УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА
HEAT-AND-WET AIR TREATMENT UNIT

Изобретение предназначено для использования при хранении продуктов в холодильных камерах, а также для подготовки воздуха в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений.
Известна система кондиционирования воздуха. Система содержит контур распределения горячей и холодной воды и множество локальных кондиционеров. Тепловая мощность и охлаждающая способность системы регулируется посредством контроля температуры. Система кондиционирования воздуха позволяет многоступенчато регулировать воздух в помещении [1].
Недостатками этого изобретения является громоздкость всей системы, невозможность применения системы для регулирования термовлажностных параметров воздуха в камере хранения пищевых продуктов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является установка по патенту «Установка для охлаждения воздуха в камерах хранения продуктов». Установка позволяет повышать сохранность продуктов за счет уменьшения усушки, что достигается при увеличении степени пересыщения воздуха влагой.
Данное изобретение имеет следующий недостаток. Предлагаемую в изобретении установку невозможно применять в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений.
Предлагаемая установка позволяет решить такую задачу, как качественная регулируемая термовлажностная обработка воздуха, пригодного как для хранения продуктов, так и для систем жизнеобеспечения. Данная задача достигается за счет использования переключаемых перегородок, позволяющих направлять воздух, предварительно прошедший фильтры очистки, через отсек увлажнения либо через испаритель холодильной машины. При этом также имеется возможность регулирования работы внутреннего конденсатора и испарителя. Данная система позволяет получать требуемые термовлажностные характеристики воздуха в широком диапазоне.
Установка состоит из следующих элементов: холодильная машина, воздуховодная система, увлажнитель воздуха и прочие элементы. Преимуществом изобретения является то, что установка может использоваться для регулирования термовлажностных параметров воздуха в камере хранения пищевых продуктов.
Холодильная машина (си. чертеж): 1 - компрессор; 2 - соленоидные вентили; 3 - внешний конденсатор; 4 - обратный клапан внешнего конденсатора; 5 - обратный клапан внутреннего конденсатора; 11 - внутренний конденсатор; 12 - линейный ресивер; 13 - фильтр-осушитель; 14 - регулирующий вентиль; 15 - испаритель.
Все элементы соединены трубопроводами. Холодильная машина необходима для осушения воздуха (испаритель), охлаждения (испаритель) и нагрева (внутренний конденсатор). Холодильная машина при включенной установке работает постоянно. В ней реализована классическая одноступенчатая схема. Компрессор 1 всасывает пары холодильного агента из испарителя 15 и нагнетает их в конденсатор 3 и(или) 4. Работают конденсаторы попеременно в зависимости от режима термовлажностной обработки воздуха. Сконденсировавшийся в конденсаторах холодильный агент поступает через обратные клапаны 4 и 5 в линейный ресивер 12. Из линейного ресивера жидкий холодильный агент через фильтр-осушитель 13 и регулирующий вентиль 14 поступает в испаритель 15, где происходит его кипение. Таким образом, при работе холодильной машины всегда готовы к эксплуатации внутренний конденсатор 11, который подогревает проходящий через него воздух, и испаритель 15, который охлаждает и осушает проходящий через него воздух.
Воздуховодная система: 6 - выпускной диффузор; 10 - фильтр тонкой очистки воздуха; 16 - основной рабочий воздуховод; 17 - отсек испарителя; 18 - отсек увлажнителя воздуха; 22 - фильтр грубой очистки воздуха; 25 - заслонка отсека испарителя; 26 - заслонка обводного отсека; 27 - обводной отсек; 28 - отсек внутреннего конденсатора.
В воздуховоде осуществляются все операции по термовлажностной обработке воздуха. Заслонки 25 и 26 предназначены для изменения направления движения обрабатываемого воздуха. При открытой заслонке 26 и закрытой заслонке 25 воздух движется по схеме А (сплошная стрелка), при закрытой заслонке 26 и открытой заслонке 25 воздух движется по схеме Б (прерывистая стрелка). Управление открытия - закрытия заслонок осуществляется по команде с блока управления, который выдает команды в соответствии с показаниями датчиков 7 и 8.
Увлажнитель воздуха: 19 - поддон для сбора воды; 20 - насос для подачи воды; 23 - форсунки для разбрызгивания воды; 24 - кольца Рашика. Все элементы соединены трубопроводами. Увлажнитель воздуха предназначен для увлажнения воздуха при его обработке. Работает он следующим образом: насосом 20 вода подается на форсунки 23, через которые она разбрызгивается и стекает по кольцам Рашика 24, при контакте воздуха, проходящего через омываемые водой кольца Рашика, происходит его увлажнение, с колец Рашика вода стекает в поддон для сбора воды 19. Таким образом, происходит увлажнение воздуха.
Прочие элементы: 7 - датчик измерения температуры, °С; 8 - датчик измерения относительной влажности, %; 9 - вентилятор вспомогательный; 21 - вентилятор основной. Датчики температуры и влажности совместно с блоком управления обеспечивают контроль и регулировку направления движения воздуха, тем самым, обеспечивая его необходимую обработку. Вентиляторы обеспечивают движение и необходимый напор воздуха.
Установка позволяет подавать в помещение воздух, прошедший качественную термовлажностную обработку. Фильтры в зависимости от их типа обеспечивают содержание (отсутствие) вредных веществ в соответствии с требуемыми нормативами для обрабатываемого помещения. Установка может работать в шести режимах:
1. подача в помещение необработанного воздуха, прошедшего только фильтрацию;
2. подача в помещение увлажненного воздуха;
3. подача в помещение увлажненного и подогретого воздуха;
4. подача в помещение подогретого воздуха;
5. подача в помещение осушенного и охлажденного воздуха;
6. подача в помещение осушенного и подогретого воздуха.
В режиме №1 воздух движется по воздуховодной системе по схеме А (сплошная стрелка). Воздух сначала проходит через фильтр грубой очистки 22, затем через кольца Рашика 24, открытую заслонку обводного отсека 26, обводной отсек 27, отсек внутреннего конденсатора 28, внутренний конденсатор 11 и фильтр тонкой очистки 10, затем поступает в помещение через выпускной диффузор 6. В этом режиме не работает увлажнитель и внутренний конденсатор. Таким образом, воздух только фильтруется, а температурно-влажностные характеристики его не изменяются.
В режиме №2 воздух движется по воздуховодной системе по схеме А (сплошная стрелка). Воздух проходит через те же элементы, что и в режиме №1, только в данном случае работает увлажнитель и не работает внутренний конденсатор. Таким образом, воздух фильтруется и увлажняется, т.е. увеличивается его влагосодержание. В помещение воздух подается отфильтрованный и увлажненный.
В режиме №3 воздух движется по воздуховодной системе по схеме А (сплошная стрелка). Воздух проходит через те же элементы, что и в режиме №1, только в данном случае работает увлажнитель внутренний конденсатор. Таким образом, воздух фильтруется, увлажняется и подогревается, т.е. увеличивается его влагосодержание и температура. В помещение воздух подается отфильтрованный, увлажненный и подогретый.
В режиме №4 воздух движется по воздуховодной системе по схеме А (сплошная стрелка). Воздух проходит через те же элементы, что и в режиме №1, только в данном случае увлажнитель не работает, а внутренний конденсатор работает. Таким образом, воздух фильтруется и подогревается, т.е. увеличивается его температура. В помещение воздух подается отфильтрованный и подогретый.
В режиме №5 воздух движется по воздуховодной системе по схеме Б (прерывистая стрелка). Воздух сначала проходит через фильтр грубой очистки 22, затем проходит через отсек увлажнителя 18, заслонку отсека испарителя 25, отсек испарителя 17, испаритель 15, отсек внутреннего конденсатора 28, внутренний конденсатор 11 и фильтр тонкой очистки 10, затем поступает в помещение через выпускной диффузор 6. В данном режиме внутренний конденсатор не включен в работу и воздух, проходя через постоянно работающий испаритель, осушается и охлаждается. Таким образом, воздух фильтруется, осушается и охлаждается, т.е. уменьшается его температура и влагосодержание. В помещение воздух подается отфильтрованный, осушенный и охлажденный.
В режиме №6 воздух движется по воздуховодной системе по схеме Б (прерывистая стрелка). Воздух проходит через те же элементы, что и в режиме №5, только в данном случае в работу включается внутренний конденсатор, который подогревает воздух. Таким образом, воздух фильтруется, осушается и нагревается, т.е. уменьшается его влагосодержание и увеличивается температура. В помещение воздух подается отфильтрованный, осушенный и подогретый.
Управляемыми элементами установки являются заслонки 25 и 26, насос 20 и соленоидные вентили 2. Управление ими происходит с блока, который выдает командные сигналы в зависимости от разницы показаний датчиков 7 и 8 и заданных параметров термовлажностной обработки воздуха.
Пример 1
Необходимо, чтобы воздух поступал в помещение с параметрами температура 25°С и относительная влажность воздуха 90%. Эти параметры задаются на пульте управления. Воздух до обработки имел следующие параметры: температура 20°С и относительная влажность воздуха 60%. После задания требуемых параметров автоматически включается холодильная машина и оба вентилятора 9 и 21, открывается заслонка 26, работает внешний конденсатор 3. Воздух движется по схеме А и в первоначальный период никак не обрабатывается. Блок управления, обрабатывая сигналы, поступающие с датчиков, показания которых соответствуют: температура 20°С и относительная влажность воздуха 60%, фиксирует отклонения от заданных, после чего устанавливается режим работы №3, для этого включается насос 20 увлажнителя и посредством переключения соленоидных вентилей 2 включается в работу внутренний конденсатор 11. Таким образом, воздух начинает увлажняться и подогреваться до тех пор, пока термовлажностные параметры выходного воздуха не будут одинаковы с заданными. При последующих отклонениях блок управления выбирает подходящий режим работы.
Отличительной особенностью данного изобретения является то, что установка позволяет обрабатывать воздух в различных режимах без высоких энергозатрат. Мобильность установки дает возможность использовать ее как для подготовки воздуха в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, так и в качестве устройства, позволяющего снизить усушку пищевых продуктов при их хранении.
Источники литературы
1. Патент №2280214, Российская Федерация, МПК F24F 5/00. Система кондиционирования воздуха / Катцел Пинкус. - №2003135785/06; заявл. 19.04.2002; опубл. 10.05.2005 (аналог).
6
2. Патент №2140049, Российская Федерация, МПК F25D 17/08. Установка для охлаждения воздуха в камерах хранения продуктов / Б.С. Тихонов, В.В. Русанов, В.А. Выгодин. - №98112289/12; заявл. 01.07.1998; опубл. 20.10.1999 (прототип).