УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ НАГРЕВА НАРУЖНОГО ВОЗДУХА
DEVICE FOR INTENSIFICATION OF EXTERNAL AIR HEATING

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах вентиляции с подачей холодного воздуха непосредственно в помещение через вентиляционные проемы.
Известно устройство для смешивания подогретого и холодного воздуха, включающее короб с отверстиями, боковые стенки которого выполнены с направляющими пластинами, между ними вмонтированы насадки, прикрепленные к днищу короба под каждым из отверстий [RU 290154 А1, МПК6 F24F 13/04, опубл. 01.01.1971].
Наиболее близким аналогом является устройство для смешивания подогретого и холодного воздуха, где к нижним частям пластин и насадок прикреплена планка, а в плоскости, перпендикулярной к планке и проходящей через выходные отверстия насадок, установлены поворотные створки, одни из которых размещены в выходных отверстиях насадок, а другие - между ними [RU 688786 А2, МПК5 F24F 13/03, опубл. 30.09.1979].
Недостатком аналога и прототипа является необходимость подключения подводящих воздуховодов горячего и холодного воздуха. В представленных установках происходит сужение сечения подводящих воздуховодов, как следствие, - повышенные аэродинамические сопротивления. Отсутствует возможность изменить направление движения смешанного потока воздуха.
Задачей изобретения является обеспечение наиболее полного смешения холодного наружного и горячего воздуха из тепловентилятора и, как следствие, повышение интенсификации нагрева наружного воздуха.
Применение данного изобретения позволит получить следующий технический результат: работа котла с расчетным КПД, энергоэффективная работа системы вентиляции котельной, отсутствие перегрева верхней части помещения, исключение возможности замораживания оборудования на отметке у пола котельной, снижение эксплуатационных затрат системы вентиляции.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для интенсификации нагрева наружного воздуха имеет пространственную конструкцию, которая состоит из шпилек для подключения устройства к приточному проему или КВУ петлей крепления устройства в пространстве, разделительных пластин для рекуперативного теплообмена и разделения потоков горячего и холодного воздуха на слои, где разделительные пластины ориентированы горизонтально с веерным раскрытием вверх, предусмотрены направляющие жалюзи, штуцер отвода конденсата.
Использование данного изобретения имеет ряд преимуществ:
1. Нет необходимости в применении подводящих воздуховодов, хотя изобретение можно использовать и с подводящими воздуховодами.
2. За счет веерной компоновки разделительных пластин при минимальных габаритах не происходит снижение площади поперечного сечения приточного отверстия. Также компоновка аппарата не уменьшает поперечное сечение потока горячего воздуха.
3. Более высокая площадь рекуперативного теплообмена.
4. Возможность изменения направления суммарного потока воздуха в пределах от 0 до 90°.
5. Возможность сбора и отвода конденсата.
6. Благодаря организации потоков воздуха параллельно разделяющим пластинам минимизированы аэродинамические сопротивления.
На фиг. 1 показан вариант применения устройства для установки в системе вентиляции блочных автоматизированных котельных.
На фиг. 2 показан общий вид устройства.
На фиг. 3 показаны сечения, поясняющие принцип работы изобретения с указанием воздушных потоков, их направлений и зон рабочего объема изобретения.
Изобретение направлено на повышение эффективности систем воздушного отопления блочных автоматизированных котельных. В такие помещения воздух поступает через вентиляционные проемы в стене 2 под действием разрежения, создаваемого дутьевой горелкой, без предварительного подогрева со скоростью 1-1,5 м/с и отрицательной температурой. Изобретение монтируется с внутренней стороны помещения на клапан вентиляционный утепленный (КВУ) 3, установленный на вентиляционном проеме. Основная идея, на которой основано изобретение, заключается в том, чтобы разделить суммарный поток на чередующиеся слои горячего и холодного воздуха, тем самым смешав их. Поступающий воздух разделяется металлическими перегородками 4 на две зоны: в первой зоне движется только горячий воздух от тепловентилятора 1, во второй зоне движется и горячий, и холодный воздух. Наружный воздух, пройдя КВУ 3, попадает в устройство для интенсификации нагрева наружного воздуха, где общий поток, разделяясь перегородками 4 на горизонтальные слои, попадает только во вторую зону. Тепловентилятор 1, работая по принципу тепловой завесы, создает поток горячего воздуха, направленный перпендикулярно слоям холодного воздуха. Горячий воздух от вентилятора подается как в первую, так и во вторую зоны.
Принцип движения воздуха во второй зоне аналогичен принципу работы системы воздушного отопления на основе тепловентиляторов, когда из-за скорости движения и разности плотностей потоки перемешиваются частично в зоне контакта и изменяют свое направление. Тем самым холодный поток выходит с противоположной стороны от вентилятора, где подхватывается горячим воздухом из первой зоны. После устройства общий поток разделен на горизонтальные слои горячего и холодного воздуха, которые быстро перемешиваются.
Металлические разделительные перегородки 4 не только разделяют потоки, но и работают как стенки рекуператора, способствуя дополнительному нагреву холодного воздуха. Расположение слоев выбрано таким образом, чтобы суммарный поток был разделен на чередующиеся слои горячего и холодного воздуха. При этом нижним слоем выбирается слой только горячего воздуха во избежание попадания холодного воздуха, обладающего большей плотностью, в нижнюю часть помещения. Так как устройство предназначено для использования в помещениях с явными избытками теплоты, где наиболее нагретой является верхняя часть помещения, форма перегородок предусмотрена веерная с раскрытием вверх. Такая форма позволит направить поток поступающего воздуха в зону с теплоизбытками и ассимилировать их, что отвечает принципам энергосбережения и актуально в режимах работы с выключенными тепловентиляторами. Устройство занимает минимальные габариты, при этом не требуя увеличения площади поперечного сечения приточного отверстия и не уменьшая его. Малые углы наклона металлических перегородок 4 и движение воздуха параллельно перегородкам минимизируют аэродинамические сопротивления. Для присоединения конструкции к приточному отверстию предусмотрены шпильки 5 с гайками, а для крепления короба предусмотрены крепежные петли 6. Конструкция имеет большой диапазон расходов и температур, в которых изобретение может быть применено. Угол наклона и площадь сечения первой и второй зон может меняться в конструкциях изобретения в зависимости от требуемых параметров работы установки. Поток воздуха в первой зоне не изменяет направление. Поэтому для того, чтобы максимально использовать тепло от тепловентилятора 1, повысить качество смешения воздуха и исключить попадание холодного воздуха в нижнюю часть помещения, предусмотрены металлические направляющие жалюзи 7, которые выставляются по направлению общего потока. Тем самым слои первой зоны также движутся по направлению общего потока.
В конструкции изобретения предусмотрен штуцер для отвода конденсата 8.
При малых значениях расхода или при необходимости направить поток по оси приточного отверстия возможно предусмотреть заглушку на стенку, противоположную тепловентилятору 1, взамен металлических направляющих жалюзи 7, которые направляют поток первой зоны по направлению общего потока смешанного воздуха. Угол α, фиг. 3, определяется по следующей формуле:
где α - угол отклонения суммарного потока от направления движения горячего воздуха;
г.в.
3
L - объемный расход горячего воздуха во второй зоне, м/с;
х.в.
3
L - объемный расход холодного воздуха во второй зоне, м/с;
г.в.
3
ρ - плотность горячего воздуха, кг/м;
х.в.
3
ρ - плотность холодного воздуха, кг/м.
Площадь второй зоны, обдуваемой тепловентилятором, должна находиться с площадью приточного отверстия в следующем соотношении:
где α - желаемый угол отклонения суммарного потока от направления движения горячего воздуха,
г.в.
υ - скорость горячего воздуха во второй зоне, м/с;
х.в.
υ - скорость холодного воздуха во второй зоне, м/с;
2
2
S - площадь второй зоны, обдуваемой тепловентилятором, м;
пр
2
S - площадь приточного отверстия, м.
Тепловая мощность тепловентилятора рассчитывается по формуле:
к
н.в.
вн.в
Q=cG(t-t)
к
где Q - тепловая мощность, необходимая на нагрев воздуха, кВт;
c - теплоемкость воздуха, кДж/кг°C;
н.в.
t - расчетная температура наружного воздуха, °C;
вн.в.
t - расчетная температура внутреннего воздуха, °C.
Конструкция изобретения универсальна и может быть использована в различных вариантах установки тепловентилятора и различных помещениях по назначению.
Данная система проста в эксплуатации, безопасна, надежна и требует низких капитальных и эксплуатационных затрат. При температуре использования изобретения до минус 50°C нет необходимости в установке предварительного подогрева электрокалорифером.