КРЫШНАЯ ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности к конструкциям вентиляторов, предназначенных для наддува помещений при пожаре и располагаемых на кровлях зданий, а также может быть использована в системах общеобменной вентиляции для вытяжки и притока воздуха.
Известна крышная вентиляторная установка с возможностью работы в вытяжном и проточном режимах, включающая горизонтально расположенный осевой вентилятор с зонтом и патрубками, заборно-выбросные отверстия которых повернуты на 180° относительно оси вентилятора (см. патент CN 201827104, Кл. F24F 7/02, опубл. в 2011 г.). Зонт такой установки защищает здание от попадания атмосферных осадков через корпус вентилятора внутрь. Однако поворот потока на 180° при прохождении зонта вызывает существенные аэродинамические потери установки, что снижает ее энергетическую эффективность. Зонт увеличивает габариты установки по высоте. Чтобы серьезно не увеличивать габариты установки проходное сечение под зонтом ограничивается, что приводит к повышению скорости воздушного потока при прохождении зонта и высоким внутренним аэродинамическим потерям вентиляторной установки. Стремление уменьшить диаметр рабочего колеса при сохранении производительности установки резко усугубляет ситуацию.
Известна крышная вентиляторная установка, расположенная на крыше транспортного средства, включающая горизонтально расположенный осевой вентилятор и жалюзийные заборные отверстия, ориентированные таким образом, чтобы при движении транспортного средства в них не попадали осадки, и каплеотделители (см. патент US 1983979 A, Кл. F24F 7/06, оп. в 1934 г.). Такая установка надежно защищает от попадания внутрь обслуживаемого помещения атмосферных осадков. Однако применение каплеотделителей в проточной части увеличивает внутренние аэродинамические потери установки и усложняет конструкцию. Ориентация забора воздуха по одному направлению с целью использования скоростного наддува движущегося транспортного средства резко увеличивает поперечные габариты вентиляторной установки и ограничивает возможности увеличения площади воздухозаборных отверстий для уменьшения аэродинамических потерь на входе в установку.
Известен вытяжной вентилятор радиального типа, расположенный на кровле и включающий прямоугольный корпус с колпаком и боковыми жалюзийными выпускными направляющими воздушного потока (см. патент CN 201401893, Кл. F24F 11/02, опубл. в 2010 г.). Колпак вентилятора с жалюзийными заслонками защищает вентилятор от попадания атмосферных осадков и ветрового воздействия. Однако, конструктивное исполнение колпака и рабочего колеса не позволяет уменьшить вертикальный габарит установки при ее монтаже на кровле, что ограничивает применение установки по архитектурным соображениям.
Известен приточный осевой вентилятор для работы в паре с вытяжным вентилятором, включающий вертикально расположенный на кровле корпус с горизонтально расположенным в корпусе рабочим колесом и входную коробку, имеющую боковой патрубок забора воздуха и расположенную сверху на корпусе, при этом корпус вентилятора закреплен на монтажном стакане посредством переходных элементов (см. патент на изобретение RU №2282794, Кл. F24F 12/00, опубл. в 2006 г.). Назначение вентилятора - вентилирование помещений в паре с вытяжным вентилятором, а дополнительное назначение всей установки - утилизация тепла. Входная коробка с боковым забором воздуха не препятствует попаданию в здание атмосферных осадков через корпус вентилятора внутрь, а односторонний забор воздуха увеличивает вертикальный габарит установки.
Известна система противодымной вентиляции многоквартирного многоэтажного здания, выполненная на основе приточных и вытяжного вентиляционных каналов и содержащая осевой приточный вентилятор, расположенный на кровле и снабженный входным патрубком, установленным сверху на корпусе вентилятора и выполненным с боковым отверстием для забора воздуха (см. патент на полезную модель RU №90540, Кл. F24F 13/08, опубл. в 2009 г.). Такой вентилятор имеет большие габариты по высоте, не отвечающие современным требованиям эксплуатации крыш зданий, а боковое расположение его заборного отверстия может привести к недопустимому изменению режима работы вентилятора при ветровом воздействии на заборное отверстие и не защищает здание от попадания атмосферных осадков через вентилятор внутрь здания.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является крышная вентиляторная установка, содержащая вертикально ориентированный корпус с осевым рабочим колесом и двигателем, кинематически связанным с валом рабочего колеса, переходный элемент для монтажа вентиляторной установки на кровле (см. ΡНП «АВОК» 5.5.1-2012 «Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий», оп. 2012 г., с. 33 и с. 43). Такая установка предназначена для наддува помещений при пожаре и располагается на крышах зданий для подачи наружного воздуха в помещение. Однако в известной конструкции при достаточно больших габаритах не решены задачи защиты здания от попадания внутрь атмосферных осадков.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи защиты здания от попадания внутрь атмосферных осадков при уменьшении внутренних аэродинамических потерь вентиляторной установки и одновременном уменьшении ее габаритов.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в крышной вентиляторной установке, содержащей осевое рабочее колесо с лопатками, двигатель, кинематически связанный с валом рабочего колеса, вертикально ориентированный корпус рабочего колеса, связанный с монтажным стаканом, и колпак с вентиляционными отверстиями и установленными в них жалюзийными пластинами, расположенный над корпусом, вентиляционные отверстия с жалюзийными пластинами расположены на боковых стенках колпака, а колпак снабжен крышей, при этом площадь живого сечения S вентиляционных отверстий боковых стенок колпака с жалюзийными пластинами связана с площадью F, ометаемой лопатками рабочего колеса, соотношением S>3F, при этом корпус рабочего колеса, по крайней мере, частично расположен в монтажном стакане, а двигатель рабочего колеса, по крайней мере, частично расположен в защитном колпаке. Корпус снабжен опорной площадкой, расположенной в его верхней зоне, для установки на монтажный стакан, при этом колпак установлен на опорной площадке корпуса.
Полезная модель поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 представлена крышная вентиляторная установка в приточном исполнении в изометрии. На фиг. 2 - то же, с вырезом одной четверти. На фиг. 3 - вид сбоку на крышную вентиляторную установку в приточном исполнении. На фиг. 4 - вид сверху на крышную вентиляторную установку в приточном исполнении. На фиг. 5 - фрагмент вида сбоку на крышную вентиляторную установку в вытяжном исполнении с открытым и закрытым положением жалюзийных пластин.
Крышная вентиляторная установка содержит осевое рабочее колесо 1, двигатель 2, кинематически связанный с валом 3 рабочего колеса 1. Рабочее колесо 1 имеет лопатки 4 и расположено в вертикально ориентированном корпусе 5. Корпус 5 имеет присоединительный фланец 6 для установки диффузора 7 с обратным клапаном 8 и опорную площадку 9, выполненную в верхней зоне корпуса, для установки вентилятора в монтажном стакане 10. На монтажный стакан 10 через опорную площадку 9 установлен колпак 11 с крышей 12. Боковые стенки 13 колпака 11 выполнены с вентиляционными отверстиями (проемами) по всей или большей части их площади и снабжены установленными в них противодождевыми жалюзийными горизонтально расположенными пластинами 14. При этом двигатель 2 частично расположен в колпаке 11, а корпус 5 с рабочим колесом 1 и диффузором 7 расположен, по крайней мере, частично внутри монтажного стакана 10. Через вентиляционные отверстия с установленными в них жалюзийными пластинами 14 осуществляется забор или выпуск воздуха. Для работы в режиме забора воздуха жалюзийные пластины 14 выполняются неподвижными в противодождевом исполнении (см. фиг. 1). В вытяжном исполнении установки для выпуска воздуха жалюзийные пластины 14 выполняются подвижными самозакрывающимися при отключении рабочего колеса 1 (см. фиг. 5). Монтажный стакан 10 снабжен фланцами 15 для установки на кровле. Вентиляционные отверстия, выполненные на боковых стенках 13 колпака 11, имеют суммарную площадь «живого» сечения S, которая связана с площадью F, ометаемой лопатками 4 рабочего колеса 1, соотношением S>3F.
Благодаря тому, что корпус 5 рабочего колеса 1 расположен, по крайней мере, частично внутри монтажного стакана 10, а двигатель 2 расположен, по крайней мере, частично в колпаке 11, значительно уменьшаются габариты установки по высоте. Высота колпака 11 обусловлена диаметром рабочего колеса 1 через соотношение S и F. Большая площадь вентиляционных отверстий колпака 11 обеспечивает небольшую скорость прохождения через них воздушного потока. При этом аэродинамические потери прохождения потока через жалюзийные пластины 14 становятся малосущественными и позволяют использовать уменьшенный диаметр рабочего колеса 1, что способствует дополнительному уменьшению габаритов установки. Снижение габаритов установки делает менее заметным ее размещение на кровле, тем самым снижая возможные архитектурные ограничения по применению вентиляторной установки на кровле.
Крышная вентиляторная установка работает следующим образом. В приточном варианте исполнения установки при вращении рабочего колеса 1 наружный воздух всасывается через вентиляционные отверстия стенок 13 колпака 11. Жалюзийные пластины 14, выполненные из тонкого металлического листа, защищают от попадания атмосферных осадков под колпак 11 и далее через корпус вентилятора внутрь здания. После прохождения противодождевых жалюзийных пластин 14 воздушный поток поворачивается более чем на 90°, движется вниз вдоль оси вращения рабочего колеса 1 и при выходе из установки поступает непосредственно или через систему воздуховодов (не показаны) в обслуживаемое помещение. Самый значительный эффект от использования такой конструкции установки получают в системах наддува при пожаре, в которых целесообразно использовать вентиляторы уменьшенных размеров на форсированных для них режимах по производительности. Размеры вентиляционных отверстий, расположенных в боковых стенках 13 колпака 11 и представляющих собой по сути короб, открытый со всех боковых сторон, позволяют с минимальными аэродинамическими потерями подавать в обслуживаемое помещение требуемое количество свежего воздуха.
В вытяжном варианте исполнения установки воздух, забираемый из обслуживаемого помещения, после прохождения корпуса 5 рабочего колеса 1 под колпаком 11 изменяет направление движения потока примерно на 90° и, открывая поворотные жалюзийные пластины 14 (см. фиг. 5), выходит наружу. После выключения рабочего колеса 1 жалюзийные пластины 14 под действием собственного веса возвращаются в исходное положение с вертикальной ориентацией.
Данная крышная вентиляторная установка может использоваться в системах общеобменной вентиляции помещений как приточная или вытяжная установка, но ее основное назначение - наддув путей эвакуации при возникновении пожара с целью исключения их задымления.
Опирание колпака 11 по всему периметру нижнего торца на монтажный стакан позволяет использовать облегченную металлоконструкцию колпака 11, позволяющую успешно воспринимать максимальное ветровое воздействие на колпак 11.
Таким образом, заявленная полезная модель решает техническую задачу защиты здания от попадания внутрь атмосферных осадков при уменьшении габаритов вентиляторной установки и снижении ее внутренних аэродинамических потерь.