УСТРОЙСТВО ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
INLET VENTILATION DEVICE

Изобретение относится к системам вентиляции, в частности к устройствам естественной приточной вентиляции помещений.
В современных зданиях, в которых установлены оконные стеклопакеты, испытывается дефицит свежего воздуха. Для устранения этого дефицита необходимо частое проветривание помещения через форточки, фрамуги или оконные створки, что не всегда возможно или желательно, т.к. при проветривании образуются сквозняки. Альтернативой является использование дополнительных устройств приточной вентиляции.
Из уровня техники известны приточные оконные вентиляционные клапаны, например, моделей Air-box, Unit-air (http://www.air-box.ru., http://www.unit-air.ru соответственно). Эти клапаны позволяют осуществлять так называемое микропроветривание. Однако они имеют сложную конфигурацию и слабое шумопоглощение и не обеспечивают фильтрацию. Кроме того, при низкой минусовой температуре на улице через клапаны поступает, соответственно, холодный воздух, который охлаждает прилегающие к клапанному отверстию конструкции, на которых конденсируется влага вплоть до измороси.
Известны также автономные (не встраиваемые в рамы) клапаны приточной вентиляции, монтируемые в стене здания. Например, клапан по патенту РФ №66488, F24F 13/08, опубл. 10.09.2007 представляет собой трубу, монтируемую в сквозном отверстии в стене здания. С торцов труба закрыта решетками, а во внутреннем канале имеется шумогаситель. Устройство имеет простую конструкцию, однако в нем не предусмотрены фильтры и другие устройства, обеспечивающие повышение качества вентиляции; устройство клапана не обеспечивает надлежащий подогрев поступающего в помещение воздуха при минусовой температуре окружающей среды.
Известен клапан инфильтрации воздуха КИВ-125 (http://www.topclimat.ru/brands/kiv/tech6285.htm), имеющий в своем составе отрезок трубы, устанавливаемый непосредственно в сквозное отверстие в здании, в которой размещен слой теплошумоизоляции. Снаружи клапан закрыт заборной решеткой с сеткой, на другом торце, обращенном внутрь помещения, в клапане установлен фильтр и ручка регулятора потока. Недостатком клапана является то, что его устройство не обеспечивает естественный подогрев поступающего в помещение наружного воздуха, соответственно при низких уличных температурах потребитель с помощью ручки регулятора потока излишне зажимает поступление в помещение свежего воздуха, что нарушает воздушно-влажностный режим в помещении.
Известен прибор УВРК-50 НПО ЭКОТЕРМ (http://www.homevent.ru/p002.htm), работа которого заключается в прохождение прибором четырех фаз, которые периодически повторяются. Недостатки: наличие шумообразующего реверсивного вентилятора, потребляющего электроэнергию, который снижает показатели энергосбережения, регенератор при больших перепадах температур наружного и внутреннего воздуха накапливает влажность, требуя дополнительных мероприятий по защите прибора от колоний микроорганизмов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство приточной вентиляции (Патент РФ №2364800, F24F 7/00, опубл. 20.08.2009), состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой. Недостатки: сложность конструкции, необходимость наличия нагревательного прибора, например в виде радиатора центрального отопления, для подогрева поступающего с улицы наружного (холодного) воздуха.
Задачей предлагаемого изобретения является создание в помещении с вытяжной вентиляцией естественного, без сквозняков, температурного и воздушно-влажностного режима стабильной комфортности без применения дополнительных усилий по подогреву и расходам на энергоресурсы по регулированию этих режимов.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание энергосберегающего бесшумного устройства естественной приточной вентиляции, обеспечивающего подогрев поступающего в помещение наружного воздуха посредством теплообмена, который происходит в устройстве без применения дополнительных нагревательных приборов и затрат электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что устройство приточной вентиляции, состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой, содержит противомоскитную сетку, расположенную с наружного торца воздухозаборного патрубка, и теплообменник, состоящий из профилированных металлических труб, размещенных друг в друге на некотором расстоянии между собой, удерживаемых в заданном положении с помощью разделительных вставок, где поперечный размер каждой профилированной трубы последовательно увеличивается до внутреннего размера воздухозаборного патрубка, а каждая профилированная труба неразрывно соединена со своей диффузорной чашкой. Причем устройство может дополнительно содержать воздушный фильтр тонкой очистки, устанавливаемый перед теплообменником по входному потоку наружного воздуха.
Новыми существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются следующие признаки:
- противомоскитная сетка расположена с наружного торца воздухозаборного патрубка;
- многослойный теплообменник состоит из профилированных металлических труб, размещенных друг в друге на некотором расстоянии между собой и удерживаемых в заданном положении с помощью разделительных вставок;
- поперечный размер каждой профилированной трубы последовательно увеличивается до внутреннего размера воздухозаборного патрубка;
- каждая профилированная труба неразрывно соединена со своей диффузорной чашкой.
Совокупность новых существенных признаков с известными признаками позволяет получить технический результат, заключающийся в создании энергосберегающего бесшумного устройства естественной приточной вентиляции, которое обеспечивает подогрев поступающего в помещение с улицы воздуха за счет внутреннего теплообмена без применения дополнительных нагревательных приборов и энергоресурсов.
Сущность предлагаемого изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения иллюстрируются чертежом, где имеются следующие позиции:
1 - воздухозаборный патрубок;
2 - ограждающая конструкция;
3 - заборная решетка;
4 - противомоскитная сетка;
5 - многослойный теплообменник;
6 - профилированная труба;
7 - разделительные вставки;
8 - диффузорная чашка;
9 - воздушный фильтр тонкой очистки.
Устройство приточной вентиляции содержит воздухозаборный патрубок 1 в виде отрезка трубы из материала со слабой теплопроводностью (например, с коэффициентом теплопроводности λ<1,00 Вт/(м·K), который устанавливается в сквозное отверстие, например, диаметром 100 мм, ограждающей конструкции 2 (например, стены здания). Со стороны наружной поверхности ограждающей конструкции 2 торец воздухозаборного патрубка 1 закрыт заборной решеткой 3 и натянутой противомоскитной сеткой 4, что обеспечивает защиту устройства от попадания дождя, птиц, насекомых, листьев, пуха и т.п. Со стороны внутренней поверхности ограждающей конструкции 2 (т.е. со стороны помещения) в воздухозаборный патрубок 1 вставлен многослойный теплообменник 5, собранный из профилированных металлических труб 6, размещенных друг в друге на некотором расстоянии между собой (например, на расстоянии менее 5 мм) и удерживаемых (соединенных) в заданном положении с помощью разделительных вставок 7. Поперечный размер каждой профилированной трубы 6 последовательно увеличивается до внутреннего размера воздухозаборного патрубка 1 с неразрывным соединением каждой профилированной трубы 6 со своей диффузорной чашкой 8. Все детали теплообменника 5 выполнены из металла, имеющего коэффициент теплопроводности λ>200,00 Вт/(м·K), например из алюминия. Воздухозаборный патрубок 1 может быть выполнен, например, из любой стали. Устройство приточной вентиляции может дополнительно воздушный фильтр 9 тонкой очистки, который устанавливается в воздухозаборном патрубке 1 между противомоскитной сеткой 4 и многослойным теплообменником 5. Примером конкретного выполнения фильтра 9 тонкой очистки может служить флизелиновая вата. Поверхности диффузорных чашек 8 многослойного теплообменника 5 находятся на расстоянии около 5 мм друг от друга и расположены в помещении.
Устройство приточной вентиляции работает следующим образом. При имеющейся вытяжке воздуха из вентилируемого помещения воздух с улицы (на Фиг. 1 - наружный воздух), проходя через заборную решетку 3 и противомоскитную сетку 4, попадает в канал воздухозаборного патрубка 1 и при наличии воздушного фильтра 9 тонкой очистки, проходя через него, очищается, затем попадает в многослойный теплообменник 5, выходит из которого в помещение через проходы (расстояния) между диффузорными чашками 8 в рассеянном виде несколькими потоками. Поступая в многослойный теплообменник 5, наружный воздух контактирует с металлическими поверхностями тел профилированных труб 6, которые подогреваются от соединенных с ними диффузорных чашек, которые в свою очередь нагреты теплом воздуха помещения. При наличии в устройстве воздушного фильтра 9 тонкой очистки его замена осуществляется при убранном многослойном теплообменнике 5. Очистка наружного воздуха осуществляется благодаря наличию в устройстве противомоскитной сетки 4, более тонкая очистка наружного воздуха - при наличии в устройстве воздушного фильтра 9 тонкой очистки (пылеуловителя).
При работе устройства приточной вентиляции используются:
- свойства газов стремиться к остановке в промежутке между двумя плоскостями менее 5 мм. Указанное свойство создает тормозящее сопротивление потоку воздуха, проходящему через многослойный теплообменник; при этом сила сопротивления и приточной вентиляции зависят от длины многослойного теплообменника;
- свойства газов замедлять или ускорять движение молекул в зависимости от температуры, что обеспечивает саморегуляцию количества воздуха, проходящего через многослойный теплообменник, т.е. чем холоднее воздух, тем медленнее он проходит через устройство;
- высокая теплопроводность материалов, из которых выполнены профилированные трубы и диффузорные чашки, позволяет нагреть элементы многослойного теплообменника и передать накопленное тепло поступившему наружному воздуху.
В отличие от прототипа предложенное устройство характеризуется простотой в эксплуатации и при его работе не требуется регулировка проходящего через устройство воздуха.
В отличие от прототипа предложенное устройство снабжено противомоскитной сеткой, позволяющей обеспечить комфорт в помещении.
В отличие от прототипа, где применяется сложная конструкция, требующая наличия нагревательного прибора, например радиатора центрального отопления для подогрева поступающего с улицы наружного (холодного) воздуха, а также дополнительного канала для нагрева от радиатора поступившего воздуха, в предложенном техническом решении конструкция многослойного теплообменника и его теплопроводный материал, из которого он выполнен, позволяет осуществить подогрев поступающего в помещение наружного воздуха за счет конвективного теплообмена между уличным воздушным потоком и теплыми воздушными потоками помещения.
В отличие от прототипа наличие в многослойном теплообменнике диффузорных чашек, расположенных между собой на расстоянии, например, менее 5 мм, обеспечивает рассеивание подогретого воздуха на воздушные потоки внутри помещения по числу направляющих элементов устройства.
В отличие от прототипа, где для поступления в помещение теплого воздуха необходимо размещать устройство вблизи батареи или за ней, предложенное техническое решение целесообразно устанавливать в верхней части стены у окна, что обеспечит лучшее замещающее перемешивание воздушных масс в помещении.
Таким образом, предлагаемое устройство естественной, бесканальной, приточной, саморегулируемой подачи в помещение свежего воздуха позволяет обеспечивать нормативный приток воздуха при закрытом окне, сохраняя при этом все преимущества герметичных окон нового поколения.
Предложенное устройство приточной вентиляции обеспечивает нормируемый приток воздуха при любой температуре за окном (без сквозняков) и стабильный комфорт внутри помещения, характеризуется простотой конструктивного решения. Устройство может быть использовано в любых помещениях в сочетании с естественной и принудительной вытяжной вентиляцией и стандартными приборами отопления. Изобретение позволяет открывать окна в помещении только для их помывки.
Предложенное техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности "изобретательский "уровень". В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Авторы апробировали устройство приточной вентиляции экспериментальным путем, что подтвердило его назначение, реализуемость, осуществимость и работоспособность с достижением заявленного технического результата, в связи с этим изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".