ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА
POWER SAVING SYSTEM OF PARAMETERS REGULATION OF SUPPLY AIR

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для предварительного подогрева и охлаждения приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования в зимний и летний периоды, соответственно.
Известна система кондиционирования воздуха, включающая вентилятор, воздухоохладитель, воздухонагреватель (калорифер), камеру орошения, совмещенную с камерой смешения (центральный кондиционер) [Патент РФ №2253804, МПК F24F 5/00, F24F 3/14, 2005].
Недостатком известной системы является высокий расход энергии на подогрев и охлаждение воздуха, что снижает эффективность ее работы.
Более близким к предлагаемому изобретению является энергоресурсосберегающая система кондиционирования, содержащая приточную (вентиляционную камеру), в которой помещены клапан, вентилятор, калорифер, камера орошения (центральный кондиционер), перед которой устроены каплеуловитель и теплообменник, соединенный с источником энергии из системы вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) [Патент РФ №2302588 МПК F24F 5/00, 2007].
Недостатками известной системы кондиционирования являются необходимость наличия поблизости источника ВЭР и подводящих теплопроводов и невозможность использования существующей ВЭР в летнее время для охлаждения приточного воздуха, что снижает ее эффективность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности энергосберегающей системы регулирования параметров приточного воздуха.
Технический результат достигается энергосберегающей системой регулирования параметров приточного воздуха, включающей помещенный ниже уровня промерзания грунта пластинчатый теплообменник, состоящий из щелевых каналов, размещенных на некотором расстоянии друг от друга в грунте, с уклоном в сторону движения воздуха и соединенных своими кромками с одной стороны через щелевые отверстия с распределительным воздушным коробом, представляющим собой прямоугольную вертикальную коробку с пирамидальной крышкой, отверстие которой на уровне поверхности земли соединено с заборным колпаком, боковые стенки которого перфорированы вертикальными щелями, а с другой стороны кромки щелевых каналов соединены через щелевые отверстия с приемным воздушным коробом, представляющим собой прямоугольную вертикальную коробку с пирамидальной крышкой и пирамидальным днищем, отверстие которой на уровне поверхности земли соединено с воздушным колпаком, по центральной вертикальной оси которого и приемного воздушного короба установлена вертикальная труба, заполненная транспортным фитилем, нижняя кромка которой находится ниже уровня конденсата в пирамидальном днище, а верхняя кромка пропущена через отверстие крышки воздушного колпака и на высоте Н от нее соединена с отверстием в пирамидальном днище влагоудаляющего колпака, причем на внутренней поверхности пирамидального днища влагоудаляющего колпака уложена решетка из полос фитиля, соединенных с транспортным фитилем, боковые стенки влагоудаляющего колпака перфорированы щелями, а боковая стенка воздушного колпака соединена через входной воздуховод с клапаном, калорифером, вентилятором, центральным кондиционером и магистральным воздуховодом, расположенными в вентиляционной камере здания.
Предлагаемая энергосберегающая система регулирования параметров приточного воздуха (ЭСРПВ) представлена на фиг. 1-5 (на фиг. 1 - общий вид, на фиг. 2-5 - разрезы и узел ЭСРПВ).
ЭСРПВ содержит помещенный ниже уровня промерзания грунта 1 теплообменник 2, состоящий из щелевых теплообменных каналов 3, размещенных на некотором расстоянии друг от друга в грунте 1, с уклоном в сторону движения воздуха и соединенных своими кромками с одной стороны через прямоугольные щели (на фиг. 1-5 не показаны) с распределительным воздушным коробом 4, представляющим собой прямоугольную вертикальную коробку 5 с пирамидальной крышкой 6, отверстие которой на уровне поверхности земли (на фиг. 1-5 не показаны) соединено с заборным колпаком 7, боковые стенки которого перфорированы щелями 8, а с другой стороны кромки щелевых теплообменных каналов 3 соединены через щелевые отверстия (на фиг. 1-5 не показаны) с приемным воздушным коробом 9, представляющим собой прямоугольную вертикальную коробку 10 с пирамидальной крышкой 11 и пирамидальным поддоном 12, отверстие которой на уровне поверхности земли (на фиг. 1-4 не показаны) соединено с воздушным колпаком 13, по центральной вертикальной оси которого и приемного воздушного короба 9 установлена вертикальная труба 14, заполненная транспортным фитилем 15, нижняя кромка которой находится ниже уровня конденсата в пирамидальном днище 12, а верхняя кромка пропущена через отверстие (на фиг. 1-5 не показано) крышки воздушного колпака 13 и на высоте Н от нее соединена с отверстием (на фиг. 1-5 не показано) в пирамидальном днище 16 влагоудаляющего колпака 17. На внутренней поверхности пирамидального днища 16 уложена решетка из полос фитиля 18, соединенного с транспортным фитилем 15, боковые стенки влагоудаляющего колпака 17 перфорированы щелями 8, а боковая стенка воздушного колпака 13 соединена через входной воздуховод 19 с клапаном 20, калорифером 21, вентилятором 22, центральным кондиционером 23 и магистральным воздуховодом 24, расположенными в вентиляционной камере 25 здания 26.
В основу работы предлагаемой ЭСРПВ положены: особенности температурного профиля по глубине грунта (в зимнее время на большей части территории России температура грунта ниже уровня промерзания и выше нуля, летом - температура грунта значительно ниже температуры наружного воздуха), использование в конструкции системы принципов пластинчатого теплообменника, возможность транспортировки жидкости фитилем под воздействием капиллярных сил [В. В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с. 106] и интенсификация процесса испарения жидкости с поверхности, покрытой решеткой из полос фитиля, которая предотвращает образование паровой пленки на теплообменной поверхности и, таким образом, интенсифицирует процесс испарения [Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990, с. 22].
Л1
ГЛ
Л2
Предлагаемая ЭСРПВ работает в двух режимах: летнем и зимнем. В летний период наружный воздух с температурой t поступает через щели 8 в заборный колпак 7, в котором создается некоторое разрежение за счет работы вентилятора 21, откуда поступает в распределительный воздушный короб 4 теплообменника 2, из которого распределяется по щелевым каналам 3 и перемещается по ним в приемный воздушный короб 9. В процессе движения воздуха по щелевым каналам 3 между ним и грунтом 1, имеющим более низкую температуру t, через стенки каналов 3 происходит теплообмен, в результате чего температура воздуха уменьшается до t, а образующийся при этом водный конденсат стекает за счет уклона щелевых каналов 3 в поддон 12. Охлажденный и осушенный воздух собирается в приемном воздушном коробе 9 и через воздушный колпак 13, входной воздуховод 19 и клапан 20 поступает в вентиляционную камеру 25, где вентилятор 22 подает его в центральный кондиционер 23, минуя калорифер 21 (воздушный байпас на фиг. 1-5 не показан). В центральном кондиционере 23 осуществляется доводка воздуха до требуемых параметров, после чего кондиционированный воздух поступает в магистральный воздуховод 24, по которому направляется к потребителям (на фиг. 1-5 не показаны). Удаление водного конденсата из поддона 12 осуществляется за счет капиллярных сил транспортным фитилем 15, откуда конденсат поступает в решетку из полос фитиль 18, размещенных на поверхности пирамидального днища 16 влагоудаляющего колпака 17, с поверхности которого происходит испарение влаги, во-первых, за счет тепла наружного воздуха, обогревающего пирамидальное днище 16 (высота Н выбирается, исходя из условия свободного омывания наружным воздухом наружной поверхности пирамидального днища 16), во-вторых, за счет тепла наружного воздуха, поступающего в щели 8 и уносящего пары влаги через эти же щели 8 в атмосферу, в связи с чем обеспечивается быстрое удаление влаги и предотвращается затопление конденсатом пирамидального поддона 12.
З1
ГЗ
З2
В зимний период работы ЭСРПВ наружный воздух с низкой температурой t поступает через щели 8 в заборный колпак 7, в котором создается некоторое разряжение за счет работы вентилятора 21, откуда поступает в распределительный воздушный короб теплообменника 2, расположенного в своей рабочей части ниже глубины промерзания, из которого распределяется по его щелевым каналам 3 и перемещается по ним в приемный воздушный короб 9. В процессе движения воздуха по щелевым каналам 3 между ним и грунтом 1, имеющим более высокую температуру t, через стенки каналов 3 происходит теплообмен, в результате чего температура воздуха увеличивается до t. Далее воздух собирается в приемном воздушном коробе 9 и через воздушный колпак 13, входной воздуховод 19 и клапан 20 поступает в вентиляционную камеру 25, где вентилятор 22 подает его в калорифер 21, а затем в кондиционер 23, в котором осуществляется доводка воздуха до требуемых параметров, после чего воздух поступает в магистральный воздуховод 24, по которому направляется к потребителям (на фиг. 1-5 не показаны). В зимний период работы ЭСРПВ, при нагревании наружного воздуха в щелевых каналах 3 водный конденсат не образуется и не скапливается в поддоне 12 приемного воздушного короба 9. Поэтому в зимний период работы ЭСРПВ предусматривается закрытие вертикальных щелей 8 влагоудаляющего колпака 17 во избежание контакта наружного воздуха низкой температуры с поверхностью фитилей 15 и 18, расположенных в днище 16 влагоудаляющего колпака 17.
Таким образом, предлагаемая энергосберегающая система регулирования параметров приточного воздуха позволяет утилизовать низкопотенциальное тепло (возобновляемую энергию) грунта ниже уровня промерзания для предварительного подогрева приточного воздуха в зимний период и его охлаждения в летний период, а использование в системе конструкции пластинчатого теплообменника, транспортировки конденсата фитилем за счет капиллярных сил, устройства испарительной поверхности - поверхности пирамидального днища влагоудаляющего колпака с решеткой из полос фитиля, значительно повышает эффективность ее работы.