Рекуператор тепла
HEAT RECUPERATOR

Изобретение относится к средствам энергосбережения и может быть использовано в системах вентиляции животноводческих и других помещений с повышенной влажностью.
Известен роторный рекуператор тепла [1]. Он представляет собой закрытый корпус с установленным внутри него ротором, ось которого совпадает с направлением пронизывающих его потоков теплого (уходящего из вентилируемого помещения) и холодного (поступающего в помещение) воздуха. Ротор вращается с определенной скоростью и пластины его попеременно оказываются в зоне действия теплого или холодного воздушного потока. Таким образом, пластины ротора передают тепло уходящего воздуха воздуху, поступающему в помещение.
Недостатком данного рекуператора является то, что в нем наледь не образуется только в том случае, если температура воздуха на выходе рекуператора, а следовательно, и температура наружной части пластин не ниже нуля. Это при отрицательной температуре окружающего пространства не позволяет полностью использовать тепло уходящего воздуха, что в конечном итоге снижает эффективность рекуператора.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности рекуператора тепла.
Технический результат достигается за счет того, что в рекуператоре тепла, содержащем закрытый корпус с установленным внутри него ротором, пластины которого попеременно оказываются в потоке уходящего из помещения теплого воздуха или в потоке поступающего в помещение холодного воздуха, пластины ротора выполнены в виде дисков, насаженных с промежутком между ними на вал, ориентированный горизонтально, перпендикулярно горизонтальному потоку воздуха, периодически изменяющему направление движения из помещения в окружающее пространство или из окружающего пространства в помещение.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
Рекуператор тепла содержит закрытый корпус 1 с установленным внутри него ротором 2, набранным из пластин в виде дисков 3, из материала с возможно большей удельной теплоемкостью и теплопроводностью, например из алюминия. Пластины насажены с промежутком между ними для прохода воздуха на вал 4, ориентированный горизонтально, перпендикулярно потоку воздуха, продуваемому через ротор также в горизонтальном направлении с помощью осевого вентилятора (на чертеже не показан) и воздуховодов 5 и 6. В нижней части корпуса имеется отверстие 7 для слива конденсата.
Работает рекуператор тепла следующим образом.
Для вентиляции помещения с возвратом тепла в помещении должно быть установлено, как минимум, два рекуператора, один из которых работает на вытяжку, а другой на нагнетание. Периодически через определенный промежуток времени с помощью автоматики в них производится одновременное изменение направления потоков воздуха.
При работе рекуператора на вытяжку происходит отдача тепла отработанного воздуха пластинам 3 ротора 2, поэтому температура воздуха понижается в направлении от входа к выходу. Тем не менее, в каждом поперечном сечении воздушного потока, так как поток тепла направлен от воздуха к пластинам, температура воздуха несколько выше температуры находящихся в этом сечении пластин. Следовательно, в этом же направлении, но на более низком уровне понижается и температура пластин ротора.
При соприкосновении теплого воздуха с более холодной пластиной на ней образуется конденсат, а в зоне ближе к выходу воздуха, где температура пластины ниже нуля, конденсат превращается в наледь.
Со временем температура пластин в каждом сечении потока вследствие накопления в них тепла повышается. Тенденция же уменьшения температуры пластин в направлении от входа к выходу при этом сохраняется.
Когда в пластинах накопится расчетная порция тепла, автоматика сменит направление потока воздуха на нагнетание. Морозный воздух окружающей среды, имея температуру несколько ниже температуры пластин ротора, будет забирать накопленное в них тепло. Температура его по направлению к входу в помещение будет повышаться. На входе в помещение она будет несколько ниже температуры воздуха, находящегося в помещении, но существенно выше температуры окружающей среды. В каждом поперечном сечении воздушного потока температура воздуха, тем не менее, будет ниже температуры находящихся в этом сечении пластин. Поэтому наледь в этот период работы рекуператора на пластинах хотя и не образуется, но и не уменьшается.
Далее, когда запас тепла пластин, накопленный в предыдущем периоде работы рекуператора, будет израсходован, рекуператор снова переводится в режим вытяжки. И так циклы «вытяжка - нагнетание» будут повторяться, а масса наледи на пластинах увеличиваться. Когда она достигнет критической величины, под действием силы тяжести ротор постепенно повернется (на чертеже по часовой стрелке) на некоторый угол и нижний край наледи перейдет в зону воздушного потока с положительной температурой воздуха. Следовательно, будет осуществляться постепенное оттаивание наледи, сохраняя работоспособность рекуператора в условиях низких температур наружного воздуха. Образующийся при этом конденсат сливается через отверстие 7 в конденсатоприемник (на чертеже не показан). При конкретном выполнении рекуператора возможно использование для медленного поворота ротора мотор-редуктора небольшой мощности.
Таким образом, за счет постоянного удаления наледи на пластинах становится возможным более глубокое охлаждение отработанного воздуха, более полное использование его тепла, что в итоге и повышает эффективность работы рекуператора.
Источники информации
1. Электронный ресурс: Forumhouse.ru
https://www.forumhouse.ru/articles/engineering-system/5808.