СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к системам вентиляции и кондиционирования воздуха, преимущественно к системам, применяемым для термической обработки потоков воздуха, поступающих из атмосферы в объект обслуживания и из объекта обслуживания в атмосферу, в которых средства передачи первичного и отработанного воздуха, средства регенерации тепла и средства подвода дополнительной тепловой и охлаждающей энергии в поступающий воздух размещены на одной центральной станции, осуществляющей организованный воздухообмен в объекте обслуживания, и может быть использована для получения необходимых климатических параметров воздуха как в офисных и производственных помещениях и сооружениях, так и в жилых зданиях.
Известна система вентиляции и кондиционирования воздуха (RU 2119129 С1, F24D 9/00, F24F 5/00, дата публикации 20.09.1998), включающая приточный и вытяжной воздуховоды для подачи приточного наружного и отвода вытяжного воздуха, центральную станцию, соединенную посредством указанных воздуховодов с объектом обслуживания и с атмосферой, и содержащую камеры фильтрования приточного. наружного и вытяжного воздуха, камеры приточного и вытяжного вентиляторов, камеру теплообмена с теплопередающим устройством, средство для подвода и передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в приточный наружный воздух, связанное с источником энергии, размещенным в объекте обслуживания и запорно-регулирующие средства, и систему управления, выполненную с возможностью регулирования направления хода, расхода и температуры приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания.
В системе-аналоге средство подвода и передачи дополнительной тепловой и/или охлаждающей энергии в приточный наружный и вытяжной воздух соединено с теплообменником отопительной системы, расположенным в объекте обслуживания, а предварительный нагрев, дальнейший нагрев и охлаждение приточного наружного воздуха происходит в общем теплопередающем устройстве. Центральная станция содержит дополнительные каналы с приводными многостворчатыми воздушными клапанами для осуществления теплообмена между приточным наружным и вытяжным воздухом посредством теплопередающих устройств.
Недостатками системы-аналога являются:
- низкая энергетическая эффективность системы, так как использование дополнительной тепловой энергии из источника, расположенного в объекте
обслуживания, предназначено, в основном, для форсированного обогрева находящегося в нем воздуха только в утренние часы;
- повышенный уровень шума при эксплуатации системы, в результате чего для обеспечения необходимой комфортности в объекте обслуживания необходимо изолирование центральной станции от объекта обслуживания, что дополнительно снижает удобство ее монтажа и обслуживания;
- сравнительно большие габаритные размеры и масса центральной станции;
- снижение уровня комфортности в объекте обслуживания, особенно при его повышенной энергонагруженности или высокой концентрации в воздухе вредных выделений и углекислого газа, так как для циркуляции в форсированном режиме используется только вытяжной воздух из объекта обслуживания;
- недостаточный уровень автоматизации работы системы из-за отсутствия датчиков контроля температуры приточного наружного и вытяжного воздуха, что снижает энергетическую эффективность системы.
Известна система вентиляции и кондиционирования воздуха (RU 2244882 С1, F24F 5/00, F24F 11/00, дата публикации 20.01.2005), включающая приточные и вытяжные воздуховоды для подачи приточного наружного и отвода вытяжного воздуха, центральную станцию, соединенную посредством указанных воздуховодов с объектом обслуживания и с атмосферой, и включающую камеру фильтрования приточного наружного и вытяжного воздуха, камеры приточного и вытяжного вентиляторов, камеру теплообмена с пластинчатым рекуперативным теплообменником, снабженным устройством для утилизации конденсата, средство для подвода и передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в приточный наружный воздух, связанное с источниками энергии, размещенными в объекте обслуживания, датчики контроля температуры приточного наружного и вытяжного воздуха и запорно-регулирующие средства, и систему управления, выполненную с возможностью регулирования направления хода, расхода и температуры приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания.
В известной системе по ходу приточного наружного воздуха в центральной станции расположены воздушный клапан, камера фильтрования, камера теплообмена с пластинчатым рекуперативным теплообменником, снабженным устройством для' утилизации конденсата, и воздухоохладителем, и камера приточного вентилятора. В объекте обслуживания воздуховоды приточного наружного воздуха соединены со средством для передачи дополнительной тепловой энергии, оборудованным эжекторными доводчиками с соплами и теплообменниками, соединенными циркулярными
трубопроводами с центральной или автономной системой отопления в объекте обслуживания. На подающем трубопроводе перед теплообменником смонтирован автоматический реверсивный клапан, связанный с датчиком контроля температуры воздуха в объекте обслуживания. Пластинчатый рекуперативный теплообменник выполнен с обводным воздушным каналом, многостворчатым приводным воздушным клапаном и датчиком контроля льдообразования. Привод многостворчатого воздушного клапана импульсивно связан с датчиком контроля температуры приточного наружного воздуха в воздуховоде.
По ходу вытяжного воздуха из объекта обслуживания в центральной станции смонтированы камера фильтрования, камера теплообмена с электрическим воздухонагревателем, подключаемым к электрической сети от импульса датчика контроля льдообразования, и пластинчатым рекуперативным теплообменником, камера вытяжного вентилятора и вытяжной воздуховод, связанный с атмосферой.
Система управления посредством датчиков контроля льдообразования, датчика контроля температуры приточного наружного воздуха в воздуховоде и датчиков контроля температуры воздуха в объекте обслуживания, а также связанных с ними выключателя электрического воздухонагревателя, автоматического реверсивного клапана и привода многостворчатого воздушного клапана регулирует направление хода, расход и температуру приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания.
Система-прототип обладает достаточно широкими функционально-технологическими возможностями по термической обработке воздуха и позволяет эффективно бороться с наледями на пластинчатом теплообменнике, не ухудшая коэффициент рекуперации, а также несколько снижает по сравнению с аналогом затраты энергии на нагревание приточного наружного воздуха.
Недостатками системы являются:
- необходимость в использовании электрической энергии для нагрева в зимнее время года вытяжного воздуха для размораживания пластинчатого рекуперативного теплообменника, что снижает энергетическую эффективность системы;
- повышенный уровень шума при эксплуатации системы, в результате чего для обеспечения необходимой комфортности в объекте обслуживания необходимо располагать центральную станцию на некотором расстоянии от объекта обслуживания или оборудовать ее специальными шумоизолирующими устройствами, что дополнительно снижает удобство ее монтажа и обслуживания;
- расположение средств для передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в каждом из объектов обслуживания, что снижает удобство обслуживания системы в процессе эксплуатации и приводит к дополнительным затратам на обустройство системы;
- большие габаритные размеры и масса центральной станции.
Указанные недостатки снижают энергетическую эффективность известной системы, удобство и технологичность ее монтажа и обслуживания а также надежность в эксплуатации. Кроме этого, указанные недостатки приводят к повышению затрат на установку и эксплуатацию системы-прототипа и не позволяют получить необходимый уровень комфортности в объекте обслуживания без дополнительных мероприятий по шумоизоляции центральной станции.
В основу полезной модели поставлена задача создания такой системы вентиляции и кондиционирования воздуха, в которой за счет иного конструктивного исполнения центральной станции и иной конструктивной взаимосвязи ее элементов между собой и с элементами системы в целом обеспечивается повышение энергетической эффективности системы в сочетании с низким уровнем шума, небольшими габаритными размерами, удобством и технологичностью монтажа и обслуживания, повышенной эксплуатационной надежностью и комфортными условиями в объекте обслуживания.
Поставленная задача решается тем, что в системе вентиляции и кондиционирования воздуха, включающей приточные и вытяжные воздуховоды для подачи приточного наружного и отвода вытяжного воздуха, центральную станцию, соединенную посредством указанных воздуховодов с объектом обслуживания и с атмосферой, и содержащую, по меньшей мере, одну камеру фильтрования, размещенную по ходу приточного наружного воздуха, камеры приточного и вытяжного вентиляторов, камеру теплообмена с пластинчатым рекуперативным теплообменником, снабженным устройством для утилизации конденсата, средство для подвода и передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в приточный наружный воздух, связанное с источниками энергии, размещенными в объекте обслуживания, датчики контроля температуры приточного наружного и вытяжного воздуха и запорно-регулирующие средства, и систему управления, выполненную с возможностью регулирования направления хода, расхода и температуры приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания, согласно полезной модели центральная станция дополнительно содержит камеры шумопоглощения, камеры коллекторы, одна из которых оборудована приводным воздушным многостворчатым клапаном для управления ходом вытяжного воздуха, средства для измерения расхода приточного наружного и вытяжного воздуха,
средство для подвода и передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в приточный наружный воздух расположено в камере теплообмена и выполнено в виде многоконтурного теплообменника, который включает последовательно связанные по теплообмену контур теплоносителя с жидкостью, контур теплоносителя с антифризом и контур теплоносителя с хладагентом, причем два последних соединены с устройством для утилизации конденсата, при этом по ходу приточного наружного воздуха в центральной станции расположены камера шумопоглощения, камера фильтрования, камера приточного вентилятора, пластинчатый рекуперативный теплообменник, контур теплоносителя с антифризом, камера коллектор, камера шумопоглощения, средство для измерения расхода приточного наружного воздуха и запорно-регулирующее средство, а по ходу вытяжного воздуха из объекта обслуживания установлены запорно-регулирующее средство, средство для измерения расхода вытяжного воздуха, камера шумопоглощения, камера коллектор с приводным воздушным многостворчатым клапаном и, в зависимости от положения приводного воздушного многостворчатого клапана, контур теплоносителя с хладагентом или пластинчатый рекуперативный теплообменник и контур теплоносителя с хладагентом, камера вытяжного вентилятора и камера шумопоглощения.
Для повышения качества воздуха, определяющего в значительной степени условия комфортности в объекте обслуживания, центральная станция содержит камеру ионизации, расположенную по ходу приточного наружного воздуха в камере теплообмена между контуром теплоносителя с антифризом и камерой коллектором.
Целесообразно, чтобы камера ионизации содержала диэлектрическую пластину с игольчатыми коронарными электродами, подключенными к источнику высокого напряжения.
Для повышения удобства обслуживания центральная станция содержит камеру управления, размещенную в камере теплообмена.
Для повышения надежности работы центральная станция содержит камеру фильтрования вытяжного воздуха, установленную по его ходу между средством для измерения расхода вытяжного воздуха и камерой шумопоглощения.
Для очистки приточного наружного воздуха при одновременном повышении удобства и технологичности монтажа и обслуживания каждая камера фильтрования содержит, по меньшей мере, один фильтр для очистки приточного наружного воздуха, выполненный в виде мембраны прямоугольного поперечного сечения из влагоустойчивого упруго-деформируемого пористого материала, расположенной с перекрытием периметра соответствующей камеры под углом α к направлению потока воздуха.
Для более эффективного шумопоглощения наружная поверхность центральной станции и внутренние поверхности камер выполнены с покрытием из слоя материала со звукопоглощающими и теплоизоляционными свойствами, например, пористого каучука.
Для повышения удобства и технологичности монтажа и обслуживания камеры центральной станции по ходу приточного наружного и вытяжного воздуха выполнены в виде полых коробов, связанных между собой, например, посредством эластичных соединительных фланцев.
Для снижения габаритных размеров системы в целом размещенные в камере теплообмена пластинчатый рекуперативный теплообменник, контуры теплоносителей многоконтурного теплообменника, камера ионизации и камера управления разделены между собой посредством эластичных и/или жестких воздухонепроницаемых диафрагм с образованием соответствующих секций.
Для предотвращения шумообразования камеры приточного и вытяжного вентиляторов оборудованы радиальными вентиляторами, закрепленными на валах соответствующих приводов, например, электродвигателей, при этом приводы смонтированы внутри упомянутых камер посредством независимых подвесок, выполненных с возможностью исключения вибрационных и резонансных колебаний при работе.
Для повышения эффективности теплообмена пластинчатый рекуперативный теплообменник выполнен из пластин, например, из алюминия, смонтированных между собой с образованием перекрестных приточных и вытяжных каналов с возможностью стабильного пропуска воздуха в широком диапазоне давлений и исключения смешивания приточного наружного и вытяжного воздуха между собой, при этом плоские поверхности пластин содержат выступающие точечные перемычки, выполненные из влагостойкого эластичного материала, например, силикона, которые образуют в приточных и вытяжных каналах между пластинами хаотичные препятствия.
Для обеспечения естественного отекания конденсата в устройство для его утилизации пластинчатый рекуперативный теплообменник установлен в камере теплообмена под небольшим углом к ее основанию.
Для более эффективного шумопоглощения при обеспечении возможности стабильного пропуска воздуха в широком диапазоне давлений система содержит, по меньшей мере, четыре камеры шумопоглощения, которые содержат, по меньшей мере, три пластины, выполненные из листового плотного влагоустойчивого материала, например, из двухсторонне ламинированной древесно-стружечной или целлюлозной плиты, с покрытием с обеих сторон слоем из эластичного материала со звукопоглощающими и/или
1
теплоизоляционными свойствами, например, пористого каучука, при этом пластины закреплены со смещением друг относительно друга на противоположных стенках камер с образованием зазоров δ между смежными поверхностями пластин и δ между их свободными сторонами и ближними к ним стенками камер.
Для повышения энергетической эффективности системы контур теплоносителя с жидкостью посредством циркуляционного трубопровода соединен по теплообмену с центральной или автономной системой отопления, расположенной в объекте обслуживания, и оборудован, например, гидравлическим управляемым вентилем, контур теплоносителя с антифризом содержит, например, теплообменную воздушно-жидкостную батарею, расширительный бачок с тахогенератором и гидравлический циркулярный насос, а контур теплоносителя с хладагентом выполнен, например, в виде теплового насоса и содержит теплообменник хладагент-воздух и компрессор, при этом контур теплоносителя с жидкостью связан с контуром теплоносителя с антифризом посредством пластинчатого теплообменника жидкость-жидкость, а контур теплоносителя с антифризом связан с контуром теплоносителя с хладагентом через пластинчатый теплообменник жидкость-хладагент.
Для повышения энергетической эффективности системы датчики контроля температуры приточного наружного и вытяжного воздуха расположены перед вытяжным воздуховодом из объекта обслуживания, в камерах приточного и вытяжного вентиляторов, на выходе приточного наружного воздуха из пластинчатого рекуперативного теплообменника, на входах и выходах контуров многоконтурного теплообменника, перед и после запорно-регулирующих средств соответственно по ходу приточного наружного и вытяжного воздуха.
Для повышения удобства обслуживания запорно-регулирующие средства выполнены в виде гравитационных обратных воздушных клапанов, установленных соответственно перед приточным и после вытяжного воздуховодов из объекта обслуживания.
Для повышения удобства и технологичности монтажа и обслуживания устройство для утилизации конденсата выполнено в виде двух конденсатосборников, связанных между собой по принципу сообщающихся сосудов, водяного фильтра, камерного гидравлического насоса с обратным клапаном и трубопровода для выхода в канализационную систему, при этом один конденсатосборник расположен под пластинчатым рекуперативным теплообменником и контуром теплоносителя с хладагентом, а второй под контуром теплоносителя с антифризом многоконтурного теплообменника.
Целесообразно, чтобы устройство для утилизации конденсата содержало устройство для предотвращения льдообразования, снабженное электронагревателем и датчиком контроля льдообразования.
Для повышения энергетической эффективности системы средства для измерения расхода приточного наружного и вытяжного воздуха выполнены в виде тахогенераторов, расположенных на выходе приточного наружного воздуха после камеры шумопоглощения и на входе вытяжного воздуха перед камерой шумопоглощения.
Для повышения удобства и технологичности обслуживания система управления содержит пульт управления, включающий дисплей, кнопочную клавиатуру и логический контроллер, связанный с указанным пультом дистанционный пульт управления с клавиатурой, а также силовой шкаф с исполнительными органами, при этом логический контроллер связан с датчиками контроля температуры приточного наружного и вытяжного воздуха, датчиками контроля температуры теплоносителей многоконтурного теплообменника, тахогенераторами, датчиком контроля льдообразования и игольчатыми коронарными электродами камеры ионизации, а через исполнительные органы силового шкафа с приводами приточного и вытяжного вентиляторов, приводом воздушного многостворчатого клапана, гидравлическим управляемым вентилем контура теплоносителя с жидкостью, гидравлическим циркулярным насосом контура теплоносителя с антифризом, компрессором контура теплоносителя с хладагентом, камерным гидравлическим насосом и электронагревателем устройства для утилизации конденсата.
Логический контроллер и шкаф с силовыми исполнительными органами расположены в камере управления, а дистанционный пульт управления размещен в объекте обслуживания.
Совокупность общих и отличительных существенных признаков заявляемой полезной модели позволяет реализовать в системе вентиляции и кондиционирования воздуха высокую энергетическую эффективность, в том числе за счет выполнения средств для подвода и передачи дополнительной тепловой или охлаждающей энергии в приточный наружный воздух в виде многоконтурного теплообменника, который включает последовательно связанные по теплообмену контур теплоносителя с жидкостью, связанный с источниками энергии, размещенными в объекте обслуживания, и работающий в реверсивном режиме нагрева или охлаждения, контур теплоносителя с антифризом и контур теплоносителя с хладагентом. При этом за счет введения камер шумопоглощения, выполнения наружной поверхности центральной станции и внутренних поверхностей камер с покрытием слоем материала со звукопоглощающими и
теплоизоляционными свойствами, а также крепления приводов приточного и вытяжного вентиляторов посредством независимых подвесок, выполненных с возможностью исключения вибрационных и резонансных колебаний, обеспечивается существенное снижение уровня шума при работе системы, что позволяет размещать ее в непосредственной близости от объекта обслуживания и за счет этого дополнительно сократить затраты, связанные с прокладкой и подключением воздуховодов и трубопроводов, а также их последующим обслуживанием в эксплуатации. Размещение в одной камере теплообмена пластинчатого рекуперативный теплообменника, трех контуров теплообмена многоконтурного теплообменника, камеры ионизации и камеры управления, разделенных между собой, например, посредством эластичных и/или жестких воздухонепроницаемых диафрагм с образованием соответствующих секций, и установка в этой камере устройства для утилизации конденсата позволяют обеспечить небольшие габаритные размеры и компактность центральной станции, удобство и технологичность ее монтажа и обслуживания, а также повышенную эксплуатационную надежность.
Оснащение камер со средствами обработки приточного наружного и вытяжного воздуха датчиками контроля температуры воздуха и теплоносителей, тахогенераторами и датчиком контроля льдообразования, и их связь посредством пульта управления и силового шкафа с приводами приточного и вытяжного вентиляторов, приводом воздушного многостворчатого клапана, игольчатыми коронарными электродами камеры ионизации, гидравлическим управляемым вентилем контура теплоносителя с жидкостью, гидравлическим циркулярным насосом  контура теплоносителя с антифризом, компрессором контура теплоносителя с хладагентом, камерным гидравлическим насосом и электронагревателем устройства для  утилизации конденсата позволяют осуществлять регулирование направления хода, расхода и температуры приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания как в автоматическом так и полуавтоматическом режимах, что, соответственно, также повышает как энергетическую эффективность системы, так и удобство ее обслуживания.
Сущность полезной модели поясняется представленными фигурами чертежа: на фиг.1 показана принципиальная схема системы вентиляции и кондиционирования воздуха; на фиг.2 - принципиальная схема многоконтурного теплообменника; на фиг.3 - принципиальная схема устройства для утилизации конденсата; на фиг.4 - схема камеры шумопоглощения; на фиг.5 - схема камеры фильтрования; на фиг.6 - схема камеры приточного вентилятора; фиг.7 - принципиальная схема системы управления.
Система вентиляции и кондиционирования воздуха содержит (фиг.1) приточные 1, 2 и вытяжные 3, 4 воздуховоды для подачи соответственно приточного наружного А и отвода вытяжного В воздуха, центральную станцию 5, соединенную посредством указанных воздуховодов 2 и 3 с объектом обслуживания 6, а воздуховодов 1 и 4 с атмосферой 7.
Центральная станция 5 по ходу приточного наружного воздуха А содержит последовательно связанные камеру шумопоглощения 8, камеру фильтрования 9 приточного наружного воздуха, камеру приточного вентилятора 10, камеру теплообмена 11 с пластинчатым рекуперативным теплообменником 12, контуром теплоносителя с антифризом 13 многоконтурного теплообменника и камерой ионизации 14, камеру коллектор 15 и камеру шумопоглощения 16, связанную с приточным 2 воздуховодом через средство для измерения расхода приточного наружного воздуха, выполненное в виде тахогенератора 17, и гравитационный обратный воздушный клапан 18.
Центральная станция 5 по ходу вытяжного В воздуха из объекта обслуживания 6 содержит гравитационный обратный воздушный клапан 19, средство для измерения расхода вытяжного воздуха, выполненное в виде тахогенератора 20, камеру шумопоглощения 21, камеру коллектор 22 с приводным воздушным многостворчатым клапаном 23, контур теплоносителя с хладагентом 24 многоконтурного теплообменника или пластинчатый рекуперативный теплообменник 12 и упомянутый контур 24 в зависимости от положения воздушного многостворчатого клапана 23, камеру вытяжного вентилятора 25 и камеру шумопоглощения 26, связанную с атмосферой 7 через вытяжной воздуховод 4. При повышенной запыленности воздуха в объекте обслуживания 6 центральная станция 5 оборудуется дополнительной камерой фильтрования 27, которая устанавливается по ходу вытяжного В воздуха между тахогенератором 20 и камерой шумопоглощения 21.
Наружная поверхность центральной станции 5 и внутренние поверхности камер покрыты слоем материала (не показан) со звукопоглощающими и теплоизоляционными свойствами, например, пористым каучуком, а камеры по ходу приточного наружного А и вытяжного В воздуха выполнены в виде полых коробов, связанных между собой эластичными соединительными фланцами 28.
Камеры шумопоглощения 8, 16, 21 и 26 содержат (фиг.1, 4) по три пластины 29, выполненные из плотного влагоустойчивого материала, например, из двухсторонне ламинированной древесно-стружечной или целлюлозной плиты толщиной от 3 до 5 мм, покрытых с обеих сторон слоем эластичного материала со звукопоглощающими и теплоизоляционными свойствами, например, пористым каучуком. Пластины закреплены
1
1
со смещением друг относительно друга на противоположных стенках соответствующих камер с образованием зазора δ между смежными поверхностями пластин 29 и зазора δ между их свободными сторонами и ближними к ним стенками камер, обеспечивающими возможность стабильного пропуска воздуха в широком диапазоне давлений. Упомянутые зазоры δ и δ могут быть равны между собой.
Камеры фильтрования 9 и 27 оборудованы (фиг.1, 5) пластинчатыми фильтрами 30 для механической очистки воздуха, каждый из которых выполнен из влагоустойчивого упруго-деформируемого пористого материала в виде мембраны прямоугольного поперечного сечения, расположенной с перекрытием периметра камеры под углом α к направлению потока приточного наружного воздуха А. Величина угла α составляет 15°-20°.
Камеры приточного 10 и вытяжного 25 вентиляторов (фиг.1, 6) оборудованы радиальными вентиляторами 31, закрепленными на валах соответствующих электродвигателей 32, которые смонтированы внутри упомянутых камер 10 и 25 посредством независимых подвесок 33, выполненных с возможностью исключения вибрационных и резонансных колебаний при работе.
Камера теплообмена 11 (фиг.1, 2) содержит пластинчатый рекуперативный теплообменник 12 и многоконтурный теплообменник, который включает последовательно связанные по теплообмену контур теплоносителя с жидкостью 34, контур теплоносителя с антифризом 13 и контур теплоносителя с хладагентом 24. В этой же камере теплообмена 11 расположены камера ионизации 14, камера управления 35 и устройство для утилизации конденсата 36.
Пластинчатый рекуперативный теплообменник 12 выполнен из пластин (не показаны) толщиной 0,5 мм, например, из алюминия марки АМЦН-2, смонтированных между собой с образованием перекрестных каналов (не показаны) для стабильного пропуска приточного наружного и вытяжного воздуха в широком диапазоне давлений и исключения смешивания их потоков между собой. Плоские поверхности пластин содержат выступающие точечные перемычки (не показаны), выполненные из влагостойкого эластичного материала, например, силикона, которые образуют в каналах между пластинами хаотичные препятствия. Пластинчатый рекуперативный теплообменник 12 установлен в камере теплообмена 11 под небольшим углом к ее основанию для обеспечения естественного отекания конденсата в устройство для его утилизации 36.
Многоконтурный теплообменник (фиг.2) содержит три контура теплоносителей, связанных между собой по теплообмену посредством пластинчатых теплообменников
жидкость-жидкость G и жидкость-хладагент F-G. Контур теплоносителя с жидкостью 34 содержит входной 37 и выходной 38 патрубки циркуляционного трубопровода, которые через управляющий гидравлический вентиль 39 соединены с центральной или автономной системой отопления (не показана) в объекте обслуживания 6. Контур теплоносителя с антифризом 13 состоит из теплообменной воздушно-жидкостной батареи 40, выполненной из медных трубок с алюминиевым оребрением (не показаны) и расположенных далее по ходу жидкостного теплоносителя расширительного бачка 41 с тахогенератором 42, гидравлического циркулярного насоса 43 и двух последовательно соединенных выводов теплообменников G и F-G. Контур теплоносителя с хладагентом 24 выполнен в виде теплового насоса и содержит теплообменник хладагент-воздух 44 и компрессор 45. В качестве хладагента в указанном контуре 24 используется фреон. Воздушно-жидкостная батарея 40 контура теплоносителя с антифризом 13 связана по теплообмену с теплообменником жидкость-жидкость G контура теплоносителя с жидкостью 34 и теплообменником жидкость-хладагент F-G контура теплоносителя с хладагентом 24. При этом, контур теплоносителя с жидкостью 34 выполнен с возможностью работы в реверсивном температурном режиме, т.е. как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения.
Устройство для утилизации конденсата 36 (фиг.3) содержит два конденсатосборника 46 и 47, один из которых 46 смонтирован под пластинчатым рекуперативным теплообменником 12 и теплообменником хладагент-воздух 44 контура теплоносителя с хладагентом 24, а второй 47 - под воздушно-жидкостной батареей 40 контура теплоносителя с антифризом 13. Конденсатосборники 46 и 47 связаны между собой трубопроводом 48 по принципу сообщающихся сосудов. Под конденсатосборником 46 смонтированы устройство для предотвращения льдообразования с электронагревателем (не показаны) и датчик контроля льдообразования 49. Устройство для утилизации конденсата 36 оборудовано также водяным фильтром 50, камерным гидравлическим насосом 51, обратным клапаном 52 и трубопроводом 53, связанным с канализационной системой. Трубопроводы 48 и 53 выполнены с теплоизоляционным покрытием.
Камера ионизации 14 содержит диэлектрическую пластину с игольчатыми коронарными электродами (не показаны), подключенными к источнику высокого напряжения.
Расположенные в камере теплообмена 11 пластинчатый рекуперативный теплообменник 12, контуры теплоносителей 13, 24 и 34 многоконтурного теплообменника, камера ионизации 14, камера управления 35 и устройство для
утилизации конденсата 36 разделены между собой посредством эластичных и/или жестких воздухонепроницаемых диафрагм (не показаны).
1
13
Для управления режимами теплообмена в объекте обслуживания 6 система вентиляции и кондиционирования воздуха содержит (фиг.1, 2) датчики контроля температуры T-T приточного наружного и вытяжного воздуха и температуры теплоносителей в многоконтурном теплообменнике, расположенные соответственно перед вытяжным воздуховодом 3 из объекта обслуживания 6, после и перед обратными гравитационными воздушными клапанами 18 и 19, в камерах приточного 10 и вытяжного 25 вентиляторов, на выходе приточного наружного воздуха из пластинчатого рекуперативного теплообменника 12, на входном 37 и выходном 38 патрубках контура теплоносителя с жидкостью 34, на патрубках перед и после гидравлического циркулярного насоса 43 контура теплоносителя с антифризом 13 и между двумя последовательно соединенными с ним выводами теплообменников G и F-G, а также на патрубках перед и после теплообменника хладагент-воздух 44 контура теплоносителя с хладагентом 24. Циркуляция антифриза в соответствующем контуре 13 контролируется тахогенератором 42, расположенным в расширительном бачке 41.
Управление режимами теплообмена осуществляется системой управления (фиг.7), подключенной к однофазной или трехфазной сети электропитания с напряжением 220В или 380В частотой 50 Гц или 60 Гц через блок питания 54, который обеспечивает ее преобразование к рабочим напряжениям электрических схем по виду и величине электроэнергии (постоянное или переменное напряжение, амплитуда и частота тока) в допускаемых пределах по отклонениям, а также защиту от перенапряжения и других аварийных факторов. Связи блока питания 54 с объектами контроля и управления обеспечиваются соответствующей электрической схемой (не показана). Система управления содержит пульт управления 55, который включает дисплей 56, кнопочную клавиатуру 57 и логический контроллер 58, а также связанный с пультом управления 55 дистанционный пульт управления 59 с клавиатурой.
1
13
Пульт управления 55 через логический контроллер 58 связан с датчиками контроля температуры T-T, датчиком контроля льдообразования 49, тахогенераторами 17 и 20 и игольчатыми коронарными электродами камеры ионизации 14.
Объектами управления являются: электродвигатели 32 в камерах приточного 10 и вытяжного 25 вентиляторов, компрессор 44 контура теплоносителя с хладагентом 24, гидравлический насос контура теплоносителя с жидкостью 34 (не показан), гидравлический циркуляционный насос 43 контура теплоносителя с антифризом 13, камерный гидравлический насос 51 устройства для утилизации конденсата 36,
управляющий гидравлический вентиль 39 контура теплоносителя с жидкостью 34, привод (не показан) воздушного многостворчатого клапана 23 в камере коллекторе 22, электронагреватель устройства для предотвращения льдообразования (не показаны).
Управление указанными объектами может осуществляться с пультов управления 55 или 59 посредством силовых исполнительных органов в шкафу 60. Логический контроллер 58 и шкаф 60 с силовыми исполнительными органами расположены в камере управления 35, в которой за счет естественного теплообмена между приточным наружным и вытяжным воздухом поддерживается стабильный температурный режим, соответствующий режиму в объекте обслуживания 6. Дистанционный пульт управления 59 размещен в объекте обслуживания 6.
Система управления обеспечивает регулирование направления хода, расхода и температуры приточного наружного и вытяжного воздуха в центральной станции и объекте обслуживания, в том числе:
- включение силовых цепей системы;
- наладочный режим работы;
- автоматический и полуавтоматический режимы работы;
- защитные блокировки, в том числе временное отключение электродвигателя 32 в камере вытяжного вентилятора 25 на период автоматического размораживания пластинчатого рекуперативного теплообменника 12;
- аварийную остановку работы всей системы при возникновении соответствующих факторов, например, при отсутствии одной из фаз в силовой сети электропитания.
Описанная в данном примере и представленная на чертежах конструкция системы для вентиляции и кондиционирования воздуха не является единственно возможной для достижения вышеуказанного технического результата и не исключает иных вариантов ее выполнения, которые содержат совокупность конструктивных признаков, включенных в формулу полезной модели. Например, центральная станция может быть выполнена в виде модульной или секционной конструкции. Например, в камере теплообмена могут быть использованы иные типы теплообменников. Например, вентиляторы могут содержать иные приводы и иную конструкцию их крепления в камерах. Например, камеры шумопоглощения могут быть выполнены с другой конструкцией шумопоглощающих элементов. Например, система управления может содержать иные пульты и органы управления.
Работа заявляемой системы для вентиляции и кондиционирования воздуха осуществляется следующим образом.
Пример 1. В пиковый летний период нагрузки - максимальное охлаждение приточного наружного воздуха.
Система для вентиляции и кондиционирования воздуха включается с пультов управления 55 или 59 и далее работает в автоматическом или полуавтоматическом режимах для поддержания заданной комфортной температуры, например, +20°С, и воздухообмена в объекте обслуживания 6.
7
8
9
11
В контуре теплоносителя с жидкостью 34, связанным циркулярными трубопроводами 37 и 38 с соответствующим источником тепловой энергии в системе отопления объекта обслуживания 6, датчики контроля температуры Т и T автоматически определяют наличие холодного жидкого теплоносителя с температурой +15...+20°С и при его наличии полностью открывается управляющий гидравлический вентиль 39. При этом через теплообменник G происходит теплообмен между холодным жидким теплоносителем контура теплоносителя с жидкостью 34 и антифризом контура теплоносителя с антифризом 13, температура которого контролируется датчиками Т-Т, а через теплообменник F-G - между антифризом упомянутого контура 13 и хладагентом контура теплоносителя с хладагентом 24, который работает в автономном режиме с возможностью температурного реверса.
4
6
Приточный наружный воздух А с температурой, например, +40°С через приточный воздуховод 1 поступает на центральную станцию 5, где последовательно проходит через камеру шумопоглощения 8, камеру фильтрования 9, камеру приточного вентилятора 10 с замером температуры датчиком Т, камеру теплообмена 11 с пластинчатым рекуперативным теплообменником 12, на выходе из которого температура воздуха, измеряемая датчиком Т, понижается примерно до +30...+33°С, а затем дополнительно снижается до +20°С после прохождения через теплообменную воздушно-жидкостную батарею 40 контура теплоносителя с антифризом 13 за счет раздельной или совместной работы теплообменников G и F-G в контурах теплоносителя с хладагентом 24 и теплоносителя с жидкостью 34. Далее охлажденный приточный наружный воздух последовательно проходит камеру ионизации 14, камеру коллектор 15, камеру шумопоглощения 16, тахогенератор 17 и гравитационный обратный воздушный клапан 18, связанный с объектом обслуживания 6 приточным воздуховодом 2.
Вытяжной воздух В из объекта обслуживания 6 с температурой +20...+22°С поступает через воздуховод 3 на центральную станцию 5, где последовательно проходит гравитационный обратный воздушный клапан 19, тахогенератор 20, камеру шумопоглощения 21, камеру коллектор 22, из которой при закрытом положении воздушного многостворчатого клапана 23 направляется в пластинчатый рекуперативный
теплообменник 12 и после него на теплообменник хладагент-воздух 44 контура теплоносителя с хладагентом 24, на выходе из которого, в зависимости от совместной или раздельной работы теплообменников G и F-G в контурах теплоносителя с хладагентом 24 и теплоносителя с жидкостью 34, нагревается до +35...+43°С. Далее вытяжной воздух через камеру вытяжного вентилятора 25 и камеру шумопоглощения 26 поступает в вытяжной воздуховод 4, откуда утилизируется в атмосферу 7.
7
8
12
13
При отсутствии холодного жидкого теплоносителя в контуре теплоносителя с жидкостью 34 управляющий гидравлический вентиль 39 находится в приоткрытом положении для исключения воздушных пробок и гидравлических ударов. В этом случае по показаниям датчиков контроля температуры Т и T, расположенных в данном контуре, и датчиков Т и Т, установленных в контуре теплоносителя с хладагентом 24, включается компрессор 45 и технологическое повышение температуры вытяжного воздуха осуществляется в теплообменнике хладагент-воздух 44. Понижение температуры приточного наружного воздуха до необходимой величины достигается путем теплообмена с контура теплоносителя с хладагентом 24 на контур теплоносителя с антифризом 13 через теплообменник F-G.
1
5
Интенсивность воздухообмена в объекте обслуживания 6 регулируется по показаниям тахогенераторов 17 и 20 и разнице температур, фиксируемых датчиками контроля температуры T и Т соответственно в объекте обслуживания 6 и в камере вытяжного вентилятора 25.
Влага, образовавшаяся в результате теплообмена на пластинчатом рекуперативном теплообменнике 12 и теплообменнике хладагент-воздух 44 контура теплоносителя с хладагентом 24, а также на теплообменной воздушно-жидкостной батарее 40 контура теплоносителя с жидкостью 13 естественным путем поступает в конденсатосборники 46 и 47, связанные между собой трубопроводом 48, откуда с помощью камерного гидравлического насоса 51 через водяной фильтр 50 и обратный клапан 52 по трубопроводу 53 выводится в канализационную систему. Камерный гидравлический насос 51 работает в импульсном режиме, что предотвращает его перегревание.
Пример 2. В пиковый зимний период нагрузки - максимальный подогрев приточного наружного воздуха.
Для поддержания заданной комфортной температуры, например, +20°С, и воздухообмена в объекте обслуживания 6 при температуре приточного наружного воздуха А, равной -40°С, многоконтурный теплообменник работает в реверсивном режиме, используя тепло в системе отопления объекта обслуживания 6. В камере коллекторе 22 воздушный многостворчатый клапан 23 находится в закрытом положении. Ход
приточного наружного А и вытяжного В воздуха на центральной станции 5 аналогичен их ходу при пиковой летней нагрузке.
12
Для предотвращения льдообразования в конденсатосборниках 46 и 47 по команде датчика контроля льдообразования 49 периодически включается электронагреватель в устройстве для утилизации конденсата 36. Кроме этого, в пиковые периоды отрицательных температур в систему управления вводится ограничение на использование компрессора 45 контура теплоносителя с хладагентом 24, контролируемое датчиком температуры Т и дополнительным датчиком (не показан), который может устанавливаться на выходе вытяжного воздуха из теплообменника хладагент-воздух 44 в этом контуре.
Пример 3. В переходные весенний и осенний периоды, когда температуры приточного наружного А и вытяжного В воздуха близки, теплопередача между их потоками на центральной станции 5 производится без участия пластинчатого рекуперативного теплообменника 12. Воздушный многостворчатый клапан 23 в камере коллекторе 22 находится в открытом положении и основной поток вытяжного воздуха поступает через теплообменник хладагент-воздух 44 контура теплоносителя с хладагентом 24. Ход приточного наружного А и вытяжного В воздуха через остальные камеры центральной станции 5 аналогичен их ходу, рассмотренному в примере 1.
2
3
Предлагаемая конструкция системы для вентиляции и кондиционирования воздуха обладает высокой энергетической эффективностью и обеспечивает существенное снижение уровня шума в процессе работы при небольших габаритных размерах центральной станции и системы в целом. Опытно-промышленная эксплуатация предлагаемой конструкции показала, что при габаритных размерах центральной станции не более 2,25×2,3×1,9 м она обеспечивает эффективный воздухообмен и высокий уровень комфорта в энергонапряженном объекте обслуживания, в частности, в косметическом салоне площадью около 200 м, который содержит несколько помещений и расположен в жилом здании. Центральная станция расположена в обособленном помещении в непосредственной близости к объекту обслуживания без оборудования его специальной шумоизоляцией, что позволило сократить затраты на прокладку воздуховодов и трубопроводов. Воздухопроизводительность системы составляет до 3000-3500 м/час как для приточного наружного воздуха, так и для вытяжного воздуха при потребляемой мощности приводов приточного и вытяжного вентиляторов в интервале 350...700 Вт, что в 2-3 раза ниже их номинальной мощности. Результаты эксплуатации одновременно подтвердили удобство и технологичность монтажа и обслуживания системы, а также ее повышенную эксплуатационную надежность.