ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ НЕБОЛЬШИХ ПОМЕЩЕНИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КВАРТИР

Полезная модель относится к области вентиляции с рекуперацией тепла. Особо полезная модель касается вентиляционных установок для небольших герметичных помещений, таких как жилье, офисы, врачебные кабинеты, палаты и др. Устанавливаемые там вентиляционные приборы приточной и вытяжной вентиляции в большинстве случаев выполняются как местные приборы. Они компактны, не требуют прокладки воздуховодов, подходят для различных климатических и эксплуатационных условий. Создание таких приборов особенно актуально в связи с широким распространением герметичных окон.
Современные комфортабельные жилища, офисы, больничные палаты должны иметь хорошее качество воздуха. Важнейшим показателем воздушной среды помещений является ее газовый состав, концентрация в нем таких газообразных составляющих, как углекислый газ, пары воды и кислород. Особенно актуальным поддержание газового состава воздуха помещений стало в связи с внедрением технологий плотного строительства, включающего установку герметичных окон и дверей. Для решения этой задачи используются различные вентиляционные устройства, подающие свежий воздух в помещения и удаляющие загрязненный воздух. В крупных объектах используются центральные системы вентиляции, подающие и удаляющие воздух помещений по системам воздуховодов. Для небольших отдельных помещений, таких как квартиры, подобные решения неприемлемы, используются местные системы вентиляции.
Современные строительные нормы и тенденции подорожания энергоносителей требуют обеспечивать весьма высокий уровень энергосбережения. Если учесть, что примерно 66% потерь тепла современного здания составляют вентиляционные потери - потери тепла с удаляемым из помещения вытяжным воздухом, то очевидна важность технически грамотного построения вентиляционных систем. В частности, выполнение требований энергосбережения в современных плотных (герметичных) зданиях возможно только в системах, реализующих процессы рекуперации тепла вытяжного воздуха.
Для вентиляции небольших помещений чаще всего используют отдельные самостоятельные, как правило, приточные вентиляционные приборы. Удаление загрязненного воздуха производится традиционными вытяжными системами, устанавливаемыми в кухне или подсобных помещениях. Главным недостатком такой вентиляции является то, что воздух, подаваемый в помещение зимой, в большинстве случаев холоден и имеет температуру наружного, а удаляемый воздух подогрет и уносит большое количество тепла.
Существует небольшая группа местных вентиляционных приборов, решающая проблему энергосбережения. Речь идет о наиболее распространенных приточно-вытяжных приборах с утилизацией тепла вытяжного воздуха в перекрестно-точном рекуперативном теплообменнике (см. например, www.meltem.de). Этот прибор в отличие от многочисленных аналогов компактен и приспособлен именно для монтажа в комнате обычной квартиры. В приборе по отдельным вентиляционным каналам осуществляется одновременно приток свежего воздуха и удаление из комнаты отработанного. Для организации каждого потока установлен отдельный вентилятор, фильтр, воздушная заслонка. Потоки вступают в теплообмен в рекуперативном теплообменнике
Однако эти приборы дорогостоящи, сложны, не приспособлены к работе в условиях низких зимних температур. Канал вытяжного воздуха в теплообменнике таких приборах быстро перемерзает, а средства защиты от замерзания связаны с резким снижением эффективности рекуперации. Однако главным недостатком этих приборов является то, что забор отработанного воздуха и подача свежего происходит в одном месте. При этом нельзя гарантировать распространение свежего воздуха по всему помещению. Но, главное, прибор не вписывается общепринятую схему вентиляции жилых помещений: однонаправленное движение воздуха от чистых, жилых помещений к подсобным, нежилым. Это допустимо в офисе, палате, но вызывает трудности при установке в квартирах.
Более эффективны приточно-вытяжные вентиляционные приборы, оснащенные регенератором. Для вентиляции небольших помещений наиболее подходят те из них, в которых регенератор неподвижен (см. Описание полезного образца DE 29801917 U1 от 05.02.98 и DE 9301812 U1 от 10.02.93). В этих приборах приточный и вытяжной воздух течет попеременно через один и тот же вентиляционный канал, в котором установлен воздухопроницаемый теплоемкий регенератор. Для осуществления такого процесса используется установленный в канале реверсивный вентилятор. Теплый комнатный воздух, проходя через регенератор на улицу, охлаждается, нагревая при этом насадку регенератора. Затем после реверса вентилятора встречный поток холодного наружного воздуха нагревается, охлаждая регенератор. Часть влаги, сконденсировавшейся или замерзшей при теплом дутье, выносится потоком на улицу. Другая часть, выпавшая в регенераторе, затем при холодном дутье испаряется или сублимирует и поступает назад в помещение. Вследствие этого упомянутые вентиляционные приборы успешно функционируют даже при низких температурах. Другим их важным достоинством является то, что за счет возврата части влаги атмосфера помещения в зимнее время не «высыхает» до неприемлемо низких значений, что наблюдается при других видах вентиляции. Для вентиляции используется, как правило, пара приборов устанавливаемых в различных помещениях (например, комнате и спальне) или в различных зонах одного помещения. Приборы пары работают в противофазе: когда один всасывает свежий воздух, второй удаляет загрязненный и наоборот. Таким образом, свежий воздух лучше распространяется по вентилируемым помещениям, при правильном монтаже не оставляя мертвых зон. Однако и здесь нарушается обозначенная выше известная схема вентиляции жилья. Ввиду возвратно-поступательного движения воздуха приборы не рекомендуется устанавливать в кухне, ванной, туалете. При этом возможно проникновение загрязненного воздуха в жилые помещения. То есть концентрация загрязнений, хотя и будет снижаться в результате вентиляции, но она будет и выравниваться во всех вентилируемых помещениях в силу принципа работы таких приборов.
Таким образом, общим недостатком всех описанных местных вентиляционных систем является то, что они плохо вписываются в традиционную схему вентиляции квартир и других подобных помещений, предусматривающую наличие вытяжной вентиляции в помещениях с повышенной загрязненностью воздуха, таких как кухня, ванная, туалет, и подачу свежего воздуха в «чистые» помещения с постоянным или преимущественным пребыванием людей. Более того, наличие вытяжной вентиляции в подсобных помещениях нарушает материальный баланс описанных рекуперативных приборов: количество удаляемого ими теплого воздуха становится меньше, чем количество холодного приточного воздуха. Это приводит к снижению эффективности рекуперации, понижению температуры подаваемого в помещение свежего воздуха. Поэтому, несмотря на перечисленные достоинства, подобные эффективные устройства местной вентиляции не находят достаточного распространения.
Целью разработки настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно, создание высокоэффективного приточно-вытяжного вентиляционного прибора для энергосберегающей вентиляции небольших помещений, преимущественно квартир, обеспечивающего однонаправленное движение вентиляционного потока от более чистого помещения к более загрязненному.
Поставленная цель достигается тем, что в известном вентиляционном приборе, включающем корпус с вентиляционным каналом, в котором установлены теплоемкий регенератор, реверсивный вентилятор, а также фильтр, клапанное устройство и воздухораспределительное устройство с основной вентиляционной решеткой, соединяющей вентиляционный канал с одним помещением, воздухораспределительное устройство разделено герметичной стенкой на две части, одна из которых сообщается с основной вентиляционной решеткой, а вторая посредством дополнительного воздуховода с дополнительной вентиляционной решеткой на его конце соединена со смежным помещением, а клапанное устройство выполнено таким образом, что при своей работе может соединять вентиляционный канал либо с основной, либо с дополнительной вентиляционной решеткой, а также соединять вентиляционный канал в обеими решетками или полностью перекрывать оба прохода.
Клапанное устройство прибора оснащено электроприводом и включает в себя два седла клапана с окнами, соединяющими вентиляционный канал соответственно с основной и дополнительной вентиляционными решетками, и перемещаемый электроприводом запорный элемент или элементы, причем в одном крайнем положении упомянутый запорный элемент или элементы находится в механическом контакте с одним седлом и полностью перекрывает окно между вентиляционным каналом и основной вентиляционной решеткой, соединяя при этом вентиляционный канал с дополнительной решеткой, а в другом крайнем положении упомянутый запорный элемент или элементы находится в механическом контакте со вторым седлом и полностью перекрывает окно между вентиляционным каналом и дополнительной вентиляционной решеткой, соединяя при этом вентиляционный канал с основной решеткой. Изменения положения запорного элемента или элементов клапанного устройства осуществляются синхронно с изменением направления вращения реверсивного вентилятора. Таким образом, при удалении загрязненного воздуха на улицу вентиляционный канал соединен с одним помещением с более загрязненным воздухом, а при подаче свежего воздуха вентиляционный канал соединен со вторым, более чистым помещением.
Конструкция полезной модели поясняется чертежами. На фиг 1. приведен продольный разрез вентиляционного прибора. На фиг.2 показан поперечный разрез через воздухораспределительное устройство этого прибора. Фиг.3 демонстрирует иной вариант конструктивного исполнения вентиляционного прибора. Здесь приведен его продольный разрез. На фиг.4 приведена схема размещения вентиляционного прибора в помещении и схема вентиляционных потоков.
Приточно-вытяжной вентиляционный прибор для энергосберегающей вентиляции небольших помещений, преимущественно квартир (фиг.1) включает в себя размещенный в наружной стене 17 корпус с вентиляционным каналом 1, внутри которого помещен теплообменник-регенератор 2 и реверсивный вентилятор 3. На внутреннем конце корпуса 1, на внутренней поверхности наружной стены, установлено воздухораспределительное устройство 6 в виде полого корпуса. Воздухораспределительное устройство 6 разделено на две части герметичной стенкой 14. По одну ее сторону размещена основная вентиляционная решетка 7 и фильтр 4, по другую имеется воздуховод 8, ведущий через межкомнатную стенку 18 в смежную комнату и заканчивающийся дополнительной вентиляционной решеткой 9. Воздухораспределительное устройство 6 соединено о вентиляционным каналом 1 посредством клапанного устройства 5, имеющего два седла 11 и 12 с окнами 15 и 16, соединяющими вентиляционный канал 1 соответственно к основной 7 и дополнительной 9 вентиляционной решеткой, и запорный элемент 13 (шибер). Запорный элемент 13 (шибер) имеет возможность поворота на заданный угол с помощью электропривода 10. В процессе работы запорный элемент 13 (шибер) имеет при повороте два крайних положения: в первом уплотнено седло 11, окно 15 перекрыто, а окно 16 в седле 12 открыто и обеспечивает проход воздуха к дополнительной вентиляционной решетке 9, а во втором - уплотнено седло 12, окно 16 перекрыто, а окно 15 в седле 11 открыто и обеспечивает проход воздуха к основной вентиляционной решетке 7. Изменения положения запорного элемента 13 (шибера) синхронизированы с работой реверсивного вентилятора 3: при подаче свежего воздуха запорный элемент 13 (шибер) занимает первое крайнее положение, а при удалении загрязненного воздуха - второе крайнее положение. Таким образом, подача свежего воздуха происходит всегда в одно, более чистое помещение, а удаление загрязненного воздуха из другого, более грязного помещения.
Запорный элемент 13 (шибер) с помощью электропривода 10 может быть установлен в промежуточное положение с частично открытыми окнами 15 в седле 11 и 16 в седле 12. В этом положение осуществляется одновременная вентиляция обоих помещений. При выключении прибора запорный элемент 13 (шибер) с помощью электропривода 10 перекрывает оба окна 15 и 16 в седлах 11 и 12, отделяя помещения от улицы. Эти дополнительные состояния клапанного устройства 5 позволяют, создав новое качество, сохранить режимы работы прибора - прототипа.
На фиг.2 на поперечном разрезе прибора, приведенного на фиг.1, запорный элемент 13 (шибер) показан в положении, когда окно 16 в седле 12 им перекрыто, а окно 15 в седле 11 - открыто.
На фиг.3 приведено иное конструктивное исполнение прибора, отличающееся конструкцией клапанного устройства 5. Здесь клапанное устройство 5 имеет два отдельных запорных элемента 13 для каждого из седел 11 и 12. Каждый запорный элемент 13 выполнен в виде плоской поворотной лопасти, приводимой в движение своим электроприводом 10. На фиг.3 правый запорный элемент 13 показан в одном крайнем положении, когда окно 16 в седле 12 открыто и вентиляционный канал 1 соединен с воздуховодом 8 и дополнительной решеткой 9. Левый запорный элемент 13 находится в другом крайнем положении, когда окно 15 в седле 11 закрыто. Несмотря на более сложную конструкцию, такое исполнение имеет важные преимущества. В ней контакт пары «седло - запорный элемент» - линейный. Такой контакт обеспечивает большую надежность при работе на сильно загрязненном воздухе, например, содержащем пары масла, что бывает при монтаже на кухне. (В клапанном устройстве прибора, приведенном на фиг.1 и 2, контакт поверхностный, конденсация паров масла может приводить к заклиниванию шибера.)
Прибор, как и прототип, размещается в отверстии наружной стены 17 (фиг.4). Преимущественная зона размещения - вблизи внутренней стены 18, разделяющей помещения квартиры 19 и 20. При таком размещении не требуется громоздкого воздуховода в общепринятом понимании. Таким воздуховодом является пластмассовый канал полностью или практически полностью монтируемый внутри межкомнатной перегородки 18. Показанное на фиг.4 размещение прибора создает возможность дополнительного снижения шума в жилом помещении 20, поскольку вентилятор, основной источник шума в вентиляционных системах, размещен в нежилом помещении 19. При размещении, приведенном на схеме, свежий воздух подается через дополнительный воздуховод 8 и решетку 9 в жилое помещение 20, а загрязненный воздух удаляется из подсобного помещения (кухни) 19 через основную решетку 7.
Таким образом, предложена простая конструкция приточно-вытяжного вентиляционного прибора для энергооберегающей вентиляции небольших помещений, преимущественно квартир с рекуперацией тепла вытяжного воздуха, которая позволяет реализовать общепринятую схему вентиляционных потоков в квартирах и иных подобных помещениях. Прибор обеспечивает удаление вытяжного воздуха из помещения с максимальной загрязненностью (кухни, ванной, туалета) и подачу свежего воздуха в жилые помещения. При этом все положительные качества прототипов: простота, компактность, энергосбережение, высокая эффективность полностью сохранены. Кроме того, конструкция предоставляет возможность размещения прибора в подсобном помещении, что позволяет дополнительно снизить вентиляционный шум, достигающий жилых помещений.
Заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость» поскольку оно предназначено для промышленного использования при разработке и производстве устройств для регулируемой вентиляции с рекуперацией тепла. Полезная модель использует известные, используемые промышленностью и отмеченные в доотличительной части технические решения и новые решения, простота и промышленная осуществимость которых несомненны. В настоящее время подготовлено промышленное производство устройств