажденного воздуха с рециркуляционным, кроме того, не обеспечивается эффект звукопоглощения и фильтрации загрязненного воздуха от вредных примесей.
Целью заявляемого изобретения является создание воздухораспределителя, обеспечивающего, во-первых, высокую интенсивность затухания приточных струй воздуха в помещении согласно СП 60.13330.2012 в пределах среды обитания человека, во-вторых, возможность смешивания наружного охлажденного воздуха с рециркуляционным путем эжекции окружающего воздуха помещения через специальные отверстия в верхней части воздухораспределителя, в-третьих, достижение эффекта вытеснения вредностей в верхнюю зону помещения для последующего их удаления, в-четвертых, эффективное звукопоглощение и фильтрация загрязненного воздуха, а также регулирование расхода наружного воздуха по сигналу от датчика температуры или датчика концентрации углекислого газа, установленных в помещении.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции воздухораспределителя для систем вытесняющей вентиляции используется сопло (группа сопел) для создания разрежения в верхней области корпуса воздухораспределителя, а также для подачи наружного охлажденного воздуха и дальнейшего смешивания его с рециркуляционным вследствие эжекции окружающего воздуха помещения через отверстия в верхней части корпуса воздухораспределителя. Очистка воздуха, шумоглушение и снижение аэродинамического сопротивления обеспечиваются с помощью особой конструкции рассекателя в виде конуса, облицованного воздухопроницаемым фильтрующим и звукопоглощающим материалами.
Сущность заявляемой конструкции поясняется на фиг. 1.
Эжекционный воздухораспределитель выполнен в виде короба (1) с впускными (2) и воздуховыпускными (3) отверстиями. В верхней части корпуса к воздуховоду (4) присоединены сопла (5) для подачи наружного воздуха и дальнейшего смешивания его с рециркуляционным, эжектируемым через впускное отверстие (3) за счет разрежения, создаваемого соплами (5) в верхней области корпуса. По продольной оси корпуса перед воздуховыпускными отверстиями установлен рассекатель (6) в виде конуса из упругой сетки, облицованного воздухопроницаемым фильтрующим и звукопоглощающим материалами. Вершина конуса рассекателя направлена навстречу смеси воздуха с целью снижения аэродинамического сопротивления устройства и увеличения поверхности контакта взаимодействующих сред (наружного охлажденного и рециркуляционного загрязненного). Обтекание воздушной смеси вокруг конусной поверхности рассекателя снижает сопротивлении ВР, повышает эффективность очистки воздуха от вредных примесей и улучшает качество звукопоглощения.
Регулирование расхода воздуха выполняется клапаном (7) по сигналу от датчика температуры воздуха или от датчика концентрации углекислого газа, установленных в помещении.
Устойчивое настилание приточного потока с большой интенсивностью затухания скорости вдоль напольной поверхности в направление зон ассимиляции теплоизбытков и последующего вытеснения вредных веществ с конвективными токами в верхнюю зону помещения достигается в том числе за счет истечения струй через воздуховыпускные отверстия с направляющим козырьком (8), надетым на корпус воздухораспределителя.
Эжекционный воздухораспределитель работает следующим образом. Поток наружного охлажденного воздуха через регулирующий клапан, установленный на воздуховоде (4), поступает в сопла (5) и распространяется под напором в корпусе (1), смешиваясь с рециркуляционным воздухом, эжектируемым через впускные отверстия (2) за счет разрежения, создаваемого соплами в верхней области корпуса. Воздушная смесь проходит через фильтрующий и звукопоглощающий материалы, установленные на рассекателе (6), смесь воздуха очищается от вредных примесей, а также поглощается часть энергии звуковой мощности потока воздуха. Таким образом, рассекатель преобразует турбулентный поток, формируемый соплами, в ламинарный, гася интенсивность его движения и снижая уровень шума в устройстве. Далее приточный поток смеси наружного охлажденного и рециркуляционного воздуха выходит через воздуховыпускные отверстия (3) и, настилаясь на поверхность пола с помощью в том числе воздухоотклоняющего козырька (8), направляется в зону нахождения человека, ассимилирует теплоизбытки и с конвективными токами поднимается вверх к вытяжным устройствам, увлекая за собой вредные примеси.
Техническим результатом полезной модели является формирование быстрозатухающего, настилающегося на пол суммарного воздушного потока из смеси наружного охлажденного и эжекционно-рециркуляционного воздуха, очищенного от вредных примесей, а также наличия звукопоглощения в полости рассекателя за счет увеличенной поверхности контакта взаимодействующих сред на коническом рассекателе и снижения сопротивления BP, что повышает комфортность эжекционного воздухораспределителя для вентиляции зон долговременного пребывания человека и повышения энергоэффективности изделия.