ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА
HEATING AND VENTILATION UNIT

Изобретение относится к области отопления и вентиляции производственных помещений большого объема с большой высотой и может быть использовано для отопления и вентиляции производственных помещений большого объема, в которых по условиям обеспечения безопасности производства не допускается рециркуляция воздуха, а требование обеспечения кратности воздухообмена и удаления потенциально опасных взрывопожароопасных газов и смесей до времени, когда их концентрация достигнет нижнего предела взрываемости, устанавливает постоянство расхода воздуха в системе как в отопительный, так и в межотопительный периоды.
Известна отопительно-вентиляционная установка, содержащая теплоизлучатели с экранами, установленные в верхней части помещения, канал для прохождения воздушного теплового потока, устройство отвода теплового потока из канала в помещение, установленное между теплоизлучателями вблизи их, вентилятор (Авторское свидетельство СССР №1402771 на изобретение «СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ», МПК F 24 D 5/02, опубл. 15.06.88). Изобретение характеризуется большими затратами теплоэнергии.
Известна отопительно-вентиляционная установка производственного помещения, содержащая теплоизлучатели, установленные параллельно в верхней части помещения, теплоизлучающие экраны, магистральные воздухопроводы, подключенные к устройству отвода теплового потока, выполненного в виде верхних раздаточных трубопроводов с вертикальными и горизонтальными соплами и нижних раздаточных трубопроводов с соплами, установленными вертикально соосно, а также к вентилятору, вход которого сообщен с атмосферой. На выходе из теплоизлучателей установлены теплогенераторы, каждый из которых включает камеру сгорания, соединенную трубопроводом с выходным каналом теплоизлучателей, сообщенный с камерой сгорания, теплоутилизатор, подсоединенный к выходному отверстию теплоизлучателя  и имеющий выход в атмосферу. Над теплоизлучателями и экранами и между воздухопроводами образован канал для прохождения воздушного теплового потока, в котором вблизи теплоизлучателей установлены горизонтальные сопла. (Авторское свидетельство СССР № 1749637 на изобретение  «СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ», МПК F 24 D 5/02, опубликовано 23.07.92. Известная установка не соответствует требованиям безопасности работы в помещениях с потенциально взрывопожароопасными газами и смесями, например, машинном зале.
Известна наиболее близкая к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и выбранная в качестве прототипа отопительно-вентиляционная установка производственного помещения, включающая воздухозаборные трубы, калориферы, обводные воздушные клапаны, вентиляторы, воздуховоды. Подача теплоносителя в калориферы включается и выключается автоматически регулятором температуры. Температура в помещении на заданном уровне поддерживается изменением количества теплоносителя, поступающего во второй ряд калориферов, и количества воздуха, проходящего через обводный канал, при помощи регулятора температуры пропорционального действия. При включении двигателя вентилятора заслонка на наружном воздуховоде открывается автоматически и закрывается автоматически при его остановке. При остановке вентилятора также предусматривается закрытие клапана на теплоносителе второго ряда калориферов. В зависимости от местных условии применяется электрическое или пневматическое управление.  Известная отопительно-вентиляционная установка представляет собой приточно-вытяжного систему с подогревом воздуха в калорифере и применяется для вентиляции помещений с незначительными избыточными тепловыделениями, в которых по санитарно-гигиеническим условиям не допускается рециркуляция воздуха. (Рысин С.А. «ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ» СПРАВОЧНИК. Издание третье, переработанное. Издательство Машиностроение, Москва 1964, стр. 567-569). Недостатком известной установки является неравномерность обогрева производственного помещения и высокое потребление тепловой энергии. Использование автоматики регулирования может снизить безопасность использования в случае наличия в производственном помещении взрывопожароопасных газов и смесей.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание высокоэффективной вентиляционно-отопительной установки производственного помещения большого объема с большой высотой, в том числе, загрязненного взрывопожароопасными воздушными газами и смесями.
Технические результаты, достигаемые от решения поставленной задачи, заключаются в снижении потребления тепловой энергии в паре за счет нагрева меньшего объема воздуха на калориферах и подачи его в рабочую зону технологического оборудования при одновременном сохранении кратности воздухообмена, а также обеспечении безопасности работы в условиях загрязнения помещения взрывопожароопасными воздушными газами и смесями.
Указанные технические результаты достигаются тем, что отопительно-вентиляционная установка производственного помещения содержит воздухозаборные трубы, калориферы, обводные воздушные клапаны, вентиляторы, горизонтальные и вертикальные воздуховоды. Горизонтальные воздуховоды расположены под потолком производственного помещения и включают: а) центральные горизонтальные воздуховоды, на которые поступает холодный воздух из воздухозаборных труб, и б) крайние горизонтальные воздуховоды, на которые поступает теплый воздух, нагреваемый на калориферах. Центральные горизонтальные воздуховоды снабжены воздухораспределительными насадками, образующими вертикальные веерные струи подачи холодного воздуха в верхнюю зону производственного помещения. Крайние горизонтальные воздуховоды содержат вертикальные воздуховоды, снабженные воздухораспределительными насадками, образующими горизонтальные осесимметричные струи нагретого воздуха, направленные в рабочую зону производственного помещения.
Предпочтительно, чтобы отопительно–вентиляционная установка содержала центральные горизонтальные воздуховоды, на которые поступают два потока воздуха: холодный воздух из воздухозаборных труб и теплый воздух, нагреваемый на калориферах.
Предпочтительно, чтобы отопительно–вентиляционная установка содержала центробежные вентиляторы.
Предпочтительно, чтобы отопительно–вентиляционная установка содержала вытяжные вентиляторы.
В отдельных случаях выполнения производственное помещение может содержать кран–балку, при этом вертикальные воздуховоды выполнены с трассировкой между ограждающими поверхностями стен производственного помещения и направляющими рельсами кран–балки.
Предпочтительно, чтобы центробежные вентиляторы были снабжены шиберами.
Предпочтительно также, чтобы обводные воздушные клапаны были снабжены заслонками.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения, оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием центральных горизонтальных воздуховодов, на которые поступает холодный воздух из воздухозаборных труб;
- наличием крайних горизонтальных воздуховодов, на которые поступает теплый воздух, нагреваемый на калориферах;
- выполнением центральных горизонтальных воздуховодов, снабженными воздухораспределительными насадками, образующими вертикальные веерные струи подачи холодного воздуха в верхнюю зону производственного помещения;
- выполнением крайних горизонтальных воздуховодов, содержащими вертикальные воздуховоды;
- выполнением вертикальных воздуховодов, снабженными воздухораспределительными насадками, образующими горизонтальные осесимметричные струи нагретого воздуха, направленные в рабочую зону производственного помещения.
В отдельных случаях исполнения отопительно-вентиляционная установка производственного помещения отличается от наиболее близкого технического решения:
- наличием центральных горизонтальных воздуховодов, на которые поступают два потока воздуха: холодный воздух из воздухозаборных труб и теплый воздух, нагреваемый на калориферах;
- наличием центробежных вентиляторов;
- выполнением вертикальных воздуховодов с трассировкой между ограждающими поверхностями стен и направляющими рельсами кран–балки;
- выполнением центробежных вентиляторов, снабженными шиберами;
- выполнением обводных воздушных клапанов, снабженных заслонками.
Выполнение крайних горизонтальных воздуховодов, на которые поступает теплый воздух, нагреваемый на калориферах, содержащими вертикальные воздуховоды, обеспечивает подачу нагретого воздуха в рабочую зону производственного помещения, а наличие  воздухораспределительных насадок, образующих горизонтальные осесимметричные струи, обеспечивает максимальный, по сравнению с другими выпускными устройствами, дальнобойность струи, что в целом  обеспечивает расчетную температуру в рабочей зоне производственного помещения при нагреве потребного воздуха на калориферах до меньшей температуры. Это позволяет снизить потребление тепловой энергии и уменьшить потребное количество калориферов.
Выполнение центральных горизонтальных воздуховодов, на которые поступает: либо холодный воздух из воздухозаборных труб, либо смешанный воздух из водозаборных труб и калориферов, снабженными воздухораспределительными насадками, образующими вертикальные веерные холодные струи, обеспечивает подачу холодного воздуха в верхнюю зону производственного помещения и исключает поступление теплого воздуха рабочей зоны, уже потенциально загрязненного взрывопожароопасными воздушными смесями и газами, в верхнюю зону. Наличие горизонтальных воздуховодов с холодным и теплым воздухом обеспечивает кратность воздухообмена.
Наличие шиберов на центробежных вентиляторах и заслонок на обводных воздушных клапанах обеспечивают возможность ручного регулирования потоков, что повышает безопасность эксплуатации. Благодаря постоянству расхода воздуха в приточно-вытяжной системе, баланс воздушных потоков (теплого и холодного) рассчитывается по результатам наладочных испытаний и выполняется регулировкой потоков воздуха в приточной камере - шиберами на центробежных вентиляторах и заслонками на обводных воздушных клапанах, что исключает использование автоматики регулирования, на применение которой устанавливаются жесткие требования в случае наличия взрывопожароопасных газов и смесей.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг. 1-2.
На фигуре 1 представлен схемный чертеж отопительно – вентиляционной установки производственного помещения, общий вид.
На фигуре 2 представлен схемный чертеж отопительно – вентиляционной установки, вертикальный разрез, с распределением воздушных потоков веерными и осесимметричными струями.
В предпочтительном варианте отопительно – вентиляционная установка производственного помещения содержит воздухозаборные трубы 1, калориферы 2, обводные воздушные клапаны 3, центробежные вентиляторы 4, перекачивающие нагретый в калориферах теплый воздух, центробежные вентиляторы 5, перекачивающие холодный воздух, либо смешанный воздух из водозаборных труб 1 и калориферов 2, горизонтальные воздуховоды 6, 7, расположенные под потолком в верхней зоне А производственного помещения.  На центральные горизонтальные воздуховоды 6, установленные напротив обводных клапанов 3, поступает либо холодный воздух из воздухозаборных труб 1, либо смешанный воздух из водозаборных труб 1 и калориферов 2. На крайние горизонтальные воздуховоды 7, расположенные вдоль ограждающих поверхностей стен производственного помещения, поступает теплый воздух, нагреваемый на калориферах 2. Центральные горизонтальные воздуховоды 6 снабжены воздухораспределительными насадками 8, образующими вертикальные веерные струи подачи холодного воздуха в верхнюю зону А производственного помещения. Крайние горизонтальные воздуховоды 7 содержат вертикальные воздуховоды 9, снабженные воздухораспределительными насадками 10, образующими горизонтальные осесимметричные струи нагретого воздуха, направленные в рабочую зону Б производственного помещения. Охлаждённый и потенциально загрязненный воздух удаляется из производственного помещения вытяжными вентиляторами 11. В случае, когда производственное помещение содержит кран–балку 12, вертикальные воздуховоды 9 выполняют с трассировкой между ограждающими поверхностями стен и направляющими рельсами кран–балки 12. Регулировку воздушных потоков осуществляют с помощью шиберов (на чертеже не показаны) на центробежных вентиляторах 4,5 и заслонок (на чертеже не показаны) на обводных воздушных клапанах 3.
Изобретение работает следующим образом.
Воздух, нагреваемый на калориферах 2 центробежными вентиляторами 4 направляется на крайние горизонтальные воздуховоды 7. Далее вертикальные воздуховоды 9, размещенные с трассировкой между ограждающими поверхностями стен и направляющими рельсами кран–балки 12, через воздухораспределительные насадки 10, образующие горизонтальные осесимметричные струи, нагретый воздух подают в рабочую зону Б производственного помещения. На центральные вентиляторы 5, расположенные напротив обводных воздушных клапанов 3, может поступать два потока воздуха: холодный воздух с температурой наружного воздуха с воздухозаборных труб 1, и теплый воздух, нагреваемый на калориферах 2, путем инжектирования.  C центральных горизонтальных воздуховодов 5 более холодный воздух из зоны избыточного давления (с отм.+18.000) вентиляторами 4, расположенными напротив обводных воздушных клапанов 3, направляется через воздухораспределительные насадки  8 вниз веерными струями. При этом, достигнув рабочей зоны Б (отм. +3.000), вертикальные веерные холодные струи препятствуют поступлению теплого воздуха из рабочей зоны Б, уже потенциально загрязненного взрывопожароопасными воздушными смесями, в верхнюю зону А производственного помещения.
Оба потока – теплый воздух с крайних воздуховодов 7, обеспечивающий расчетные температуры в рабочей зоне, и холодный воздух с центральных воздуховодов 6, обеспечивают кратность воздухообмена (кратность воздухообмена – 10), после чего уже охлажденный и потенциально загрязненный воздух поступает в зоны разрежения перед всасывающими патрубками осевых вытяжных вентиляторов 11 и удаляется из производственного помещения (с отм. +0.000).
Благодаря постоянству расхода воздуха в приточно-вытяжной системе, баланс воздушных потоков (теплого и холодного) рассчитывается по результатам наладочных испытаний и выполняется регулировкой потоков воздуха в приточной камере - шиберами на вентиляторах 4,5 и заслонками на обводных воздушных клапанах 3, что исключает использование автоматики регулирования, поскольку наличие взрывопожароопасных газов и смесей устанавливают жесткие требования на ее применение. Предлагаемая установка отличается характеризуется компактностью и надежностью. Конструктивное исполнение отопительно–вентиляционной установки отопления производственного помещения позволяет повысить ее экономичность за счет исключения зоны повышенных температур (перегрева) верхней зоны помещения.