Приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла
SUPPLY-AND-EXHAUST UNIT WITH HEAT RECOVERY

Изобретение относится к энергосберегающим устройствам распределенной приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла.
Из уровня техники известна вентиляционная установка (патент RU 185494, опубл. 06.12.2018) содержащая рекуператор с ячеистой структурой, вентилятор, устройство шумоподавления.
К недостаткам данного устройства можно отнести использование одного вентилятора в цикличном цикле работы, позволяющего работать устройству либо только на приток свежего холодного воздуха, либо только в обратном направлении на вытяжку отработанного нагретого воздуха из помещения. Таким образом, накопленная в керамическом теплообменнике энергия эффективно нагревает свежий воздух только в начале цикла, а к его завершению, нагрев прекращается, что снижает КПД устройства.
Наиболее близким техническим решением является установка (патент CN 108119998, опубл. 05.06.2018) содержащая теплообменный сердечник с ячеистой структурой, систему вентиляционных каналов, два вентилятора, один из которых обеспечивает приток свежего воздуха, второй - выводит отработанный воздух из помещения.
Недостатком данного решения является неравномерное распределение изотермических линий как во входящем потоке воздуха, так и в вытягиваемом из помещения, что приводит к наличию в углах теплообменника областей, где через тонкую металлическую стенку контактируют теплоносители с большой разницей температур, что приводит к конденсации влаги и обмерзанию конструкции в зимний период времени.
Техническая задача заявляемого решения направлена на создание компактной приточно-вытяжной установки, позволяющей снизить шум от работы вентиляторов, проникающий внутрь помещения, уменьшить конденсацию, и при этом обеспечивать эффективную рекуперацию тепла за счет одновременного использования двух вентиляторов - приточного и вытяжного.
Данная задача решается за счет чередования в шахматном порядке каналов с входящими и исходящими потоками, охватывания каждого потока, движущегося внутри канала теплообменника со всех сторон каналами со встречным направлением потока, последующим разведением потоков в разные стороны с использованием трансформаторов потоков, направляющих, разводящих входящие и исходящие каналы друг от друга внутри помещения и размещению приточного и вытяжного вентиляторов в части устройства, находящейся при установке вне вентилируемого помещения.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик, в том числе снижение уровня шума и повышение эффективного теплообмена в процессе рекуперации и циркуляции воздуха.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:
на фиг. 1 - вид сверху
на фиг. 2 - вид сбоку
на фиг. 3 - общий вид устройства в собранном виде
на фиг. 4 - сечение каналов теплообменника
на фиг. 5 - общий вид устройства в разобранном виде
на фиг. 6 - лицевая сторона трансформатора потоков, прилегающая к теплообменнику
на фиг. 7 - оборотная сторона трансформатора потоков, где
1 - внутренний блок;
2 - теплообменник;
3 - внешний блок;
4 - вентилятор притока;
5 - вентилятор вытяжки;
6 - защитный кожух;
7 - трансформатор потоков.
Устройство содержит теплообменник 2 имеющий сеть сквозных каналов. С двух сторон лицевой стороной к теплообменнику прилегают трансформаторы потоков 7. Каждая ячейка трансформатора потока 7 с одной стороны плотно прилегает к соответствующему каналу теплообменника 2, образуя тем самым единый канал. К одному из трансформаторов потоков прилегает внутренний блок 1, к другому - внешний блок 3.
Во внешнем блоке 3, размещаемом с уличной стороны, располагаются:
- вентилятор притока 4, соединяемый через конвертер потоков 7 с приточными каналами теплообменника 2 и обеспечивающий приток свежего воздуха в вентилируемое помещение;
- вентилятор вытяжки 5, соединенный через трансформатор потоков 7 с вытяжными каналами теплообменника 2 и выводящий отработанный воздух из помещения;
- защитный кожух 6, помогающий развести встречные воздушные потоки вентиляторов, препятствующий их смешиванию и защищающий устройство от механических повреждений.
Во внутреннем блоке 1, размещаемом внутри помещения:
- в верхней половине группируются каналы, соединяемые через трансформатор потоков 7 с входящими каналами теплообменника 2, через которые воздух подается внутрь помещения;
- в нижней половине группируются каналы, соединяемые через трансформатор потоков 7 с исходящими каналами теплообменника 2, через которые воздух вытягивается из помещения.
При использовании устройства в летнее время, при кондиционировании внутри помещения возможно переключение подачи приточного воздуха в нижние каналы, а вытяжки - через верхние, чтобы обеспечить более эффективную циркуляцию воздуха.
Каналы теплообменника расположены таким образом, что в каждом из них образуется поток теплоносителя, имеющий противоположное направление по отношению к потокам, образующимся в каналах, соприкасающихся сторонами с выбранным каналом. Таким образом, внутри теплообменника 2 потоки теплоносителя циркулируют постоянно, в отличие от RU 185494, во встречном направлении в шахматном порядке. Следовательно, отработанный теплый воздух постепенно теряет температуру на всем протяжении теплообменника, а свежий уличный - постепенно нагревается от уличной температуры, что приводит к тому, что, в отличие от решения в CN 108119998, разница температур воздуха, находящегося через стенку, остается постоянной на протяжении всей длины теплообменника. Трансформаторы потока 7 имеют ячеистую структуру, причем каждая из ячеек с лицевой стороны имеет квадратную форму, соответствующую форме канала теплообменника, с оборотной стороны имеет форму более узкого и вытянутого прямоугольника, повернутого на 45 градусов относительно квадратных отверстий, предназначенную для обеспечения возможности разведения встречных каналов в разные стороны: с внутренней стороны - в верхнюю и нижнюю части внутреннего блока 1, с внешней стороны - в левую и правую стороны внешнего блока 3, к вентиляторам притока 4 и вытяжки 5. Форма лицевой стороны ячеек позволяет плотно прилегать к каналам теплообменника 2, форма оборотной стороны обеспечивает плотное прилегание к внутреннему блоку 1 и внешнему блоку 3.
Устройство работает следующим образом.
1. Вентилятор притока 4, находящийся во внешнем блоке 3, затягивает свежий обогащенный кислородом холодный воздух в приточно-вытяжную установку. Воздух поступает во входящие каналы внешнего блока, доходит до внешнего трансформатора потоков 7, перенаправляющего воздух во входящие каналы теплообменника, расположенные в шахматном порядке для увеличения площади соприкосновения с исходящими каналами, в которых движется более теплый отработанный воздух из помещения. Происходит плавный нагрев входящего воздуха через стенки каналов теплообменника, после чего свежий, но уже нагревшийся воздушный поток перенаправляется через внутренний трансформатор потоков 7 во входящие каналы внутреннего блока, и выходит через отверстия верхней части внутреннего блока 1.
2. Одновременно с вентилятором притока 4, вентилятор вытяжки 5 осуществляет вытяжку отработанного теплого воздуха, который всасывается через отверстия в нижней части внутреннего блока 1, проходит по исходящим каналам внутреннего блока, перенаправляется благодаря внутреннему трансформатору потоков 7 в исходящие каналы теплообменника 2, расположенные в шахматном порядке для увеличения площади соприкосновения с входящими каналами, в которых движется более холодный свежий воздух с улицы. Отработанный воздух отдает тепло стенкам исходящих каналов для дальнейшего нагрева входящего воздуха. Далее отработанный воздух с помощью внешнего трансформатора потоков 7 перенаправляется в исходящие каналы внешнего блока, откуда выдуваются вентилятором вытяжки 5, во внешнем блоке 3.
3. Защитный кожух 6, закрепленный на внешнем блоке 3, помогает развести встречные воздушные потоки вентиляторов, препятствует смешиванию воздушных потоков и защищает устройство от механических повреждений.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность теплообмена за счет одновременной вентиляции и вытяжки, компактного размещения входящих и исходящих каналов теплообменника, повышая тем самым КПД. За счет использования специально разработанных трансформаторов потоков позволяет развести входящие и исходящие воздушные потоки, а благодаря размещению обоих вентиляторов в части устройства, расположенной с внешней стороны помещения, конструкция позволяет снизить уровень шума.
Преимуществами заявляемого технического решения являются:
1. Повышение шумоизоляционных свойств конструкции;
2. Повышение эффективности теплообмена в процессе рекуперации;
3. Повышение компактности устройства;
4. Расширение ассортимента приточно-вытяжных установок.