ПОДЗЕМНЫЙ УЛИЧНЫЙ КОНДИЦИОНЕР
UNDERGROUND STREET AIR CONDITIONER

Предлагаемое изобретение относится к энергетике, а именно, к кондиционированию воздуха и, в частности, к устройствам для очистки уличного воздуха от вредных компонентов отработавших газов автомобильного транспорта.
2
Известен уличный кондиционер, состоящий из прямоугольного корпуса с заборной и распределительной решетками, закрытого крышей, поддоном, соединенным с питательным трубопроводом, насосом, циркуляционным контуром, дренажным трубопроводом и разделенным на камеру орошения, в которой размещены приточный вентилятор и оросительное устройство, и камеру очистки, в которой по ходу движения воздуха помещены съемные контейнеры с вертикальными перфорированными кассетами, покрытыми слоем гашеной извести (Са(ОН)) с вертикальными воздушными каналами между собой, сепарационные пластины, ионизатор, вытяжной вентилятор [Патент РФ №2301945, Мкл. F24F 3/16, 2007].
Недостатками известного устройства являются небольшая поглотительная способность вертикальных перфорированных пластин, покрытых слоем гашеной извести и обусловленная этим обстоятельством потребность частой замены их на регенерированные, невозможность проведения процесса регенерации перфорированных пластин непосредственно в самом кондиционере, а также значительный унос извести с поверхности перфорированных пластин потоком увлажненного очищенного воздуха, что снижает экономическую и экологическую эффективность уличного кондиционера.
Более близким к предлагаемому изобретению является уличный кондиционер, состоящий из прямоугольного корпуса, закрытого крышей, поддона, разделенного на камеру орошения и камеру очистки, причем. камера орошения снабжена заборной решеткой, внутри ее размещены приточный вентилятор, оросительное устройство, в камере очистки по ходу движения воздуха в шахматном порядке расположены на опорных уголках съемные перфорированные корзины, заполненные гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 диаметром от 20 до 40 мм, промывочные устройства, сепарационные пластины, ионизатор, вытяжной вентилятор и распределительная решетка, а оросительное и промывочные устройства соединены трубопроводом с питательным насосом [Патент РФ №2425293, Мкл. F24F 3/16, 2011].
Основными недостатками известного уличного кондиционера являются его надземная компоновка, которая в большинстве случаев не позволяет его установку на наиболее загазованных участках улиц из-за отсутствия на них свободного пространства, что резко ограничивает диапазон его использования и тем самым снижает экономическую и экологическую эффективность очистки уличного воздуха от вредных компонентов отработавших газов автомобильного транспорта и пыли.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является расширение диапазона использования уличного кондиционера путем компоновки его под землей и возможность использования в качестве его конструктивного элемента уже существующую ливневую канализацию, что увеличивает экономическую и экологическую эффективность подземного уличного кондиционера.
Технический результат достигается тем, что подземный уличный кондиционер состоит из, размещенного под землей, прямоугольного корпуса, закрытого крышей с люком, поддона с приямком, разделенного от крыши вертикальной перегородкой с окном между нижней кромкой перегородки и днищем поддона на вертикальную камеру орошения и горизонтальную камеру очистки, в левой торцевой стенке камеры орошения под крышей расположены заборная решетка и приточный вентилятор, внутри камеры орошения расположен питательный насос, соединенный подпиточным трубопроводом с источником водоснабжения, циркуляционным трубопроводом с верхней зоной приямка, нагнетательными трубопроводами с оросительным устройством промывочными устройствами, у днища приямка помещен погружной насос, соединенный дренажным трубопроводом с днищем канала ливневой канализации, а на внутренней поверхности левой торцевой стенки камеры орошения устроены вертикальные направляющие пазы, в которые помещены боковые кромки подвижного вертикального шибера, соединенного своей нижней кромкой вертикальными штангами с поплавком, в камере очистки по ходу движения воздуха в шахматном порядке расположены, вертикальные съемные перфорированные корзины, заполненные гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 диаметром от 20 до 40 мм, а против каждой перфорированной корзины размещено промывочное устройство, за последней по ходу движения воздуха корзиной в крыше устроено вытяжное отверстие, соединенное с вытяжным стволом, внутри которого помещены ионизатор, вытяжной вентилятор и который снабжен на уровне человеческого роста окном с распределительной решеткой, обращенным в сторону пешеходного движения, причем заборная решетка камеры орошения сообщается с каналом ливневой канализации, устроенным у боковой кромки проезжей части улицы, который, в свою очередь, сообщается с атмосферой проезжей части улицы через свою решетку, а прямоугольный корпус, крыша, поддон, выполненный с уклоном в сторону приямка, приямок, вертикальная перегородка изготовлены из железобетона.
2
2
3
3
2
4
x
x
В основу работы предлагаемого уличного кондиционера положены химический состав уличного воздуха, загрязненного вредными компонентами выхлопных газов автомобильного транспорта (диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, сажа, озон и т.д.), концентрация которых наиболее высокая в приземном слое атмосферы [Л.Ф. Голдовская. Химия окружающей среды. - М.: Мир, 2005, с.86-90, с.155], высокая растворимость диоксида углерода по сравнению с остальными компонентами воздуха в воде [Справочник химика, т.III. - М. - Л.: Химия, 1965, с 316], высокая скорость реакции окисления NO в NO и SO в SO, которые хорошо растворяются в воде с образованием HNO и HSO, в присутствии озона [Неницеску К. Общая химия. - М.: Высш. Школа, 1958, с.275; Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. - М.: Высш. Школа, 1985, с.348], высокое значение модуля основности, которое придает гранулам металлургической пемзы основные свойства [Строительные материалы.. Справочник. Под ред. Болдырева А.С. и др. - М.: Стройизд.,1989, с.423; Домокеев А.К. Строительные материалы. - М.: Высш. школа, 1989, с.163], позволяющие сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные компоненты выхлопных газов автомобильного транспорта (NO, SO, CO).
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 и 2 изображен общий вид подземного уличного кондиционера и его поперечный разрез, фиг.3-7 - узлы стыковки корпуса 1 с ливневой канализацией ЛК.
Подземный уличный кондиционер состоит из, размещенного под землей ЗЕ, прямоугольного корпуса 1, закрытого крышей 2 с люком 3, поддона 4 с приямком 5, разделенного от крыши 2 вертикальной перегородкой 6 с окном 7 между нижней кромкой перегородки и днищем поддона 4 на вертикальную камеру орошения 8 и горизонтальную камеру очистки 9, причем прямоугольный корпус 1, крыша 2, поддон 4, выполненный с уклоном в сторону приямка 5, приямок 5, вертикальная перегородка 6 изготовлены из железобетона. В левой торцевой стенке камеры орошения 8 под крышей 2 расположены заборная решетка 10 и приточный вентилятор 11, внутри камеры орошения расположен питательный насос 12, соединенный подпиточным трубопроводом 13 с источником водоснабжения (на фиг.1-7 не показан), циркуляционным трубопроводом 14 с верхней зоной приямка 5, нагнетательными трубопроводами 15 и 16 с оросительным устройством 17 и, расположенными в камере очистки 9, промывочными устройствами 18, У днища приямка 5 - помещен погружной насос 19, соединенный трубопроводом 20 с днищем канала ливневой канализации ЛК, а на внутренней поверхности левой торцевой стенки камеры орошения 8 устроены вертикальные направляющие пазы 21, в которые помещены боковые кромки подвижного вертикального шибера 22, соединенного своей нижней кромкой вертикальными штангами 23 с поплавком 24. В камере очистки 9 по ходу движения воздуха в шахматном порядке расположены, установленные на опоры (на фиг.1-7 не показаны) вертикальные съемные перфорированные корзины 25, заполненные гранулами пемзы 26, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 диаметром от 20 до 40 мм, причем против каждой корзины 25 размещено промывочное устройство 18, за последней по ходу движения воздуха корзиной 25 в крыше 2 устроено вытяжное отверстие 27, соединенное с вытяжным стволом 28, внутри которого помещены ионизатор 29, вытяжной вентилятор 30 и который снабжен на уровне человеческого роста окном 31 с распределительной решеткой 32, обращенным в сторону пешеходного движения, а заборная решетка 10 камеры орошения 8 сообщается с каналом ливневой канализации ЛК, устроенным у боковой кромки проезжей части улицы ПУ, который, в свою очередь, сообщается - атмосферой проезжей части улицы через свою решетку РК.
Подземный уличный кондиционер монтируют под землей пешеходной части участка улицы, наиболее загруженного автотранспортом, таким образом, чтобы торец камеры орошения 8 примыкал к боковой стенке канала ливневой канализации ЛК на участке, закрытом решеткой РК, на границе проезжей и пешеходной части участка улицы, заборная решетка 10 находилась в верхней части правого борта ливневого канала ЛК и была обращена в сторону проезжей части, а распределительная решетка 32 была обращена в сторону пешеходной части, крыша 2, представляющая собой съемное железобетонное перекрытие, была на уровне поверхности тротуара, люк 3 находился в нейтральной зоне, после чего подключают подземный уличный кондиционер ко всем коммуникациям.
2
3
2
3
2
4
2
3
3
2
4
Очистка уличного воздуха от вредных компонентов отработавших газов автомобильного транспорта и пыли в подземном уличном кондиционере осуществляется следующим образом. Уличный воздух засасывается из приземного слоя атмосферы, который является наиболее загрязненным, через решетку РК канала ливневой канализации ЛК и заборную решетку 10 приточным вентилятором 11 в камеру орошения 8, где скорость его резко падает, двигается сверху вниз, контактирует в перекрестном токе с частицами воды, поступающей из форсунок (на фиг.1-7 не показаны) оросительного устройства 17, по всей высоте камеры орошения 10, увлажняется и частично охлаждается. При этом, параллельно вышеописанным процессам, в камере орошения 8 происходит улавливание водой частиц пыли и сажи, межфазный контакт разбрызгиваемой воды с воздухом, в результате чего происходит абсорбция этой водой диоксида углерода, химическое взаимодействие оксидов азота, оксидов серы, озона, кислорода, воды между собой в газовой и жидкой фазах, хемосорбция образовавшихся диоксида азота (NO) и серного ангидрида (SO) водой (HO) с образованием азотной (HNO) и серной (HSO) кислот. Образовавшаяся подкисленная вода, насыщенная диоксидом углерода с механическими примесями, стекает в приямок 5, смешивается там с предыдущей кислой водой, откуда часть этой смеси, равная количеству воды, подаваемой на орошение, вместе со шламом через дренажный трубопровод 20 погружным насосом 19 подается в канал ливневой канализации ЛК, а другая часть из верхнего слоя воды в приямке 5 поступает в циркуляционный трубопровод 14, соединенный с подпиточным трубопроводом 13, смешивается с питательной водой, количество которой определяется заданным количеством поглощаемого диоксида углерода из уличного воздуха, после чего смесь свежей и подкисленной воды насосом 12 через нагнетательный трубопровод 15 снова поступает в оросительное устройство 17 камеры орошения 8. Очищенный от диоксида углерода и некоторой части оксидов азота и серы, пыли и сажи, увлажненный и частично охлажденный уличный воздух с частицами подкисленной воды, из камеры орошения 8 через окно 7 поступает в камеру очистки 9, проходит в горизонтальном направлении через перфорированные корзины 25, заполненные гранулами пемзы 26, изготовленной из основных металлургических шлаков. Адсорбированные из уличного воздуха молекулы оксидов азота и серы в порах гранул 26 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента-гранул шлаковой пемзы 26 [Неницеску К. Общая химия - М.: Мир, 1968, с.298], поэтому окисляются кислородом со скоростью большей, чем в газовой фазе с образованием легко растворимых в воде NO и SO, которые, в свою очередь, взаимодействуют с частицами подкисленной воды остающейся в порах гранул 22, с образованием соответствующих кислот HNO и HSO. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 26 оседают мелкодисперсные частицы (пыль, сажа и т.д.), после чего очищенный и осушенный воздух дополнительно освобождается от уносимых капель воды за счет их осаждения под действием сил тяжести в вертикальном стволе 28, при проходе через ионизатор 29 обогащается легкими аэроионами и вытяжным вентилятором 30 через распределительную решетку 32 в окне 31 подается в пешеходную зону улицы.
При падении активности гранул пемзы 26 в перфорированных корзинах 25 их подвергают регенерации, которую проводят в часы минимального транспортного потока (например, в ночные часы) в самом кондиционере. Процесс регенерации заключается в промывке гранул 26 от частиц пыли, сажи и кислой воды, содержащей уловленные оксиды углерода, серы и азота. Промывку осуществляют путем подачи питательной воды в камеру очистки 9 через нагнетательный трубопровод 16 и промывочные устройства 18, причем загрязненная промывочная вода самотеком стекает по наклонному днищу поддона 4 в приямок 5, откуда дренажным насосом 19 удаляется в канал ливневой канализации ЛК.
Количество промывочной воды и время промывки устанавливают опытным путем. Полную замену гранул пемзы 26 проводят один раз в сезон. Осмотр и ремонт основного оборудования осуществляют через люк 3.
В качестве источника воды, подаваемой в камеру орошения 8 для поглощения диоксида углерода в больших количествах, можно использовать воду станций откачки подземных вод метрополитена (при условии отсутствия в ней вредных примесей), а сбрасываемая в ливневую канализацию ЛК подкисленная вода,1 в связи со значительным содержанием диоксида углерода в ней будет способствовать процессам фотосинтеза [9, Комов В.П. и др. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004, с.210] на полях орошения городских очистных сооружений.
Размеры и площадь живого сечения решеток РК ливневой канализации ЛК и заборной решетки 10 подземного уличного кондиционера определяются его заданной производительностью и загазованностью уличного воздуха. Площадь сечения, число и объем перфорированных корзин 25, пористость, размер и количество гранул пемзы 26, мощность и производительность вентиляторов 11 и 30, ионизатора 29, насосов 12 и 19, объем приямка 5, поглотительная способность камеры очистки 9, расход воды на орошение в камере орошения 8 и рециркуляцию определяются производительностью по  воздуху, его загрязненностью и требуемой степенью его очистки. При этом, подземный уличный кондиционер желательно изготавливать в виде типовых секций с корпусом из железобетонных конструкций, каждая из которых может работать отдельно, что позволяет увеличивать или уменьшать производительность установки в целом в зависимости от экологической обстановки на улице.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет поместить уличный кондиционер под землю, не загромождая уличное пространство посторонними сооружениями и использовать существующую ливневую канализацию для удаления подкисленной воды, что дает возможность исключить строительство дополнительных систем канализации и увеличивает экономическую и экологическую эффективность подземного уличного кондиционера.