ПРИТОЧНЫЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области вентиляции. Особо полезная модель касается местных приточных вентиляционных прибором для небольших герметичных помещений, таких как жилье, офисы, врачебные кабинеты, палаты и др.
Применяемая для таких помещений схема вентиляции, как правило, предусматривает наличие притока свежего воздуха непосредственно в обслуживаемое помещение и удаление отработанного загрязненного из соседних подсобных помещений. Однако установка герметичных окон нарушила эту схему вентиляции. Если для удаления загрязненного воздуха традиционно сохранены вытяжные вентиляционные каналы, то приток особенно в холодное время года стал проблемой. Причем установка в подсобных помещениях широко представленных на рынке мощных вытяжных вентиляторов также ее не решает: при отсутствии притока они, в основном, только «перемалывают» воздух. Открывание же окон ведет к неконтролируемому поступлению холодного воздуха в помещение и лишает потребителя главных достоинств герметичных окон:
энергосбережения, отсутствия пыли и шума, собственно говоря, того комфорта, ради которого окна и устанавливаются.
Центральные системы приточной вентиляции мало используются для подачи воздуха в указанный выше тип небольших помещений. Это связано с необходимостью прокладки разветвленной сети воздуховодов, что отнимает значительный объем помещения, нарушает его интерьер и, как правило, не приветствуется собственником. Кроме того, сложной задачей является распределение воздуха по помещениям, так называемая балансировка разветвленной вентиляционной сети. Она не проста сама по себе, а в условиях, когда потребитель имеет возможность изменять подачу воздуха в отдельное помещение от максимума до нуля (в случае, например, отъезда) требуются весьма дорогостоящие мероприятия. Параллельно возникает проблема учета подаваемого воздуха и распределения затрат. Перечисленные причины ограничивают применение центральных приточных вентиляционных систем в рассматриваемой группе помещений.
Поэтому для притока воздуха в помещения, оснащаемые герметичными окнами, в настоящее время в большинстве случаев применяются местные приточные вентиляционные приборы. Эти приборы компактны, не требуют прокладки воздуховодов, устанавливаются на или в наружные стены и окна.
Простейшие из местных приточных вентиляционных приборов представляют собой устанавливаемый в раму или фрамугу окна клапан, защищающий от порывов ветра и подающий воздух в помещение за счет разряжения, создаваемого вытяжными устройствами. Их простота сопровождается недостатками. Объем притока через такие клапана неконтролируем и, как правило, не соответствует санитарным нормам. Поступающий воздух имеет наружную температуру, что не обеспечивает современного комфорта, а также ведет зачастую к конденсации влаги на поверхностях окна. На верхних этажах многоэтажных домов такие клапана часто работают на выброс воздуха вместо притока ввиду «опрокидывания» вентиляции. Отметим, что по своим эксплуатационным свойствам к этой же группе можно условно отнести методы осуществления притока, связанные с частичной разгерметизацией окна.
Более совершенную систему приточных клапанов предлагает фирма «Аэреко» (http://www.aereco.ru/product.php?product=eha). Эти клапана оснащены гигрочувствительным элементом, открывающим клапан только при повышении влажности в помещении. При этом используется то, что повышение концентрации СO2, связанное с метаболизмом, сопровождается одновременным повышением влажности, которую легче зафиксировать и преобразовать в сигнал управления клапаном. Однако решая задачу автоматического регулирования притока, эти клапана не решают иных проблем. Воздух, как и в предыдущей группе устройств, подается холодным, возможно «опрокидывание» вентиляции. Кроме того, в условиях континентального климата (большая часть территории России) подаваемый «вымороженный» сухой приточный воздух быстро осушает атмосферу помещения и сниженный соответствующим образом приток не обеспечивает требуемого баланса O2-СO2: клапан попросту закрывается на всю зиму. Кроме того, при сильной ветровой нагрузке воздух поступает даже при закрытом клапане, так как «нежный» механизм гигрочувствительного привода не обеспечивает надежного запирания.
Практически теми же свойствами обладают различного типа приточные клапана, устанавливаемые на стену помещения. Они лишь обеспечивают больший объем притока за счет большего сечения, более эффективное шумоглушение и пылеотделение и более надежное запирание. Однако дополнительным недостатком таких клапанов является необходимость установки вентиляционных решеток на фасаде, который нарушают его архитектурное оформление.
Более совершенными являются приточные устройства с механическим побуждением. Такие устройства имеют небольшой вентилятор, подающий воздух в помещение. Они позволяют регламентировать подачу воздуха помещение за счет выбора скорости вентилятора, не требуют пониженного давление в помещении для своего функционирования, снижают вероятность «опрокидывания». Одним из таких устройств является приточный прибор "Aeroflat" немецкой фирмы "Siegenia-AUBI" (http://www.siegenia-aubi.com/de/products/ventilation/window_ventilators/aeroflat/index.html). Прибор включает плоский вентиляционный канал, размещаемый под подоконником. Он незаметен снаружи, поскольку узкая вентиляционная решетка прикрыта козырьком оконного слива. Внутри канала размещен эффективный шумоглушитель. С внутреннего конца в канале установлен компактный малошумный тангенциальный вентилятор, датчик потока, клапан и фильтр. Всасываемый вентилятором через канал свежий воздух подается в помещение, где смешивается с подогретым воздухом от отопительного прибора, размещаемого под окном, и частично подогревается. Датчик потока, управляет клапаном и вентилятором. При возрастании расхода воздуха вентилятор снижает обороты, а клапан частично прикрывается, что позволяет поддерживать заданную производительность при включении/выключении в помещении вытяжных устройств, открывании дверей. Датчик потока также полностью предотвращает «опрокидывание» вентиляционного потока, при возникновении такой ситуации клапан закрывается полностью. Однако воздух, подаваемый в помещение этими приборами, остается достаточно холодным. Дело в том, что количество теплого воздуха, подаваемого на смешение отопительным прибором в процессе естественной конвекции, несоизмеримо меньше, чем количество холодного воздуха, нагнетаемого вентилятором. Эффект подогрева при таком смешении скорее формальный, фактически почти не ощутимый. Более того, производительность вентиляционного прибора никак не привязана к мощности и тепловому режиму отопительного прибора. Это может в ряде случаев (особенности в
условиях России, при тотальной безответственности поставщиков тепла) приводить к замерзанию и разрушению отопительного прибора.
Этот недостаток частично устранен в вентиляционном приборе ""Sonair" (http://www.blagovest.ru/sonair.shtml). В этом приборе кроме вентиляционного канала для подачи свежего воздуха с улицы имеется канал для рециркуляции комнатного воздуха. Вентилятор осуществляет всасывание как наружного, так и комнатного воздуха, смешивает их и после очистки от пыли в фильтре нагнетает в помещение. Соотношение между количеством всасываемого комнатного и количеством свежего воздуха регулируется заслонкой, положение которой выбирается потребителем вручную. При этом достигается приемлемая температура смешения и интенсивность проветривания. По рекомендации производителя положение заслонки выбирается от полностью открытого притока в летнее время до полностью перекрытого при низких наружных температурах. Причем при температуре ниже -20С работа прибора с притоком свежего воздуха производителем не рекомендуется из-за низкой температуры нагнетаемого в комнату воздуха. В условиях зимней России и особенно Сибири такой прибор неприменим. Кроме того, недостатком описанного прибора является необходимость ручного регулирования количества приточного воздуха, со свойственной такому регулированию неточностью. Ручное регулирование положения заслонки хотя и более прогрессивно, чем простое открывание - закрывание форточки, но по сути своей эквивалентно ему.
Недостатки этого прибора частично устранены в приборе JR-M-A "Marta" (http://www.blagovest.ru/pritok_marta.chtml, http://www.2vv.ru). В этом приборе воздух, нагнетаемый в помещение вентилятором, подогревается встроенным электрокалорифером. Мощность калорифера задается потребителем вручную, а температура нагнетаемого воздуха является функцией этой мощности, температуры и количества притока. Заслонка приточного канала может быть установлена вручную в одно из фиксированных трех положений: «полный приток», «приток с рециркуляцией», «рециркуляция». В положении «приток с рециркуляцией» возможен приблизительный выбор соотношения притока и комнатного воздуха. Регулирование температуры подаваемого в помещение воздуха не предусмотрено. Регулирование осуществляется практически только вручную, изменением положения заслонки и в осенний и весенний периоды с большим суточным ходом температуры неэффективно.
Целью создания настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности приточного вентиляционного прибора, точности регулирования температуры воздуха, подаваемого в помещение, расширение его эксплуатационных и сервисных возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в приточном вентиляционном приборе, включающем размещенный в стене приточный канал свежего воздуха с наружной вентиляционной решеткой и шумоглушителем, внутренний теплоизолированный корпус, образующий канал для рециркуляции комнатного воздуха с входной и выходной вентиляционными решетками, фильтром, вентилятором и клапаном, при перемещении которого осуществляется открывание приточного канала с одновременным перекрыванием рециркуляционного, и электрокалорифер с элементами защиты от перегрева, в теплоизолированном корпусе, на выходе из рециркуляционного канала установлен датчик температуры и предусмотрена система автоматического регулирования с
электроприводом, управляющим положением клапана по текущему значению температуры воздуха и переключателем сезона «зима-лето», а электрокалорифер оснащен ручным переключателем мощности и размещен в приточном канале.
Технический результат - создание простой, надежной конструкции высокоэффективной приточного вентиляционного прибора для вентиляции небольших герметичных помещений, повышенной эффективности в течение всего года, повышение комфортности при воздухообмене.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, не обнаружил решений, которые характеризуются признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемой полезной модели. Решений, обладающих полным набором признаков, сходных с предлагаемым не выявлено.
Устройство полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез приточного вентиляционного прибора. Прибор включает приточный вентиляционный канал 1 с наружной вентиляционной решеткой 2 и шумоглушителем 3 и теплоизолированный корпус 13, внутри которого образован рециркуляционный канал 4 с вентиляционной решеткой 5 на входе, клапаном 10, вентилятором 7, фильтром 8, датчиком температуры 9 и решеткой 6 на выходе. Клапан 10 оснащен электроприводом 11 и устроен так, что в одном крайнем положении он полностью перекрывает приточный вентиляционный канал 1, а в другом - рециркуляционный канал 4. В вентиляционном канале 1 установлен электрокалорифер 12 со средствами защиты от перегрева. Для управления работой приточного вентиляционного прибора в отсеке корпуса 13 предусмотрена система автоматического регулирования (CAP) 14 на базе микроконтроллера, имеющая переключатель производительности вентилятора и переключатель сезона «зима-лето», совмещенный с переключателем мощности калорифера 12 (на рисунке не показаны).
Вентиляционный прибор работает следующим образом. При включении прибора вентилятор 7 начинает с заданной производительностью всасывать через вентиляционную решетку 5 комнатный воздух и после очистки в фильтре 8 подавать его через решетку 6 обратно в помещение. Клапан 10 при этом полностью перекрывает приточный вентиляционный канал 1. CAP с помощью датчика температуры 9 производит замер текущей температуры в помещении. По результатам замера CAP 14 формирует допустимое значение температуры струи воздуха, подаваемого в помещение. При положении переключателя сезона «зима», это значение несколько ниже замеренной температуры комнатного воздуха. При положении «лето» - несколько выше. Допустимая разница, либо абсолютное значение допустимой температуры заданны программно, или вводятся потребителем в соответствие с местом размещения прибора и личными предпочтениями. Далее CAP 14 вырабатывает управляющие сигналы для электропривода 11, перемещающего клапан 10. Клапан 10 постепенно открывает приточный вентиляционный канал 1. Открывание приточного вентиляционного канала 1 сопровождается перекрыванием клапаном 10 рециркуляционного канала 4. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура воздуха, формируемая при смешении комнатного и свежего воздуха и подаваемого в помещение, не сравняется с допустимым значением, вычисленным при включении. При этом, чем выше наружная температура зимой, тем больше доля свежего воздуха. Потребитель может в определенной степени влиять на объем подаваемого приточного воздуха, корректируя по своему усмотрению
допустимую температуру струи. Чем ниже ее значение, тем больше доля свежего воздуха в струе. При экстремально низкой наружной температуре потребитель имеет возможность с помощью калорифера дополнительно подогреть приточный воздух, что также приводит к увеличению его доли в смеси, подаваемой в помещение. При этом он может выбрать с помощью переключателя одну из подходящих мощностей калорифера. Размещение электрокалорифера 12 в приточном вентиляционном канале 1, в зоне наиболее низких температур, позволяет реализовать большую мощность без угрозы перегрева. При полном перекрывании клапаном 10 приточного канала 1 электрокалорифер 12 автоматически отключается. При установке переключателя сезона в положение «лето», эта функция также блокируется, а логика управления меняется на инверсную: при повышении температуры подаваемого в комнату воздуха выше заданного значения приточный вентиляционный канал 1 прикрывается. Это позволяет, например, автоматически интенсивно вентилировать помещение в ночное время и на теневой стороне здания, снижая интенсивность приточной вентиляции днем и на солнечной стороне. При этом не только сокращаются потери холода в кондиционируемых помещениях, но в ряде случаев за счет ночного охлаждения помещения удается вообще обойтись без кондиционирования.
Предложенная конструкция приточного вентиляционного прибора предоставляет потребителю широкие сервисные возможности выбора объема вентиляции, уровня энергосбережения, температуры подаваемого воздуха и далее без вмешательства потребителя поддерживает заданный режим.
Прибор в настоящее время готовится к промышленному производству.