ВОЗДУХОВЫПУСКНАЯ НИЗКОСКОРОСТНАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится преимущественно к технике механической вентиляции и кондиционирования воздуха.
Перфорированная панель, содержащая один перфорированный лист, помещенный в металлическую рамку. Такие воздухораспределители перфорированные панели под маркой СПП, СКП серийно изготавливают на предприятии ООО «Арктос» в Санкт-Петербурге. Эти панели поставляются в комплекте с камерами статического давления, которые рекомендуется монтировать за подшивным потолком для организации подачи воздуха сверху вниз в помещения высотой 2,5÷5,0 м.
жс
Описанные панели имеют следующий недостаток: дальнобойность потока воздуха по нормируемой комфортной скорости 0,2 м/с составляет у всех типоразмеров (при расходе воздуха, генерирующем акустические колебания мощностью 45 дБА) величину, превышающую 3 м, а при расходе воздуха, генерирующем акустические колебания мощностью 35 дБА соответственно 2 м. Такая дальнобойность потока воздуха, обусловленная недостаточным уровнем турбулентности приточного потока (при К=0,3), не позволяет рекомендовать подобные изделия для подачи воздуха непосредственно в рабочую зону общественных помещений.
Описание и расчеты способов подачи воздуха через перфорированные тонколистовые поверхности описаны во многих работах М.И. Гримитлина, например, Распределение воздуха в помещениях. С-Петербург. Изд. "Авок Северо-Запад", изд. третье доп. и исправл., 2004. - 320 с.
Известна также конструкция панели воздухораспределительного устройства (АС №726452), содержащая сетку и установленную перед ней жесткую спрямляющую решетку, выполненную в виде призм с высотой, составляющей 6-10 эквивалентных диаметров, и основанием, примыкающим к сетке, живое сечение которой составляет 10-20%, а живое сечение панели 90-99%. Воздух, двигаясь по ячейке решетки, постепенно заполняет все ее сечение, выравнивается и формирует прямоточную малотурбулентную струю.
Недостатком такого воздухораспределительного устройства является его узкоспециализированное предназначение для так называемых "чистых технологических помещений" с целью обеспечения нормируемой сверх повышенной чистоты и термостабильности воздушного потока, который ограничен лишь сечением панели на расстоянии равном 4-6 размеров меньшей стороны прямоугольной панели.
При вентилировании общественных помещений очень часто требуется решать противоположную задачу - турбулизировать приточный воздушный поток для увеличения темпа его затухания (уменьшения максимальной скорости потока и его дальнобойности).
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату воздухоподающим устройством и принятым за прототип является перфорированная воздуховыпускная панель (Патент RU №2552219), включающая тонкостенный перфорированный лист и дополнительный перфорированный лист, которые взаимно расположены с зазором, не превышающим величины 2-х гидравлических диаметров отверстий первого по ходу воздуха листа. Взаимное смещение центров отверстий обоих сдвоенных листов устанавливают в пределах величины шага перфорации отверстий второго по ходу воздуха листа.
Техническая сущность известной панели со сдвоенными перфорированными листами близка к предлагаемой в заявке панели исключительно при рассмотрении варианта соосного расположения отверстий в обоих перфорированных листах (при нулевом смещении центров отверстий). При этом диаметры выпускных отверстий панели должны быть близки к диаметру поперечного сечения воздушной струи, выпускаемой через эти отверстия, т.е. отверстия первого по ходу воздуха листа всегда должны быть меньшего диаметра.
Недостатки прототипа:
- при изготовлении панели с фиксированным взаимным размещением центров отверстий сдвоенных перфорированных листов необходимо осуществлять и анализировать данные многочисленных физических экспериментов для выбора рациональной формы, размеров и плотности расположения отверстий на каждом перфорированном листе, а также величины относительного смещения центров отверстий; множественные сочетания перечисленных факторов определяют характеристики приточного воздушного потока (направления потока, скорости его затухания, площади зоны обслуживания);
- сложность изготовления взаимно перемещаемых (регулируемых) сдвоенных перфорированных листов для последующего фиксирования оптимального вида приточного в помещение воздушного потока;
- при нулевом смещении центров отверстий перфорированных листов не предусмотрено образование между листами боковых разделительных стенок, образующих смежные ячейки, включающие попарно и соосно расположенные впускные и выпускные отверстия (возможно несколько впускных отверстий). Это ухудшает условия возникновения устойчивого встречного направленного в условную ячейку потока воздуха, турбулизирующего и тормозящего основной приточный в помещение воздушный поток.
Технической задачей полезной модели является изменение величин начальных скоростей выпускаемого в помещение потока воздуха, повышение уровня его турбулентности и уменьшение максимальных скоростей, определяющих дальнобойность потока.
Поставленная задача решена следующим образом: на поверхности перфорированного листа воздуховыпускной низкоскоростной панели, со стороны выпуска воздуха образуют (устанавливают) ячейки, ограниченные боковыми стенками, примыкающими торцевой поверхностью к перфорированному листу. Причем каждая ячейка включает одно или несколько впускных отверстий с суммарным живым сечением составляющим 5÷40% площади ее поперечного сечения, совпадающего с поверхностью листа при высоте стенок преимущественно равной величине от одного до трех размеров гидравлического диаметра выпускного отверстия.
При проведении физического эксперимента был получен ожидаемый технический результат не только при упорядоченном, т.е. симметричном расположении впускных отверстий между боковыми стенками ячеек (Фиг. 1), но даже при хаотичном сочетании количества впускных отверстий перфорированного листа и поперечной площади ячеек, при котором некоторые отверстия разделяются стенками на части, т.е. лишь через часть площади таких разделенных отверстий воздух вдоль стенок поступает в ячейку (Фиг. 2).
При истечении воздуха через отверстия перфорированного листа формируются отдельные воздушные струи. Вблизи отверстий воздушные струи приобретают максимальную скорость движения, а около их поверхностей возникают зоны пониженного давления (разрежения). В дальнейшем струи расширяются, сливаются в общий воздушный поток и теряют свою индивидуальность.
При отсутствии ячеек в зоны пониженного давления, расположенные между струями, проникает (подсасывается) окружающий воздух по "боковому" направлению - от периферийных отверстий к центру перфорированной панели, который присоединяется к общему воздушному потоку.
Наличие боковых стенок ячеек препятствует традиционному боковому подсасыванию воздуха и обеспечивает возникновение встречного перемешивающего потока, который турбулизирует и затормаживает воздушные струи, истекающие из отверстий перфорированного листа, и уменьшает дальнобойность суммарного приточного в помещение потока.
Эффективная высота стенок ячеек должна примерно соответствовать величине равной от одного до трех гидравлических диаметров их выпускных отверстий. Причем величина площади выпускного отверстия каждой ячейки должна быть приблизительно равновелика площади поперечного сечения воздушной струи (или сумме струй), выпускаемой из этого отверстия. При большей высоте стенок ячеек проникновение в них встречного потока воздуха затрудняется или полностью прекращается. Эффект новизны пропадает! (Более высокие стенки в сотовых ячейках применяют для противоположного эффекта - уменьшения турбулентности приточного воздушного потока.)
Создание предлагаемых в полезной модели ячеек на поверхности перфорированного листа обеспечивает разворот подсасываемого потока воздуха на 90° (от бокового к встречному направлению). При этом успешно реализуется цель полезной модели.
Техническим результатом полезной модели является изменение величин начальных скоростей выпускаемого в помещение потока воздуха, повышение уровня его турбулентности и уменьшения максимальных скоростей, дальнобойности потока.
При реализации заявленной полезной модели предпочтительно соблюдение симметричного расположения центров впускного отверстия (отверстий) и геометрической оси ячейки. Однако ощутимый результат наблюдался и при нарушении такой симметрии.
Предлагаемая воздуховыпускная низкоскоростная панель может содержать как отдельные (Фиг. 3), так и объединенные общими стенками смежные (сотовые) ячейки (Фиг. 2) или блоки с несколькими смежными ячейками (Фиг. 4). Объединение ячеек в блоки, как правило, способствует уменьшению размеров панели, упрощает и удешевляет ее изготовление, а также изменяет дизайн панели.
Наружные стенки крайнего ряда смежных ячеек могут быть выполнены на 10÷50% более высокими для уменьшения бокового подсоса воздуха по периферии панели (Фиг. 5).
При изготовлении стенок ячеек или их части подвижными с образованием щелевого зазора между поверхностью перфорированного листа и кромками стенок, причем, величина зазора не превышает 10÷15% высоты стенок ячеек (Фиг. 6). появляется возможность изменять (задавать) степень торможения приточного воздушного потока. При этом кромки всех ячеек, расположенных на панели или части ячеек, фиксируют относительно поверхности перфорированного листа с постоянным или переменным щелевым зазором, например, с помощью дистанционных прокладок (проставок). Предусматривать специальные устройства для изменения величины зазора во время эксплуатации панели значительно ее усложняют и удорожают и, как правило, экономически нецелесообразны.
При изготовлении стенок ячеек из легкого гибкого материала возможна аэродинамическая авто корректировка формы стенок ячеек, в которых устанавливается более эффективное взаимодействие встречных воздушных потоков, затормаживающее общий приточный воздушный поток. Возможно образование и изменение щелевого зазора при деформации ячеек (Фиг. 7).
Полезная модель позволяет при практической реализации достигать технический результат, используя (соединяя в единую конструкцию) существующие элементы серийно выпускаемых воздухораспределителей, например, перфорированных и сотовых вентиляционных решеток.
При этом изделие, выполненное с использованием полезной модели, позволяет рекомендовать его для подачи воздуха непосредственно в обслуживаемую зону общественных помещений, поддерживая в ней повышенный уровень мелкомасштабной турбулентности, способствующий созданию комфортного "динамического микроклимата".
Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками, на которых изображено:
Фиг. 1. Фрагмент панели с симметричным расположением перфорированных отверстий относительно геометрической оси ячейки (воздуховыпускная сторона).
Фиг. 2. Фрагмент панели (воздуховыпускная сторона). Вариант с хаотичным распределением перфорированных отверстий (d=4 мм) по отношению к выпускным отверстиям блока смежных прямоугольных ячеек.
Фиг. 3. Фрагмент панели (воздуховыпускная сторона). Варианты с отдельными ячейками.
Фиг. 4. Фрагмент панели (воздуховыпускная сторона). Варианты с блоками ячеек.
Фиг. 5. Фрагмент панели (вид сбоку, разрез). Вариант с различной высотой стенок ячеек.
Фиг. 6. Фрагмент панели (вид сбоку, разрез). Вариант щелевого зазора между кромками ячеек и поверхностью перфорированного листа.
Фиг. 7. Фрагмент панели (вид сбоку, разрез). Вариант щелевого зазора между кромками ячеек и поверхностью перфорированного листа, образованный при деформации блока ячеек.
При этом на всех рисунках использованы следующие идентичные обозначения:
Поз. 1 - перфорированный лист панели.
Поз. 2 - стенка ячейки.
Поз. 3 - воздуховыпускное отверстие перфорированного листа.
Поз. 4 - контур (граница) панели.
Поз. 5 - проставка дистанционная.
Поз. 6 - зазор щелевой.