Дефлектор статодинамический с датчиком-газоанализатором

Полезная модель предназначена для обеспечения вытяжной вентиляции в помещениях здания и анализа удаляемого из помещений воздуха на предмет содержания в нем вредных летучих химических веществ.
Гибридные вентиляционные системы эффективно справляются с удалением из помещений окиси углерода, метана и других вредных летучих веществ. Известна система вентиляции здания [1], включающая датчики для измерения температуры и скорости ветра на улице, контроллер, вентилятор, частотный преобразователь для изменения скорости привода вентилятора. Датчики измеряют температуру и скорость ветра на улице и передают соответствующие сигналы на контроллер, связанный с частотным преобразователем, задающим определенную частоту вращения лопастей вентилятора. Использование большого количества температурных датчиков и датчиков измерения скорости ветра вне вытяжной шахты усложняет систему и снижает ее надежность. Наличие преобразователя частоты привода вентилятора не позволяет эксплуатировать вентилятор на низких скоростях вращения относительно номинальных оборотов двигателя, так как при этом значительно снижается КПД двигателя.
Известна также гибридная вентиляционная система [2], включающая пропеллерный вентилятор с трехфазным реверсивным двигателем, частотно-регулируемый привод, датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры внутреннего воздуха. Устройство работает в реверсивном режиме, обеспечивая вытяжную вентиляцию в теплый период времени года и приточную вентиляцию в холодный период. Недостатком данной конструкции является ее неспособность обеспечить постоянное разряжение в вытяжной шахте в периоды, когда естественной тяги недостаточно. Указанные устройства не позволяют провести анализ загрязнения воздуха, проходящего через вентиляцию.
Предлагаемое устройство относится к оборудованию, применяемому в системах гибридной вытяжной вентиляции зданий различного назначения для создания механического побуждения воздухообмена и анализа вытяжного воздуха на предмет содержания вредных примесей.
Техническая задача заключается в поддержании постоянного разряжения в вытяжной шахте и анализе состава вытяжного воздуха с целью определения наличия в нем вредных летучих химических веществ.
Конструкция устройства представлена на чертеже (фиг. 1):
1 - корпус;
2 - вытяжной вентиляционный канал;
3 - оголовок дефлектора цилиндрической формы;
4 - осевой вентилятор с электронно-коммутируемым двигателем;
5 - датчик перепада давления;
6 - первый патрубок датчика перепада давления;
7 - второй патрубок датчика перепад давления;
8 - датчик температуры наружного воздуха;
9 - соединительный кабель вентилятора с электронно-коммутируемым двигателем;
10 - соединительный кабель блока управления и датчика температуры;
11 - соединительный кабель блока управления и датчика перепада давления;
12 - блок управления;
13 - датчик-газоанализатор;
14 - соединительный кабель блока управления с датчиком-газоанализатором.
Устройство состоит из корпуса 1, который присоединяется к вытяжному каналу 2 вентиляционной шахты. В верхней части устройства располагается оголовок рефлектора цилиндрической формы 3. Внутри корпуса 1 размещается осевой вентилятор 4 с электронно-коммутируемым двигателем, обеспечивающим плавное изменение скорости вращения его лопастей. В состав устройства входит блок управления 12, с которым указанный вентилятор 4 соединен посредством соединительного кабеля 9. Устройство оснащено датчиком перепада давления 5, первый патрубок 6 которого соединен с внутренним пространством корпуса 1, а второй патрубок 7 выведен в атмосферу. Посредством соединительного кабеля 11 блок управления 12 связан с датчиком перепада давления 5. Устройство содержит датчик температуры наружного воздуха 8, который связан соединительным кабелем 10 с блоком управления 12. Конструкция включает датчик газоанализатор 13, связанный с блоком управления 12 посредством соединительного кабеля 14.
Работа устройства заключается в подборе скорости вращения осевого вентилятора 4 с электронно-коммутируемым двигателем на основе анализа показаний измерений датчика перепада давления 5 и датчика температуры наружного воздуха 8, а также в определении вредных летучих химических веществ в воздухе на основе данных анализа его химического состава, полученных с помощью датчика-газоанализатора 13.
Блок управления 12 считывает показания датчика температуры наружного воздуха 8 посредством соединительного кабеля 10. В зависимости от показаний датчика температуры 8 задается скорость вращения лопастей осевого вентилятора 4: при минимальной температуре лопасти вентилятора вращаются с минимальной частотой, а при максимальной температуре наружного воздуха они получают максимальную частоту вращения. Различная частота вращения осевого вентилятора используется для компенсации недостаточности естественной тяги в вентиляционном вытяжном канале 2. Таким образом, максимальная и минимальная частота вращения лопастей осевого вентилятора 4 зависит от показаний наружного датчика температуры 8 и задается программой блока управления 12. Электрическое питание и управление частотой вращения лопастей осевого вентилятора 4 осуществляется блоком управления 12 через соединительный кабель 9. В процессе работы устройства блок управления 12 считывает через соединительный кабель 11 показания датчика перепада давления 5, измеряющего перепад давления между пространством внутри воздуховода и наружным воздухом посредством патрубков 6 и 7. Блок управления 12 считывает при помощи соединительного кабеля 14 показания датчика-газоанализатора 13.
Устройство работает следующим образом.
Воздух во время работы осевого вентилятора 4 движется снизу вверх - из вытяжного вентиляционного канала 2 к оголовку дефлектора цилиндрической формы 3. Под воздействием ветра, внутри корпуса 1 возникает разрежение из-за цилиндрической конструкции оголовка дефлектора 3. Давление, измеряемое датчиком перепада давления 5 посредством патрубка 6, складывается из следующих составляющих: разрежение, создаваемое за счет воздействия ветра и разрежение, создаваемое при работе вентилятора 4. Результирующее разрежение (отрицательное давление) является суммой разрежений, возникающих при воздействии ветра и работе осевого вентилятора 4. Превышение давления (разрежения) внутри воздуховода выше проектного значения возникает в случаях, когда имеется высокая скорость ветра или когда внутри здания перекрыты устройства, обеспечивающих приток воздуха в помещения. Для стабильной работы вытяжной системы результирующее давление внутри корпуса устройства 1 не должно быть больше или меньше проектного. Величина проектного давления определяется при температуре наружного воздуха в теплый период года, то есть в период, когда естественная тяга отсутствует. Блок управления 12 определяет скорость вращения вентилятора 4 в зависимости от температуры наружного воздуха, измеряемой датчиком 8.
Блок управления 12 при превышении показателей проектного давления, вносит коррективы в работу двигателя осевого вентилятора 4. Вентилятор плавно изменяет скорость вращения в зависимости от температуры наружного воздуха, при этом датчик давления выполняет ограничивающую функцию, заключающуюся в замедлении скорости вращения вентилятора при превышении давления (разрежения) выше проектного значения. Таким образом, предлагаемое устройство стабильно поддерживает отрицательное давление независимо от внешних погодных условий.
4
При движении воздуха вверх от вытяжного вентиляционного канала 2 к оголовку дефлектора цилиндрической формы 3, датчик-газоанализатор 13 определяет наличие различных примесей в составе этого воздуха. Чувствительный элемент датчика-газоанализатора 13 находится внутри корпуса 1. Датчик-газоанализатор может быть различной модификации в зависимости от типа примесей, наличие которых необходимо определить, например, метана (СН) или окиси углерода (СО).
Показания датчика-газоанализатора 13 через соединительный кабель 14 поступают на блок управления 12. При концентрации в воздухе помещения вредных летучих веществ выше предельно допустимых значений, блок управления 12 формирует сигнал «авария». Сигнал отражается на контроллере, входящем в состав блока управления 12. Блок управления имеет возможность передавать сигнал «авария» дистанционно.
Таким образом, погодозависимое регулирование скорости вращения лопастей вентилятора осуществляется с учетом показаний датчиков температуры наружного воздуха и фактического давления (разрежения) в вытяжном канале, а датчик-газоанализатор определяет содержание и концентрацию вредных веществ в воздухе помещения.
Источники информации
1. Патент на изобретение, Франция FR 2851641 В1, опубл. 18.08.2017, МПК F24F 11/00.
2. Патент на изобретение, США US 6,241,604, опубл. 06.12.1998, МПК F24F 7/00.