ДИФФУЗОР ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ
INDUSTRIAL DIFFUSER

Диффузор индустриальный
Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано в системах вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха помещений промышленного назначения, как правило, больших объемов с высокими потолками от 4 до 15 м.
Проблемы воздухораспределения в таких помещениях с вредными газообразными веществами и избыточными тепловыделениями от оборудования и людей связаны, во-первых, с необходимостью разбавления вредных примесей свежим приточным воздухом и ассимиляцией избыточного тепла наружным охлажденным воздухом, а во-вторых, с необходимостью обогрева рабочей зоны в холодный период года в основном системой вентиляции совмещенной с воздушным отоплением. В таких помещениях воздухораспределители (BP) традиционно устанавливают в верхней зоне помещений с целью формирования мощных и дальнобойных потоков для создания циркуляции воздуха во всем объеме помещения по схеме перемешивающей вентиляции. При такой схеме подачи охлажденного воздуха в зоне расположения людей образуется высокая скорость и пониженная температура и наоборот в случае обогрева помещения теплым вентиляционным воздухом есть опасность «всплывания» теплых потоков за счет конвекции в верхнюю зону помещения. В этом случае люди могут испытывать определенный дискомфорт, обусловленный дутьем холодного потока в теплый период года или недогрева обслуживаемой зоны в холодный период года.
Известно большое разнообразие типов воздухораздающих устройств в зависимости от их конструктивного исполнения (вентиляционные решетки, диффузоры, панельные BP, сопловые BP, низкоскоростные BP и т.д.) Однако, как показали исследования уровня техники данного направления, проблема обеспечения комфортных условий для людей в зоне их постоянного пребывания в настоящее время решена не в полной мере и требует усовершенствования конструкций воздухораспределителей.
Одной из задач воздухораспределения промышленных помещений большого объема с высокими потолками от 4-х до 15-ти метров является создание нормируемых параметров воздуха круглогодично - в теплый и в холодный периоды года. Известно, что охлажденный воздух следует подавать горизонтальными веерными струями, избегая дутья в рабочей зоне, а теплый приточный воздух- вертикальными прямоточными дальнобойными струями. Поэтому желательно, чтобы BP за счет регулирования приточного потока мог реализовывать в различные периоды года необходимый экономически оправданный вид струи (веерный горизонтальный или прямоточный вертикальный сверху вниз). Известны устройства (авт.св. №1315749 кл. F24F 13/96, 1984) систем перемешивающей вентиляции, в которых в теплый период года охлажденный воздух подается в помещение верными горизонтальными струями, а в переходный и зимний -прямоточными вертикальными нагретыми струями.
По данному изобретению предлагается воздухораспределитель, содержащий входной патрубок, консольно закрепленные на его боковых стенках поворотные козырьки и установленный на выходе патрубка рассекатель потока с поворотными створками, соединенными с общей приводной тягой и шарнирно связанными с козырьками при помощи пары рычагов различной длины, отличающиеся тем, что с целью улучшения аэродинамических характеристик, передние концы створок связаны между собой при помощи общего шарнира, каждая створка выполнена составной из шарнирно соединенных между собой входной и выходной частей, последняя из которых подпружинена относительно патрубка, приводная тяга выполнена в виде гибкого троса, связанного с общим шарниром створок и козырьками, а рычаги подсоединены к выходным частям створок. Предлагаемая конструкция воздухораспределителя позволяет раздать приточный воздух из верхней зоны вниз в направлении рабочей зоны в виде компактной струи по оси патрубка и при необходимости при помощи гибкого троса изменить направление подачи потока на горизонтальное - перпендикулярно первоначальному направлению. Недостатком такого конструктивного решения является существенное различие величин аэродинамического сопротивления в режимах формирования прямоточного вертикального потока или веерного горизонтального, что требует дополнительных мер регулирования вентиляционной сети для стабилизации давления и подачи необходимого расхода воздуха..
Известен другой BP, который может быть предложен в качестве прототипа (патент SU №1499076 А1, кл. F24F 13/06).Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и вентиляции. Техническим результатом предложения является расширение диапазона изменения формы истекающих струй воздуха в производственные помещения. Воздухораспределитель формирует три вида струи (веерную, коническую несмыкаюшуюся и коническую смыкающуюся.)
Как следует из описания, воздухораспределитель, содержащий корпус с входным патрубком и выходным диффузором, расположенную в диффузоре с возможностью осевого перемещения вставку, выполненную в виде концентрично размещенных внешнего и внутренних диффузорных рассекателей, при этом внешний рассекатель расположен с образованием своими выходными кромками при крайнем верхнем положении по отношению к выходным кромкам диффузора кольцевого зазора, отличающийся тем, что диффузор и внешний рассекатель выполнены диаметром, радиусом их кривизны и высотой по соответствующим формулам.
Недостатком данной конструкции является, во-первых, существенное различие аэродинамическое сопротивление устройства при формировании разного вида струй, что требует дополнительной регулировки вентиляционной сети по необходимому давлению и расходу воздуха. Во-вторых, коническая смыкающаяся струя при раздаче теплого воздуха сверху вниз, по сведениям авторов изобретения, формируется со скоростным коэффициентом m=0,5÷3,8, что недостаточно для режима отопления, так как при этом значении m нагретая струя не способна достичь уровня рабочей зоны и обеспечить нормируемые параметры в помещениях высотой более 4 м в силу преобладания конвективных сил теплого воздуха над инерционными.
Целью заявляемого изобретения является разработка конструкции воздухораспределителя в виде диффузора индустриального, формирующего различные виды струй в широком диапазоне по дальнобойности (горизонтальные веерные, вертикальные прямоточные и комбинированные) в режимах крайних положений регулирования.
Заявленная цель была достигнута путем экспериментального подбора соотношения размеров воздуховыпускных отверстий на боковой поверхности корпуса диффузора и на конструктивных элементах дна устройства, что позволило получить необходимый широкий диапазон характеристик приточных струй по дальнобойности:
min
- от минимального значения m=3,9 для условии раздачи охлажденного воздуха веерными горизонтальными струями;
max
- до максимального значения m=8,7 для условий раздачи нагретого воздуха вертикальными дальнобойными прямоточными струями сверху вниз;
Промежуточные значения m достигаются при комбинированной раздаче воздуха изотермическими струями.
Кроме того, с целью повышения энергоэффективности диффузора за счет уменьшения аэродинамического сопротивления устройства и обеспечения равномерности истечения струй из воздуховыпускных отверстий, внутри изделия по его центру может быть установлен конусный наконечник определенных размеров вершиной конуса навстречу движения воздуха из вентиляционной сети.
Также предложено два способа регулирования истекающих приточных струй: ручное или дистанционное при помощи электропривода. Сущность заявляемой конструкции поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен вид диффузора индустриального снизу, на фиг. 2 - вид диффузора индустриального сбоку с ручной регулировкой, на фиг. 3 - вид диффузора индустриального сбоку с электроприводом..
Конструктивно воздухораспределитель состоит из диска 1 с воздуховыпускными отверстиями, патрубка 2 с крышкой, наружного корпуса 3, конусного наконечника 4, ручки для ручной регулировки 5, внутреннего корпуса 6, электропривода для дистанционного регулирования 7.
Внутренний корпус с диском поворачиваются относительно наружного корпуса вокруг общей центральной оси при помощи регулятора и обеспечивает переход между двумя крайними положениями диффузора. При крайнем правом положении ручки нижние отверстия на дне открыты, а боковые отверстия перекрываются - формируется вертикальная компактная струя. При крайнем левом положении ручки регулятора боковые отверстия открыты, отверстия на дне перекрываются - формируется горизонтальная веерная струя. В промежуточных положениях боковые и нижние отверстия частично перекрываются в обратнопропорциональной зависимости, позволяя настраивать комбинированную струю с различным соотношением вертикальной и горизонтальной составляющей.
При ручной регулировке перемещение и фиксация внутреннего корпуса происходит за счет ручки, расположенной на корпусе диффузора. При автоматической регулировке перемещение происходит при помощи электропривода и приводного механизма. Электропривод устанавливается внутри диффузора.
max
Диффузор индустриальный работает следующим образом. Приточный воздух поступает в диффузор от системы вентиляции (не показано). В режиме воздушного отопления регулятором автоматически или вручную (крайнее левое положение ручного рычага на корпусе диффузора) открываются отверстия на дне диффузора. Нагретый воздух через совмещенные воздуховыпускные отверстия на дне устройства проходит прямоточно дальнобойными струями (m=8,7) вертикально сверху вниз для обогрева рабочей зоны помещения.
min
В режиме подачи охлажденного воздуха для ассимиляции теплоизбытков открываются отверстия на боковой поверхности корпуса (крайнее правое положение ручки на корпусе диффузора) и закрываются отверстия на дне. В этом случае охлажденный воздух через боковые отверстия веерными горизонтальными струями (m=3,9) распространяется по объему помещения, поглощая тепло из окружающего пространства.
Кроме этого, возможна вентиляция помещения комбинированными потоками (одновременно горизонтальными веерными струями и вертикальными прямоточными).В этом случае ручка регулировки переводится в промежуточное положение (между крайним левым и крайним правым положениями).
С целью повышения равномерности истечения струй и уменьшения аэродинамического сопротивления изделия внутри диффузора по его центру может быть установлен конусный наконечник диаметром конуса d=(0,1÷0,2)D, высотой h=(0,2÷0,3)D вершиной конуса направленной навстречу движения воздуха из вентиляционной сети Это уменьшает общее сопротивление устройства.
min
max
Таким образом, техническим результатом изобретения является разработка регулируемого диффузора индустриального, формирующего приточные потоки при значении m в широком диапазоне: от минимального m=3,9 для подачи охлажденного воздуха до максимального m=8,7 для подачи теплого воздуха, что позволяет круглогодично обеспечивать нормируемые параметры в рабочей зоне помещений промышленного назначения.