КУХОННЫЙ КОНДИЦИОНЕР И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
KITCHEN CONDITIONER AND METHOD OF ITS OPERATION

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха в бытовых условиях и может быть использовано для охлаждения воздуха помещения при поступлении в него избыточного тепла. Способ работы кондиционера основан на подаче текучих теплоносителей и последующей обработке воздуха в комнатной установке.
Известны способ работы и устройство кондиционера, содержащего холодильную машину, использующую жидкий хладагент, наполняющий теплообменники для охлаждения воздуха помещения, подаваемого в кондиционер с помощью вентилятора. Получаемое хладагентом избыточное тепло выводится за пределы помещения во внешнее пространство с помощью выносного блока холодильной машины (аналог - RU 2185574 С1, F24F 1/00, 2001). Для эксплуатации этих устройств необходимо значительное энергопотребление холодильной машины, а также установление за пределами помещения выносного блока воздушного охлаждения, соединенного трубопроводом с комнатной установкой. Близким по назначению к предлагаемому техническому решению является кондиционер эжекционный (RU 2202075 С1, F24F 1/00, 2002), содержащий теплообменник, холодильную машину, камеру первичного воздуха, вентилятор воздуха. В этом устройстве для энергосбережения предусмотрен теплообмен между выбросным воздухом и первичным воздухом, что позволяет частично утилизировать тепло, которое выводится из помещения в окружающее пространство.
Целью изобретения является энергосбережение и упрощение устройства кондиционера путем утилизации холода, носителем которого является вода, использующаяся для бытовых нужд и поступающая в помещение из внешней системы водоснабжения. Эта цель достигается применением воды в качестве хладагента, наполняющего теплообменники, и осуществляется посредством теплообмена между водой и воздухом, подаваемым из помещения в кондиционер.
Изобретение может быть использовано для охлаждения воздуха в бытовых помещениях, имеющих собственное водоснабжение. Холодная водопроводная вода, подаваемая на кухню, ванную, туалет квартиры, или, например, колодезная вода, используемая на даче, представляет собой доступный носитель холода, который с помощью предлагаемого устройства поглощает часть избыточного тепла из воздуха без увеличения расхода воды. Для кондиционирования воздуха в бытовых помещениях может быть достаточным относительно небольшое изменение его температуры, осуществляемое с помощью утилизации холода воды, заменяющей действие холодильной машины. Это позволяет избежать затрат как на охлаждение хладагента, так и на отвод тепла в окружающее пространство, которые являются основными потребителями электроэнергии в кондиционерах с холодильной машиной. Соответствующий технический эффект от использования изобретения зависит от количества (массы М) воды, протекающей через теплообменники и определяется средним расходом воды за единицу времени. Реальное ее потребление и смена в теплообменниках происходит без изменения режима расходования, т.е. кратковременно и непосредственно во время использования воды по назначению в бытовых нуждах. В тоже время задается режим подачи воздуха в кондиционер, непрерывающейся как во время, так и в промежутках использования воды, с целью теплообмена между поступающим из помещения в кондиционер теплым воздухом и наполняющей теплообменники холодной водой. При увеличении температуры воды в теплообменниках на величину dT эта вода поглощает из воздуха, поступающего в кондиционер, количество тепла: dQ=С×М×dT, где С - теплоемкость воды. Соотношение величин теплоемкости воды (1 ккал/кг×град) и воздуха (0.24 ккал/кг×град), плотности воды (1 кг/л) и воздуха (1.3 г/л) таково, что при расходе воды в 100 л. ее нагрев в теплообменниках на 10 град. поглощает тепло, достаточное для охлаждения 300куб.м. воздуха на 10 град.
Экономия электроэнергии в процессе кондиционирования воздуха с помощью предлагаемого устройства зависит от его параметров и конструктивных особенностей, соответствует и близка к затратам энергии холодильной машиной для поглощения такого же количества тепла хладагентом. Эффект энергосбережения в целом обусловлен также тем, что нагревшаяся в теплообменниках кондиционера вода используется в бытовых нуждах так, что происходит меньшее добавление горячей воды, или же она не требуется.
Решение поставленной задачи реализуется с помощью устройства кондиционера (фиг.), представляющего собой единый блок, который размещается в помещении из соображений удобства соединения его с источником водоснабжения. Это подсоединение целесообразно располагать там, где происходит расход воды (кухня, ванная, туалет). Устройство содержит вентилятор (1), установленный на входе воронкообразной камеры воздуха (2), и циркуляционный вентилятор (3), установленный на выходе этой камеры. Промежуточная камера (4) расположена между вентилятором (3) и центральной областью первого теплообменника (5). Разграничительная камера (6) образована периферийной частью первого теплообменника и стенками воронкообразной камеры (2), имеющими просветы для прохождения охлаждаемого воздуха. Внутренняя камера (7) расположена между первым (5) и вторым (8) теплообменниками, соединенными между собой для протекания через них воды, а также с входом и выходом воды.
Кондиционер (фиг.) работает следующим образом. Воздух, подаваемый в кондиционер с целью охлаждения, проходит последовательно через каналы, распределенные по плоскости первого и второго теплообменников, образованных объемными элементами, наполненными водой. Стрелки на фиг. обозначают направление движения воздуха. Теплообменники (5) и (8) соединены параллельно (фиг.) для протекания через них воды, которая подается из системы водоснабжения на вход (9) и поступаете выхода (10) по назначению: кран смесителя, бачок или др. Необходимый объем воды в теплообменниках определяется режимом ее сменяемости и расходом в бытовых нуждах. Вода в теплообменниках сменяется периодически во время непосредственного ее использования. При этом вентилятор (1) подает воздух из помещения во входную камеру (2) кондиционера в непрерывающемся режиме, т.е. как во время, так и в промежутках использования воды. Циркуляционный вентилятор (3) формирует в промежуточной камере (4) поток воздуха, который направляется через центральную область первого теплообменника (5). Поток воздуха попадает далее во внутреннюю камеру (7) между первым и вторым теплообменниками. Он распределяется так, что происходит дополнительная его циркуляция через внутреннюю и разграничительную камеры. Часть потока воздуха равная входному его поступлению проходит через второй теплообменник (8) и возвращается в помещение. Таким образом, воздух последовательно и неоднократно проходит через теплообменники и циркулирует через кондиционер, после чего получают охлажденный воздух в результате утилизации холода воды. Если внутренняя цепь водоснабжения помещения содержит в помещении накопительный бак, тогда для выравнивания температуры воды, изменяющейся в результате ее использования в качестве хладагента, теплообменники кондиционера соединяют с накопительным баком, с выхода которого воду направляют по назначению.
Таким образом, происходит работа кондиционера и осуществляется утилизация холода, носителем которого является вода, потребляемая в бытовых нуждах. Для этих нужд может быть полезным нагревание воды, проходящей через теплообменники, т.е. также утилизировано тепло, полученное водой. Кроме того, если теплообменники кондиционера заполняются из системы водоснабжения горячей водой, то при необходимости он может быть использован для обогрева помещения.