ВЫТЯЖНОЙ ВОЗДУШНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР С ПРОХОДНЫМ СЕЧЕНИЕМ, ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ В СЛУЧАЕ ПОЖАРА
EXHAUST FAN WITH FLOW CROSS-SECTION VARYING IN CASE OF FIRE

Настоящее изобретение относится к вытяжному вентилятору, предназначенному для воздухообмена в здании, в частности для жилья или непроизводственного здания.
Здания, в которых находятся люди, в частности квартиры или такие непроизводственные помещения, как школы или офисы, как правило, для воздухообмена содержат систему вентиляции различных комнат, включающую в себя систему вытяжки воздуха из помещений и входные устройства для поступающего снаружи воздуха с целью компенсации указанной вытяжки.
Основной целью обмена воздуха в комнатах является удаление загрязнителей воздуха, связанных с присутствием людей, оборудования или используемых в этих помещениях машин, а также выделяемых самим зданием загрязнителей воздуха.
3
В частности, так как каждый человек в течение дня вдыхает объем воздуха порядка 12 м, то в замкнутых помещениях важно осуществлять воздухообмен по соображениям гигиены и комфорта. Воздухообмен осуществляют также для контроля влажностного режима внутри здания. Кроме того, необходимо осуществлять управление расходом воздухообмена для уменьшения потерь тепла зимой, обусловленных удалением нагретого внутреннего воздуха.
Вентиляция помещений может быть естественной с использованием начинающихся в различных комнатах и выходящих наружу воздушных каналов, обеспечивающих активизируемую естественным перепадом давлений тепловую тягу, когда воздух снаружи является более холодным. Если наружная температура выше, то разница давлений между внутренним и наружным воздухом отсутствует и расход воздуха может оказаться недостаточным.
Вентиляция помещений также может быть осуществлена посредством контролируемой механической вентиляции (КМВ), включающей приводимую в действие электродвигателем постоянно вращающуюся турбину, вызывающую разрежение, чтобы активизировать расход воздуха в выходящих наружу воздушных каналах.
Как вариант, промежуточная вентиляционная система, именуемая также гибридной вентиляцией, включает турбину, вызывающую во время остановки небольшую потерю давления в канале, с возможностью ее остановки, когда тепловая тяга естественной вентиляции является достаточной, и ее вращения с адаптированной регулируемой скоростью, когда естественная вентиляция не достаточна для компенсации слишком слабого расхода воздуха. В частности, скорость турбины может быть отрегулирована автоматически в зависимости от наружной температуры, активизирующей естественную вентиляцию.
Таким образом, всегда в течение всего года обеспечивается достаточный расход воздуха, с возможностью остановки турбины по мере необходимости и увеличения ее скорости в зависимости от потребностей для создания необходимого расхода воздуха, что позволяет снизить потребление электрического тока и уровень шума.
Однако в случае пожара возникает проблема, так как вентиляция во всех условиях должна обеспечивать достаточный расход воздуха, в частности, при остановленной турбине, в то время как из-за ограничения проходного сечения турбина задерживает расход воздуха. С точки зрения классификации по пожарной опасности вытяжные воздушные вентиляторы должны относиться к типу «С4», что обязывает иметь достаточный расход вентиляции в течение не менее 30 мин. при температуре вытяжного воздуха 400°C.
Настоящим изобретением предложен вытяжной воздушный вентилятор, предназначенный для размещения на здании на выходе вентиляционного контура, имеющий нормальный выпускной проход для выпуска воздуха наружу, причем указанный вентилятор отличается тем, что содержит деформируемую часть, закрывающую проход наружу, и выполненную с возможностью деформации во время пожара под действием расхода горячих газов в вентиляторе, таким образом, чтобы образовать выпускной проход, дополнительный к нормальному выпускному проходу с увеличением полного сечения прохода наружу.
Преимущество указанного вытяжного воздушного вентилятора заключается в том, что в случае пожара в здании прохождение воздуха или дымовых газов с более высокой температурой в указанном вентиляторе сопровождается нагревом деформируемой части, которая, деформируясь, автоматически увеличивает проходное сечение для выпуска наружу дымовых газов и уменьшает потерю давления потока, что улучшает расход. Можно, в частности, компенсировать потерю давления, обусловленную остановкой вытяжной турбины, в том случае, если установка содержит последнюю.
При этом облегчается естественный выпуск горячих газов в помещении наружу.
Вытяжной вентилятор согласно изобретению, сверх того, может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, которые могут быть скомбинированы между собой.
Преимущественно деформируемая часть расположена под нормальным выпускным проходом для выпуска воздуха.
В этом случае деформируемая часть может представлять собой расширяющуюся обечайку, расширяющуюся кнаружи по мере приближения к нормальному проходу для выпуска воздуха. Таким образом, каналу для выпуска воздуха наружу придана аэравлическая форма.
В частности, вытяжной вентилятор может включать по порядку, начиная снизу, цилиндр основания, расширяющуюся обечайку деформируемой части, соединенную плотной посадкой с указанным цилиндром, нормальный выпускной проход цилиндрической формы для воздуха и колпак, накрывающий указанный проход.
Преимущественно деформируемая часть содержит пластмассу, не создающую горящей капли во время пожара, форму которой придают методом литья или термоформования. Так им образом, простым и экономичным способом можно выполнить сложную форму, легко деформируемую под воздействием температуры.
В частности, вытяжной вентилятор может включать вытяжную воздушную турбину, приводимую в действие двигателем. Таким образом образован встроенный узел, содержащий средство разрежения для активизации воздушного потока при любых атмосферных условиях.
Преимущественно вытяжная турбина содержит пластмассу с возможностью размягчения и сгибания под действием температуры расхода горячих газов в вентиляторе.
Преимущественно нормальный выпускной проход содержит защитную решетку.
Преимущественно сечение дополнительного выпускного прохода вентилятора, по меньшей мере, равно сечению нормального выпускного прохода.
Изобретение будет лучше понятно и его другие признаки и преимущества станут более очевидны при чтении нижеследующего описания, приведенного в качестве примера со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
- фиг. 1, 2 и 3 являются видами в аксонометрии, соответственно сбоку и сверху, вытяжного воздушного вентилятора согласно изобретению, содержащего деформируемую часть, со снятой решеткой на выпуске;
- фиг. 4 показывает тот же самый вентилятор, содержащий решетку на выпуске, при этом деформируемая часть снята;
- фиг. 5 показывает в аксонометрии только деформируемую часть; и
- фиг. 6 является видом сбоку деформируемой части, показывающим деформацию под действием температуры.
Фиг. 1, 2 и 3 показывают вытяжной воздушный вентилятор, предназначенный для установки на крыше или на террасе здания, содержащий нижний цилиндр 2, основание которого окружено плоским горизонтальным ободом 4, внутри которого находится проход для вытяжки воздуха.
К плоскому ободу 4 основания для усиления его связи с цилиндром прикреплены четыре уголка 6, распределенные по окружности нижнего цилиндра 2 и расположенные по сторонам отверстий, просверленных для закрепления указанного обода на крыше. Узел выполнен из стальных листов.
Установленный над вытяжным вентилятором колпак 14 имеет в основании кольцеобразный контур, диаметр которого больше диаметра нижнего цилиндра 2, чтобы накрывать последний, и закреплен над указанным цилиндром на расстоянии по вертикали, равном общему выпускному проходу Н.
Колпак 14 соединен с нижним цилиндром 2 распределенными по окружности и расположенными в двух скрещивающихся по оси вертикальных плоскостях четырьмя стержнями 28, каждый из которых, смотря снизу, содержит слегка наклоненный наружу участок 10 и после него вертикальный участок 12. Круглое кольцо 8 уменьшенного сечения соединяет все четыре стержня 28 между собой на уровне основания вертикальных участков 12, оно находится практически на половине высоты общего выпускного прохода Н.
Колпак 14 имеет в целом круглую форму, выпуклую кнаружи, ограниченную нижней плоскостью 16 и верхней плоскостью 18, являющимся горизонтальными. Выпуклая круглая форма имеет расположенные в вертикальных плоскостях и распределенные по окружности четыре углубления 20, причем каждое из них в своем основании имеет горизонтальную плоскость, в которой имеется просверленное отверстие 22, позволяющее ввернуть в закрепленный сверху плоский горизонтальный обод вертикальные участки 12 стержней 28.
Преимущественно колпак 14 выполнен из пластмассы литьем или термоформованием, что позволяет напрямую получить готовое изделие сложной формы.
Внутри вытяжной воздушный вентилятор содержит изготовленную из металлического листа осевую трубу 24, диаметр которой существенно меньше диаметра нижнего цилиндра 2, чтобы обеспечить возможность прохождения вытяжного потока между ними.
Внутренняя труба 24 содержит размещенный внутри нее электрический двигатель, на обращенном книзу конце вала которого расположена турбина, установленная в нижнем цилиндре 2 таким образом, чтобы при необходимости создавать поток вытяжного воздуха. Турбина содержит лопатки, обеспечивающие при ее остановке очень небольшую потерю давления воздушного потока, что позволяет оставлять двигатель выключенным при достаточной естественной тяге.
Идущий снаружи электрический кабель 26 поднимается по наружной стороне нижнего цилиндра 2, потом стержня 28 и доходит до колпака 14, чтобы подать питание на электродвигатель.
Нижний цилиндр 2 продолжен сверху посаженным на него отлитым из пластмассы расширяющимся круговым обручем 30, имеющим форму, которая по направлению вверх постепенно расширяется в направлении наружу и заканчивается несколько ниже соединяющего между собой стержни 28 кругового кольца 8, и практически такой же диаметр.
При нормальной работе воздух, поднимающийся вертикально вверх в вытяжном вентиляторе между внутренней трубой 24 и цилиндром 2 основания, постепенно направляется расширяющимся обручем 30 радиально наружу, чтобы выйти радиально в нормальный выпускной проход Н1, образованный указанным обручем и колпаком 14.
Фиг. 4 показывает вытяжной воздушный вентилятор без расширяющейся обечайки 30, содержащий охватывающую нормальный выпускной проход защитную решетку 50, предназначенную для защиты указанного выпуска от попадания чужеродных предметов, например, листьев или птиц.
Фиг. 5 и 6 показывают расширяющуюся обечайку 30, имеющую в своем основании небольшой кольцевой отвод 32 с постоянной высотой, позволяющий осуществить ее посадку в цилиндр 2 основания и имеющий просверленные отверстия 40, в которые вставлено двенадцать крепежных заклепок, распределенных на окружности и проходящих через цилиндр основания, чтобы обеспечить надежное крепление по всей его окружности. Расширяющаяся обечайка 30 в своей нижней части содержит четыре выемки 34, каждая из которых позволяет пропустить основание вставляемого внутрь стержня 28.
Расширяющаяся обечайка 30 в верхней части имеет борт 36 для придания жесткости, включающий горизонтальную часть, повернутую наружу, затем вертикальную часть, повернутую кверху, имеющий также четыре выемки 38, каждая из которых позволяет пропустить вставляемый внутрь стержень 28, но не позволяет ему выйти за пределы указанной обечайки.
Вытяжной воздушный вентилятор согласно изобретению функционирует следующим образом. При нормальной работе, независимо от того турбина остановлена или работает с регулируемой скоростью, расширяющаяся обечайка 30 направляет расход воздуха таким образом, что, постепенно поднимаясь, он выходит наружу через нормальный выпускной проход Н1 над указанной обечайкой.
В случае пожара в здании вентиляционный контур вытягивает воздух и дымовые газы, имеющие высокую температуру, которая, в частности, может достигать 400°C. Так как в качестве материала для расширяющейся обечайки 30 выбрана пластмасса, то под действием таких горячих газов получают нагрев и размягчение указанного материала, который стремится к прогибу наружу и вниз, как это показано стрелками F на фиг.6, достигая нижнего положения 42.
Преимущественно крепежные заклепки нижнего контура расширяющейся обечайки 30 на цилиндре 2 основания зажимают пластмассу указанной обечайки широкими шайбами, что обеспечивает сохранение указанного кольцеобразного контура на цилиндре и при этом позволяет избежать его втягивания внутрь, что помешало бы прохождению газа.
При этом получают дополнительный проход для выпуска горячих газов, который после полного открытия может иметь дополнительную высоту Н2, добавляющуюся к высоте Н1 нормального прохода, что в результате дает высоту Н общего прохода. В этом случае получают значительно меньшую потерю давления на указанном выпуске, которая может компенсировать остановку турбины, в частности, когда отключено электропитание здания.
Преимущественно для расширяющейся обечайки 30 выбирают материал, который при низкой температуре обеспечивает хорошую механическую прочность и химическую стойкость и, в частности, повышенную жесткость, а при температуре дымовых газов будет легко гнуться, не создавая горящих капель.
Защитная решетка 50 также может быть выбрана из легкоплавкого материала, чтобы обеспечить возможность ее сгибания или при необходимости расплавления с целью увеличения проходного сечения для дымовых газов в случае пожара.
Кроме того, преимущественно турбина вентилятора тоже выполнена из пластмассы, отличающейся легкостью размягчения при температуре дымовых газов, что приводит к ее втягиванию внутрь к оси и книзу с тем, чтобы освободить проход для дымовых газов со снижением потерь давления, обусловленных остановкой турбины.
Таким образом, простой и экономичный способ и с применением указанных различных мер способствует вытяжке дымовых газов через вентиляционный контур даже, если турбина больше не функционирует, что повышает безопасность людей и зданий.
В качестве примера приведены размеры, подходящие для разнообразных зданий, они включают диаметр цилиндра 2 основания вытяжного вентилятора примерно 430 мм, наружный диаметр расширяющейся обечайки примерно 600 мм, высоту Н1 нормального выпускного прохода примерно 150 мм и высоту Н2 дополнительного выпускного прохода примерно 140 мм.
2
2
2
В этом случае получается сечение нормального выпускного прохода с решеткой 50 примерно 2600 см, увеличивающееся после разрыва решетки примерно до 2900 см, а после сгибания расширяющегося обруча 30 примерно до 5300 см. Заметим в этом случае, что сечение общего выпускного прохода по сравнению с нормальным проходом увеличилось больше, чем в два раза.
Вытяжной вентилятор согласно изобретению, как правило, применяется на вентиляционном контуре с турбиной с двигателем или без турбины.