РЕДУКЦИОННОЕ ВОЗДУШНОЕ СОПЛО ДЛЯ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ
REDUCTION AIR NOZZLE FOR HIGH-DISCHARGE VENTILATION SYSTEMS

Область техники
Изобретение относится к вентиляции и одновременному кондиционированию зданий.
Уровень техники
Вентиляция в энергоэффективных зданиях, то есть зданиях с низким энергопотреблением, производится обычно не через окна, а через вентиляционные каналы.
Применение нагнетаемого воздуха для механической вентиляции и кондиционирования зданий позволяет существенно экономить пространство по сравнению с обычными решениями, использующими безнапорные вентиляционные каналы.
Уже известна возможность дооснащения существующих зданий напорными трубопроводами подачи воздуха, с помощью которых производится вентиляция помещений. При этом одновременно появляется возможность для кондиционирования помещений при понижении давления воздуха на основе эффекта Джоуля-Томсона. Однако, до сих пор недостаточно успешно решенную проблему представляла собой шумовая нагрузка при процессе понижения давления воздуха в соплах.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения - создать такое сопло для высоконапорных вентиляционных систем, т.е. систем подачи воздуха в помещения, вентилируемые воздухом под давлением, которое не мешает людям во время их работы или сна. Для этого сопло должно позволять понижать давление нагнетаемого воздуха от диапазона давления между 2 и 12 бар до давления окружающей среды (примерно 1 бар) и при этом производить шум меньше 40 дБ (А), предпочтительно меньше, чем 37 дБ (А). Кроме того, оно не должно занимать много места и мешать, бросаясь в глаза.
Задача решена признаками, описанными в пунктах формулы изобретения. Для этого изобретением предусматривается выполнение сопла для подачи воздуха очень плоским, так что имеется возможность помещать его незаметно на потолок или стену. Отношение его высоты к диаметру меньше, чем 1:3, предпочтительно меньше, чем 1:4.
Сопло для подачи воздуха имеет по существу форму короткого цилиндра. Его центр образует предпочтительно цилиндрическая камера для впуска воздуха. Она имеет на одной стороне (на поверхности нижнего основания цилиндра) впускное отверстие для нагнетаемого воздуха, а на другой стороне (на поверхность верхнего основания цилиндра) она закрыта.
По окружности камеры для впуска воздуха, т.е. в ее боковой цилиндрической обшивке, находятся узкие проемы (пропускные отверстия), например, простые сверления, которые пропускают нагнетаемый воздух в радиальном направлении в камеру понижения давления воздуха. Эта первая камера понижения давления воздуха, также цилиндрическая, окружает цилиндрическую камеру для впуска воздуха и в предпочтительном варианте осуществления имеет такую же высоту. Ее наружная стенка также образована цилиндрической поверхностью (обечайкой), опять-таки снабженной отверстиями и имеющей такую же высоту, как и боковая поверхность камеры для впуска воздуха.
Объем этой первой камеры понижения давления воздуха заполнен газопроницаемым материалом. В предпочтительном варианте осуществления это лента (ее ширина предпочтительно равна высоте первой камеры понижения давления воздуха), которая намотана вокруг обшивки камеры для впуска воздуха и вследствие этого заполняет первую камеру понижения давления воздуха.
Далее, первая камера понижения давления воздуха окружена второй камерой понижения давления воздуха. Эта вторая камера понижения давления воздуха также предпочтительно цилиндрическая. И она также окружена снабженной отверстиями цилиндрической обечайкой и содержит внутри газопроницаемый материал, который, как уже описано в первой камере понижения давления воздуха, предпочтительно намотан вокруг наружной цилиндрической обечайки камеры понижения давления воздуха.
Но оказалось, что даже одной второй камеры понижения давления воздуха с той же самой высотой, что и у первой камеры понижения давления воздуха, достаточно для того, чтобы достигать удовлетворительного глушения шума при процессе понижения давления воздуха.
Неожиданно выяснилось, что невозможно отказаться от наружной обечайки вокруг первой камеры понижения давления воздуха, то есть использовать для понижения давления нагнетаемого воздуха только одну, единственную объединенную первую со второй камеру понижения давления воздуха с большим диаметром. В результате такого объединения не достигались удовлетворительные результаты глушения шума.
Согласно изобретению возможно также и использование дальнейших камер понижения давления воздуха, наполненных воздухопроницаемым материалом, с наружными обечайками, однако, уже звукопоглощающее действие двух камер понижения давления воздуха оказалось достаточным для человеческого слуха.
Наряду с видом газопроницаемого материала влияние на поглощение шума оказывает также размер и количество отверстий.
В цилиндрической поверхности камеры для впуска воздуха имеются отверстия небольшого диаметра, общая площадь которых мала в сравнении с площадью цилиндрической поверхности. Отношение суммарной площади отверстий к общей ″активной″ поверхности цилиндра (под этим подразумевается только та цилиндрическая поверхность, которая обращена к первой камере понижения давления воздуха) составляет менее 0,05, предпочтительно меньше, чем 0,02.
Диаметр отверстий составляет (для случая круглых отверстий) от 0,2 до 2 мм, предпочтительно примерно 1 мм.
Наматываемый газопроницаемый материал предпочтительно представляет собой ленту из нетканого материала.
В качестве подходящего для этого материала показал себя материал толщиной 4 мм и плотностью 600 г/м2. Толщина может варьировать в пределах приблизительно до трехкратного значения, вес на единицу площади - до значения, вдвое большего.
Особенно подходящим оказался нетканый материал из штапельных волокон полиэстера, обработанных методом иглопробивания. Такое нетканое полотно можно найти среди продукции фирмы FILC под обозначением HDF Н2511 (S1-1234 Menges). Нетканое полотно наматывается вокруг боковой поверхности соответствующего внутреннего цилиндра с незначительной силой натяжения таким образом, что его толщина сокращается лишь ненамного (меньше, чем на 30%).
В наружной цилиндрической поверхности первой камеры понижения давления воздуха также имеются отверстия, которые, однако, уже больше, чем отверстия во внутренней цилиндрической поверхности. Кроме того, отношение суммарной площади отверстий ко всей цилиндрической поверхности на этот раз предпочтительно больше, чем для обшивки внутреннего цилиндра камеры для впуска воздуха, а именно составляет по меньшей мере 0,02.
Отверстия в наружной цилиндрической обечайке второй камеры понижения давления воздуха также предпочтительно имеют большие диаметры, чем отверстия в самой внутренней цилиндрической обшивке. Отношение суммарной площади отверстий ко всей цилиндрической поверхности здесь также предпочтительно больше, чем для поверхности самой внутренней обшивки, относящейся к цилиндру камеры для впуска воздуха, а именно составляет по меньшей мере 0,05, предпочтительно по меньшей мере 0,1.
Кроме того, для достижения хорошего звукопоглощения предпочтительно выполнение радиального расстояния d1 между цилиндрической обшивкой и цилиндрической обечайкой первой камеры понижения давления воздуха, и расстояния d2 между обечайками первой и второй камер не одинаковыми по величине, а разными, т.е. выполнение d1 большим, чем d2.
Расстояние d1 предпочтительно больше, чем d2, на величину примерно от 20% до 100%. Весьма подходящим оказалось соотношение, при котором d1 больше, чем d2, примерно на 50%.
Краткий комментарий к фигурам чертежей
Фигуры описывают, без ограничения объема охраны изобретения, вариант осуществления для высоконапорной потолочной приточной вентиляции при давлении 10 бар. (на фигурах вентиляционное сопло представлено в перевернутом положении, относительно положения сопла, подвешенного под потолком. Однако такое сопло могло бы быть укреплено и вертикально на стене, за нагревательным прибором или в шкафу либо за шкафом).
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано аксонометрическое изображение в разрезе вентиляционного сопла в целом. Собственно деталь согласно изобретению, предназначенная для уменьшения давления газа, дополнительно оснащена декоративной крышкой 8 в форме перевернутой тарелки, которая соединена с деталью, предназначенной для уменьшения давления газа, посредством соединительных элементов 12. Однако декоративная крышка 8 оказывает еще и дополнительное, хотя и незначительное, звукопоглощающее воздействие, блокируя шум, производимый камерой 9 для впуска воздуха.
Нижнее и верхнее основания цилиндра площадь выполнены здесь в виде торцевой пластины 1 и пластины 2 подложки, которые удерживаются относительно друг друга посредством винтов 11 (а также 12), так как между обеими пластинами 1 и 2 имеет место избыточное давление, которое стремится развести их в противоположные стороны. Подвод нагнетаемого воздуха в форме патрубка ведет сквозь пластину 2 подложки в камеру 9 для впуска воздуха. В данном варианте осуществления цилиндрическая обшивка 10 проходит за пластину 2 подложки и образует там соединительный штуцер, присоединяемый к высоконапорной трубе.
В этом варианте осуществления камера 9 для впуска воздуха целесообразным образом выполнена закрытой сверху, со стороны торцевой пластины 1, в дополнение к самой торцевой пластине 1.
Вся деталь, состоящая из перфорированной боковой цилиндрической поверхности 10, концевого элемента, закрывающего цилиндр, и подвода, обозначена на фигуре как сердечник 3. На фиг.2 показан разрез устройства в том же варианте исполнения.
Наружный диаметр внешней обечайки 5 составляет 190 мм. Внутренняя высота цилиндра сопла (расстояние между торцевой пластиной 1 и пластиной 2 подложки) составляет 30 мм. Камера 9 для впуска воздуха в этом варианте осуществления имеет внутренний диаметр 30 мм. Однако он может варьировать в широких пределах, в зависимости от случая применения и от общего размера сопла для подачи воздуха. Целесообразны значения диаметра от 10 до 100 мм.
Описанный вариант исполнения позволяет осуществлять подачу воздуха с расходом 90 м3/час при скорости истечения воздуха из сопла от 2,7 до 3 м/сек. При этом уровень производимого шума очень низок, от 35 до 37 дБ (А).
Перечень ссылочных обозначений на чертежах
1. торцевая пластина
2. пластина подложки
3. сердечник
4. цилиндрическая обечайка с отверстиями
5. цилиндрическая обечайка с отверстиями
6. первая камера понижения давления воздуха с воздухопроницаемым материалом
7. вторая камера понижения давления воздуха с воздухопроницаемым материалом
8. декоративная крышка / облицовка
9. камера для впуска воздуха
10. цилиндрическая обшивка с отверстиями
11. соединительный элемент (например, винт) между пластинами 1 и 2
12. соединительный элемент (например, винт) между элементами 1, 2 и 8