УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
AIR SUPPLY DEVICE AND AIR FLOW VELOCITY CONTROL METHOD

Изобретение относится к устройству подачи воздуха и способу регулирования воздушного потока.
Устройства подачи приточного воздуха, известные из уровня техники (см. патент США 3,611,908, F24F 1/01, 12.10.1971), представляют собой устройства, в которых свежий подаваемый воздух, то есть первичный воздух, подают снаружи в камеру для подачи воздуха и заставляют проходить из воздушной камеры через сопла в смесительную камеру, посредством которой воздушный поток, подаваемый из сопел, индуцирует циркуляционный воздушный поток, то есть вторичный поток из помещения, проходить через теплообменник в смесительную камеру. В теплообменнике циркуляционный воздушный поток нагревают или охлаждают. Из смесительной камеры свежий поток подаваемого воздуха и циркуляционного воздушного потока направляют таким образом, чтобы он проходил обратно в пространство Н помещения.
В решениях, известных из уровня техники, было трудно получить достаточно широкий диапазон скоростей воздушного потока, достигаемый с помощью такого устройства. В устройствах, известных из уровня техники, эта проблема была решена таким образом, что сопла были взаимозаменяемыми, вследствие чего устройство определенного типа могло содержать большое количество наборов сопел. В зависимости от установки, таким образом, можно было выбирать желательный набор сопел, подходящих для целей каждой установки и скорости воздушного потока.
Однако в вышеупомянутых решениях была другая трудность, заключающаяся в том, что определенного количества наборов сопел было еще недостаточно для достижения достаточно большого диапазона скоростей воздушного потока для данного типа устройства.
s
3
Данная заявка представляет собой усовершенствование вышеупомянутой проблемы. В изобретении предложено использование отдельного регулятора, с помощью которого можно отрегулировать желательную скорость воздушного потока. Регулятор может представлять собой ручной регулирующий демпфер или клапан или регулирующий демпфер или клапан с электрическим управлением. Камера для подачи воздуха содержит сопла и отдельный регулятор для регулирования байпасного течения в соплах и, следовательно, для регулирования общей скорости потока чистого первичного воздуха, подаваемого в помещение снаружи. Первичный воздух подают в воздушную камеру с помощью воздуходувного вентилятора по трубе, сообщающейся с атмосферным воздухом. С помощью регулятора определяют общую скорость потока ΣQ (л/с) в устройстве, то есть сумму скорости Q (л/с) первичного воздуха, поступающего из сопел, и скорости Q (л/с) первичного воздуха, протекающего через регулятор. Рабочий диапазон регулятора является максимальным в такой системе подачи воздуха, при этом в системе каналов поддерживается постоянное давление, например, посредством регулятора постоянного давления.
3
s
Воздух с так называемой минимальной скоростью должен все время проходить через сопла для индуцирования циркуляционного воздушного потока и достижения таким способом достаточной охлаждающей и нагревающей энергии. При открытии регулятора общую скорость потока (ΣQ=Q+Q) можно повысить в 1-6 раз по сравнению с минимальной скоростью потока.
Устройство подачи воздуха и способ регулирования скорости воздушного потока согласно изобретению характеризуются признаками, представленными в формуле изобретения.
Таким образом, согласно одному варианту предложено устройство подачи воздуха, содержащее воздушную камеру, теплообменник, смесительную камеру, в которую из воздушной камеры через сопла или зазор для потока подается первичный воздушный поток, вызывающий циркуляционный воздушный поток из помещения через теплообменник в смесительную камеру, при этом циркуляционный воздушный поток проходит в каждый теплообменник сбоку и нагревается и охлаждается в нем, покрывающую пластину, закрывающую устройство подачи воздуха снизу, причем воздушная камера, теплообменник, смесительная камера, а также сопла или зазор для потока расположены выше покрывающей пластины, при этом нагнетательный канал, сопла или зазор для потока направляют первичный воздушный поток вверх, в результате чего комбинированный воздушный поток, содержащий первичный воздушный поток и циркуляционный воздушный поток, направляется из смесительный камеры через нагнетательный канал наклонно вверх, регулятор, установленный в потолке воздушной камеры, регулирующий байпасный воздушный поток, проходящий из воздушной камеры в помещение, причем байпасный воздушный поток обходит сопла или зазор для потока, при этом регулятор позволяет согласно назначению помещения регулировать байпасный воздушный поток, проходящий через регулятор в помещение, и таким образом общий воздушный поток свежего первичного воздуха проходящего в помещение, содержащий байпасный воздушный поток, проходящий через регулятор в помещение, и первичный воздушный поток, проходящий через сопла или зазор для потока.
Предпочтительно скорость воздушного потока байпасного воздушного потока, проходящего через регулятор, находится в диапазоне 0-50 л/с, скорость воздушного потока, проходящего через сопла (или через зазор для потока), находится в диапазоне 10-25 л/с, а скорость общего воздушного потока, проходящего через устройство подачи воздуха, находится в диапазоне 10-75 л/с.
Соотношение потоков между байпасным воздушным потоком и первичным воздушным потоком предпочтительно находится в диапазоне 0-5.
Байпасный поток предпочтительно плавно регулируется.
Предпочтительно, когда регулятор находится в полностью закрытом положении, байпасный поток через регулятор отсутствует, а существует только первичный воздушный поток через сопла или через зазор для потока, таким образом, скорость общего воздушного потока устройства имеет минимальное значение, а когда регулятор находится в полностью открытом положении, достигается максимальный воздушный поток через регулятор, и скорость общего воздушного потока устройства также имеет максимальное значение.
Предпочтительно устройство содержит канал, соединенный с регулятором постоянного давления, который используется для поддержания постоянного давления у входного конца регулятора и у входного конца сопел или зазора для потока на уровне значения, регулируемого регулятором постоянного давления.
Согласно другому варианту предложен способ регулирования скорости воздушного потока в устройстве подачи воздуха, содержащем воздушную камеру, теплообменник, смесительную камеру, в которую из воздушной камеры через сопла или зазор для потока подают первичный воздушный поток, вызывающий циркуляционный воздушный поток из помещения через теплообменник в смесительную камеру, при этом циркуляционный воздушный поток проходит в каждый теплообменник сбоку и нагревается и охлаждается в нем, покрывающую пластину, закрывающую устройство подачи воздуха снизу, причем воздушная камера, теплообменник, смесительная камера, а также сопла или зазор для потока расположены выше покрывающей пластины, при этом нагнетательный канал, сопла или зазор для потока направляют первичный воздушный поток вверх, в результате чего комбинированный воздушный поток, содержащий первичный воздушный поток и циркуляционный воздушный поток, направляется из смесительный камеры через нагнетательный канал наклонно вверх, регулятор, установленный в потолке воздушной камеры, регулирующий байпасный воздушный поток, проходящий из воздушной камеры в помещение, причем байпасный воздушный поток обходит сопла или зазор для потока, при этом регулируют регулятором согласно назначению помещения байпасный воздушный поток, проходящий через регулятор в помещение, и, таким образом общий, воздушный поток свежего первичного воздуха, проходящего в помещение, содержащий байпасный воздушный поток, проходящий через регулятор в помещение, и первичный воздушный поток, проходящий через сопла или зазор для потока.
Предпочтительно скорость воздушного потока байпасного воздушного потока, проходящего через регулятор, находится в диапазоне 0-50 л/с, скорость воздушного потока, проходящего через сопла или через зазор для потока, находится в диапазоне 10-25 л/с, а скорость общего воздушного потока, проходящего через устройство подачи воздуха, находится в диапазоне 10-75 л/с.
Соотношение потоков между байпасным воздушным потоком и первичным воздушным потоком предпочтительно плавно регулируют в диапазоне 0-5.
Регулятор предпочтительно является регулятором с дистанционным управлением, который имеет электрическое управление, причем регулятор включает привод для перемещения закрывающего элемента регулятора и для регулирования скорости воздушного потока.
В канале, соединенном с воздушной камерой устройства подачи воздуха, предпочтительно используют регулятор постоянного давления для поддержания контролируемого постоянного давления на уровне его регулируемого постоянного значения независимо от открытия регулятора.
Изобретение в дальнейшем будет описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые показаны на фигурах прилагаемых чертежей, но сущность изобретения не ограничивается только ими.
На Фиг.1 показан рабочий вариант осуществления изобретения, известный из уровня техники, в котором устройство подачи воздуха установлено в офисном помещении, и существует необходимость в подаче воздуха из устройства подачи воздуха в диапазоне 1,5-2 литров/квадратный метр.
На Фиг.2 показан рабочий вариант осуществления изобретения, где устройство подачи воздуха установлено в помещении, используемом в качестве помещения для переговоров.
На Фиг.3 показан вариант осуществления устройства подачи воздуха, где устройство подачи воздуха установлено в потолке помещения и устройство подачи воздуха включает плиту основания, закрывающую устройство снизу. Изображение разрезано на конце для показа внутренних элементов.
Фиг.4 представляет собой разрез вдоль линии I-I на Фиг.3.
На Фиг.5 показана структура, соответствующая варианту осуществления, показанному на Фиг.3, 4, но с одним удлиненным зазором для потока вместо сопел.
На Фиг.6 показан вариант осуществления изобретения, в котором устройство подачи воздуха представляет собой структуру, закрытую по бокам и сверху и установленную в виде подвесного потолка, заставляя воздух проходить горизонтально в направлении поверхности подвесного потолка. Изображение разрезано на конце для показа внутренних элементов.
Фиг.7 представляет собой разрез вдоль линии II-II на Фиг.6.
На Фиг.8 показана структура, соответствующая варианту осуществления, показанному на Фиг.6 и 7, но с одним удлиненным зазором для потока вместо сопел.
На Фиг.9 показан вариант осуществления, соответствующий Фиг.6 и 7, но в данном решении устройства регулятор установлен внутри трубчатого фитинга для подачи воздушного потока, соединенного с воздушной камерой 15.
Как показано на Фиг.10, сопла заменены удлиненным сопловым зазором. Работа данного варианта аналогична варианту, показанному на Фиг.9.
Фиг.11 представляет собой иллюстративное изображение диска клапана регулятора.
Фиг.12 представляет собой иллюстративное изображение варианта осуществления регулятора, при этом регулятор включает привод с дистанционным управлением, перемещающий закрывающий элемент для закрытия и открытия потока.
На Фиг.13 показан регулятор 500, работающий по принципу регулятора постоянного давления, который регулирует необходимое давление Δр на выходном конце системы 150 каналов и в воздушной камере 15.
Фиг.1 и 2 представляют собой иллюстративные изображения двух различных рабочих вариантов осуществления устройства подачи воздуха относительно существующего уровня техники.
В структуре согласно Фиг.1 существует помещение Н, предназначенное в качестве офисного помещения, и при этом существует необходимость в подаче воздуха из устройства подачи воздуха в диапазоне 1,5-2 л/кв.м.
На Фиг.2 показано помещение Н2, функционирующее в качестве помещения для переговоров, в соответствии с чем по расчетам скорость потока воздуха, требуемого для помещения, находится в диапазоне 5-6 л/кв. м. Устройства были заказаны в качестве готовой продукции на заводе, поэтому количество и размер сопел были выбраны в соответствии с использованием помещения. Поэтому, например, некоторые сопла закрыты заглушками для достижения желаемой скорости воздуха.
Такая ситуация будет проблематичной, если помещения на Фиг.1 и Фиг.2 будут использоваться для некоторых других целей. Например, в случае большого офисного здания изменения могут коснуться нескольких сотен помещений и, следовательно, даже большего количества устройств подачи воздуха.
3
s
1
2
n
3
s
3
s
В данной заявке обеспечено такое решение устройства подачи воздуха, которое включает отдельный регулятор 100 скорости воздушного потока, который может быть использован для установки желаемой общей скорости потока ΣQ, входящего в помещение, вызванного созданием циркуляции по байпасному пути для требуемой части воздушного потока через регулятор 100. Таким образом, регулятор 100 образует регулирующий клапан или регулирующий демпфер, который можно установить спереди или сзади и через который можно пропустить поток с желаемой общей скоростью ΣQ, входящий в помещение, в соответствии с использованием помещения. Регулятор 100 может быть встроен в соединительную подводящую трубу 150 камеры для подачи воздуха, или он может быть встроен непосредственно в камеру 15 для подачи воздуха. Скорость Q воздушного потока, которую можно постепенно изменять регулятором 100 с помощью клапана 100, находится в пределах диапазона 0-50 л/с, а скорость Q потока воздуха, проходящего по соплам 16a, 16а… 16а, обычно находится в пределах диапазона 10-25 л/с, в зависимости от требуемого эффекта нагревания или охлаждения, величина которого имеет критическое значение для эксплуатации. Соотношение Q/Q скоростей потока между потоками Q и Q можно отрегулировать в пределах диапазона 0-5. Желательно даже, чтобы максимальный воздушный поток превышал минимальный воздушный поток в 6 раз.
3
1
2
n
s
3
s
3
В способе согласно изобретению диапазон скоростей воздушного потока до устройства 10 подачи воздуха или после может регулироваться от случая к случаю. Является предпочтительным использование такого регулятора 100, с помощью которого скорость воздушного потока через регулятор можно регулировать без промежуточных этапов и преимущественно также посредством дистанционного управления. Регулятор 100, таким образом, включает привод 200, с помощью которого можно регулировать положение закрывающей части 102 регулятора 100, например клапанного диска, относительно корпуса клапана. Таким образом, отверстие клапана можно открывать и закрывать, а дросселирование воздушного потока Q - повышать и понижать. Когда регулятор находится в полностью закрытом положении, байпасный поток через регулятор 100 в окружающую среду из воздушной камеры 15 или из подводящей трубы отсутствует, но поток проходит только через сопла 16a, 16a… 16а или через зазор 16, как поток Q, и, таким образом, общая скорость ΣQ потока свежего воздуха, подаваемого снаружи, минимальна. Когда регулятор 100 находится в противоположном положении, то есть полностью открыт, можно добиться максимального воздушного потока Q через регулятор 100, и, таким образом, общая скорость ΣQ воздушного потока устройства ΣQ=Q+Q максимальна.
2
1
2
n
1
1
2
Как показано на Фиг.3 и 4, устройство 10 подачи воздуха включает теплообменник 11. При использовании теплообменника 11 циркуляционный воздушный поток, подаваемый из помещения Н, то есть вторичный воздушный поток L, может быть или охлажден или нагрет.Между боковой 13а обшивкой и нижней 13b обшивкой конструкции корпуса 13 и теплообменника 11 установлена смесительная 12 камера. В одном конце смесительная камера имеет отверстие А, ведущее в пространство Н помещения. Воздушная камера 15 устройства 10 подачи приточного воздуха также включает сопла 16a, 16a… 16а. На чертеже показано одно сопло - сопло 16a. Является предпочтительным, чтобы в устройстве было установлено несколько сопел 16a, 16а…, расположенных бок о бок друг к другу.
3
1
2
n
2
2
1
2
n
1
1
2
1
3
s
1
2
n
s
3
3
S
На Фиг.3 и 4 показан вариант осуществления устройства согласно изобретению, прикрепленного к подвесному потолку помещения. Скорость воздушного потока Q, огибающего сопла 16a, 16a… 16а через регулятор 100, можно регулировать посредством регулятора 100 без промежуточных этапов. Как показано на Фиг.3 и 4, устройство 10 подачи воздуха включает теплообменник 11. Циркуляционный воздушный поток, подаваемый из теплообменника 11 из помещения Н, то есть вторичный L воздушный поток, может быть или охлажден, или нагрет. Между боковой 13а обшивкой и нижней 13b обшивкой конструкции корпуса 13 и теплообменника 11 установлена смесительная камера 12. Смесительная камера 12 имеет на одном своем конце отверстие А, ведущее в пространство Н помещения. Воздушный поток, проходящий через теплообменник 11, обозначен стрелками L, а воздушный поток, выходящий из сопел 16a, 16a… 16а, обозначен стрелкой L. Комбинированный воздушный поток L+L заставляют проходить наклонно вверх от устройства. Как показано на чертежах, регулятор 100 представляет собой клапан, содержащий шток 101 и клапанный диск 102. Посредством вращения клапанного диска 102 шток 101 приводится во вращение в его закрепляющем устройстве 103, предпочтительно в резьбовом Q отверстии для закрытия и открытия отверстия В потока, как показано стрелкой S. Скорость Q воздушного потока, пропускаемого через клапан 100, можно плавно регулировать в пределах диапазона 0-50 л/с. Скорость Q воздушного потока, проходящего через сопла 16a, 16a… 16а, обычно находится в пределах диапазона 10-25 л/с, в зависимости от требуемого эффекта охлаждения или нагревания, величина которого имеет критическое значение при работе. Величина ΣQ=Q+Q находится в пределах диапазона 10-75 л/с. Величина Q/Q находится в пределах диапазона 0-5.
1
2
На Фиг.5 показана структура, аналогичная варианту осуществления, показанному на Фиг.3 и 4, но имеющая удлиненный зазор 16 для потока вместо сопел 16a, 16а.
3
3
1
2
n
1
2
n
3
3
s
На Фиг.6 и 7 показан другой вариант осуществления устройства согласно изобретению, в котором регулятор 100 соединен с воздушной камерой 15 и открыт внутрь пространства между теплообменником 11 и воздушной камерой 15. Регулятор 100 включает клапанный диск 102 и шток 101 клапана, который можно поворачивать в резьбовом отверстии е в закрепляющем устройстве 103. Байпасный поток Q регулируется следующим образом. О регулировании байпасного потока необходимо сказать, что байпасный поток означает поток Q, который не проходит через сопла 16a, 16a… 16а, но упомянутые сопла 16a, 16а 16а, таким образом, обводятся по байпасному пути. Регулируя байпасный поток Q, таким образом, регулируют общий ΣQ воздушный поток устройства, то есть суммарный поток ΣQ=Q+Q воздуха, проходящего через сопла, и воздуха, подаваемого через регулятор 100.
2
1
2
n
1
2
1
2
2
1
1
2
n
2
1
2
В устройстве, представленном на Фиг.6 и 7, теплообменник 11, с помощью которого циркуляционный воздушный поток L из помещения Н можно охлаждать или нагревать, в данной конструкции установлен центрально, ниже воздушной камеры 15, а воздушный поток, проходящий через сопла 16a, 16a… 16а, в варианте осуществления, показанном на Фиг., обозначен стрелками L, тогда как циркуляционный воздушный поток помещения Н обозначен стрелками L. Комбинированный L+L воздушный поток заставляют проходить в сторону от устройства 10 и предпочтительно в направлении поверхности горизонтально установленного подвесного потолка. Устройство, показанное на чертеже, представляет собой конструкцию, открытую внизу и сбоку и закрытую наверху. В устройстве, когда оно находится на своем месте работы на подвесном потолке, поток воздуха L помещения, вытягиваемого снизу вверх к теплообменнику 11 и далее, создается потоком L свежего воздуха, поступающего снаружи и проходящего через сопла 16a, 16a… 16а, а циркуляционный L воздушный поток подается в смесительную камеру 12, расположенную между обшивкой 13а корпуса и направляющей 13с плитой, и в сторону от места расположения устройства, уже в виде комбинированного воздушного потока L+L.
На Фиг.8 показана другая структура, аналогичная структуре, представленной на Фиг.6 и 7, но с удлиненным зазором 16 для потока вместо сопел.
На Фиг.9 показан третий предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором регулятор 100 байпасного потока установлен внутри соединительного трубного фитинга 150, проходящего внутрь воздушной камеры 15. В варианте, представленном на Фиг.9, регулятор 100 показан в виде механического регулирующего устройства соответствующего типа, как и применительно к Фиг.3, 4 и 6, 7.
2
1
1
2
1
1
2
2
1
2
1
2
3
1
2
n
3
1
3
1
2
n
s
3
s
3
3
s
В варианте, представленном на Фиг.9, показано устройство 10 для подачи воздуха. Воздух помещения циркулирует из помещения Н, как показано стрелкой L, через теплообменник 11. С помощью воздуходувного вентилятора P (на Фиг.13) воздух заставляют проходить снаружи в воздушную камеру 15 и далее через расположенные в ней сопла 16a, 16a… (стрелки L) в смесительную камеру 12. При поступлении в смесительную камеру 12 воздушный L поток вызывает прохождение циркуляционного L потока через теплообменник 11. В теплообменнике 21 циркуляционный L поток охлаждается или нагревается. Воздушные потоки L и L объединяются в смесительной камере 12, и объединенный L+L поток проходит от местоположения устройства, предпочтительно, чтобы он проходил горизонтально в направлении поверхности подвесного потолка. В конструкции, представленной в варианте на Фиг.9, когда устройство находится на месте работы на подвесном потолке, теплообменник 11 расположен центрально, а воздушная камера 15 расположена выше теплообменника. Смесительные камеры 12 расположены по обеим сторонам от теплообменника 11, и устройство симметрично относительно вертикальной центральной оси Y, которая, таким образом, является осью симметрии устройства. Таким образом, представленное устройство 10 представляет собой конструкцию, которая открыта снизу и по бокам и закрыта наверху. Соединительный трубный фитинг 150, проходящий в воздушную камеру 15, содержит регулятор 100, и при регулировании потока воздушный поток Q можно вывести из соединительного трубного фитинга в помещение Н, и, таким образом, можно обойти сопла 16a, 16a… 16а. Клапанный диск 102, который можно использовать для дросселирования воздушного потока Q, можно перемещать, как показано стрелкой S по направлению к отверстию В воздушной камеры 15 и от отверстия. Когда клапанный диск 102 находится на уровне плиты 15а, воздушный поток Q перекрывается, а воздушный поток через сопла 16a, 16a… 16а существует только в виде воздушного потока Q, вследствие чего скорость общего воздушного потока ΣQ=Q-Q, таким образом, будет иметь минимальное значение. Соответственно, если клапанный диск 102 переместить таким образом, чтобы отверстие В для потока было открыто настолько, насколько возможно, а клапанный диск 102 находился настолько далеко, насколько возможно, от плиты 15а воздушной камеры 15, скорость воздушного потока Q будет иметь максимальное значение, и тогда скорость общего потока ΣQ=Q-Q также будет иметь максимальное значение. Таким образом, является предпочтительным, чтобы в системе 150 каналов и, следовательно, в камере 15 существовало постоянное давление, вследствие чего устройство содержит регулятор 500 постоянного давления, как показано на Фиг.7.
1
2
n
Как показано на Фиг.10, сопла 16a, 16a… 16а заменены удлиненным сопловым 16 зазором. В других отношениях работа та же самая, что и в варианте, показанном на Фиг.9.
1
1
3
На Фиг.11 показан регулятор 100, соединенный с воздушной камерой 15 или с соединительным трубным фитингом 150. Закрепляющее 103 устройство содержит резьбовое отверстие е, в которое можно ввинтить шток 101 посредством его собственной резьбы (стрелка D) и, таким образом, переместить его в направлении, указанном стрелкой S для регулирования дросселирования воздушного потока Q.
3
1
На Фиг.12 показан вариант осуществления регулятора 100, где регулятор 100 содержит привод 200, который закрывает и открывает закрывающий элемент 102, такой как клапанный диск, и который, таким образом, приобретает функцию контроля, например, пространства Н помещения. Привод 200 может быть приводом, работающим за счет электричества. Таким образом, из помещения, где расположено устройство 10 подачи воздуха, с помощью переключателя 300 можно в любой момент плавно регулировать байпасный поток Q. Привод 200 с помощью зажима R подвешен в воздушной 15 камере. Линейное направление перемещения клапанного диска 102 на чертежах обозначено стрелками S.
s
3
1
2
3
Фиг.13 представляет собой принципиальный чертеж, в котором соединительный трубный фитинг 150 по такому же принципу содержит регулятор 500 постоянного давления в канале Р на стороне нагнетания воздуходувного вентилятора Р1. Воздуходувный вентилятор Р1 приспособлен для продувки воздуха из внешней U среды в канал Р, а затем в качестве первичного воздушного потока воздушный поток Q, Q вводят в помещение Н из воздушной камеры через сопла 16a, 16а… или через сопловой 16 зазор и регулятор 100. Регулятор 500 постоянного давления работает для поддержания давления ΔР на входном конце регулятора 500 постоянного давления (если смотреть по направлению пути воздушного потока) на уровне его регулируемого значения постоянного давления, то есть на уровне значения постоянного давления, безотносительно к любому времени открытия регулятора 100 и, таким образом, для поддержания скорости воздушного потока Q.