Система гибридной реверсивной вентиляции
HYBRID REVERSE VENTILATION SYSTEM

Изобретение относится к системам вентиляции административных здании.
Из уровня техники известны различные системы вентиляции.
Например, известно техническое решение, описанное в патенте РФ на изобретение №2277205. В нем описано приточно-вытяжное устройство, включающее два вентилятора, тепловой аккумулятор и слой сорбента.
Недостатком данного технического решения является изменяющаяся во времени температура воздуха в приточной струе и формирование ярко выраженного струйного течения в обслуживаемой зоне помещения, что может приводить к нарушению санитарно-гигиенических требований. Также данное техническое решение не позволяет охлаждать приточный воздух и не использует природные силы для создания циркуляции.
Другим аналогом предлагаемого технического решения является установка для вентиляции помещений, описанная в авторском свидетельстве №628385. Данная установка включает реверсивный вентилятор и регенеративный теплообменник, помещаемый в проеме стены, на наружной стороне которой установлен диффузор с выполненным в нем окном, в котором размещен вентилятор.
Недостатком данной системы является постоянное потребление электрической энергии для работы вентилятора и невозможность охлаждения приточного воздуха летом.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению (прототипом) является вентиляционное устройство Vitovent 100-D описанное на сайте производителя вентиляционного оборудования Viessman [https://arkodan.com/kondicionirovaniya-i-ventiljacija/vitovent-100-d]. Данное устройство включает теплоаккумулирующую насадку из пористого материала, вентилятор и шумопоглотитель, расположенные последовательно. При совместном применении нескольких таких устройств полученная система может рассматриваться как централизованное решение для вентиляции административных зданий, использующих обращение направления (реверсирование) воздушных потоков.
Недостатком данной системы является невозможность охлаждения воздуха, постоянное изменение температуры в струе, что чревато нарушением санитарно-гигиенических требований, а также задержка значительного объема отработанного воздуха в системе, возникающая вследствие частой смены направления движения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение является создание системы гибридной реверсивной вентиляции, обеспечивающей эффективный воздухообмен в обслуживаемых помещениях при одновременной экономии энергоресурсов и снижении капитальных затрат на систему вентиляции.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая система включает вентиляторы и насадки из пористых материалов, содержит воздуховоды, клапаны, приточную установку, имеющую в своем составе заслонку, один или несколько фильтров, калорифер, вентилятор, шумоглушитель и охладитель, отопительные приборы, приточно-вытяжные устройства, при этом воздуховоды сделаны таким образом, что одним краем выходят на кровлю или фасад в верхней части здания, а другим своим краем заводятся в помещения; каждый из них оснащен клапаном и вентилятором вблизи выхода воздуховода на улицу, причем клапаны располагаются ближе к улице относительно вентиляторов, приточная установка подсоединяется к воздуховодам в точках, расположенных между вентиляторами и помещениями, приточно-вытяжные устройства располагаются внутри наружных ограждающих конструкций за отопительными приборами и имеют в составе насадку из пористого материала, воздушные фильтры, ветроотбойные щитки, регулирующие решетки и датчики температуры с регулятором прямого действия, причем насадка из пористого материала воспринимает теплоту отопительных приборов и передает ее приточному воздуху, воздушный фильтр перекрывает собою сечение насадки из пористого материала, обращенное к отопительному прибору, ветроотбойный щиток закрывает насадку из пористого материала снаружи, оставляя при этом проем в нижней части приточно-вытяжного устройства, который перекрывается регулирующей решеткой, датчик температуры с регулятором прямого действия соединен с регулирующей решеткой и располагается по центру приточно-вытяжного устройства со стороны, обращенной к отопительному прибору.
Данная система вентиляции максимально использует перепад естественно возникающих давлений и подключает искусственную тягу только при недостатке воздухообмена, что способствует снижению затрат на электроэнергию. При этом в любой период года температура приточного воздуха и сам воздухообмен соответствуют нормируемым значениям благодаря устройствам для нагрева (в холодный период) и охлаждения (в теплый период), встроенным в воздушный тракт системы.
Предлагаемое техническое решение поясняется Фиг. 1-3, где
Фиг. 1 - естественный режим работы системы.
Фиг. 2 - реверсивный режим работы системы.
Фиг. 3 - конструкция приточно-вытяжного устройства.
На данных фигурах обозначены:
1 - воздуховоды,
2 - приточная установка,
3 - приточно-вытяжные устройства,
4 - отопительные приборы,
5 - вентиляторы,
6 - клапаны,
7 - воздушный фильтр,
8 - насадка из пористого материала,
9 - ветроотбойный щиток,
10 - регулирующая решетка,
11 - датчик температуры с регулятором прямого действия.
Предложенная система вентиляции состоит из воздуховодов (1), по которым перемещается, в зависимости от режима работы системы, приточный или вытяжной воздух; приточной установки (2), обрабатывающей и подающей воздух в воздуховоды в реверсивном режиме работы, данная установка подбирается по каталогам на расход воздуха, требуемый для подачи во все обслуживаемые помещения здания суммарно, при этом приточная установка имеет в своем составе заслонку, один или несколько фильтров, калорифер, вентилятор и шумоглушитель. Также в нее опционально может быть добавлен охладитель приточно-вытяжных устройств (3), посредством которых воздух подается в помещения и удаляется из них соответственно в естественном и реверсивном режимах работы; отопительных приборов (4), выполняющих, помимо традиционной функции, также передачу теплоты для нагрева приточного воздуха в естественном режиме работы; вентиляторов (5), активируемых автоматически при нехватке естественных сил для поддержания нормативных величин воздухообмена в помещениях; клапанов (6), отключающих от воздушного тракта системы те воздуховоды, которые не должны участвовать в циркуляции воздуха в конкретных режимах работы; воздушных фильтров (7), очищающих приточный и вытяжной воздух; насадок из пористого материала (8), воспринимающих теплоту от отопительных приборов и передающие ее приточному воздуху, а также выполняющих функции воздухораспределителей, ветроотбойные щитки (9), защищающие приточно-вытяжные устройства (3) от колебаний ветрового давления; регулирующие решетки (10), выполняющие функцию регулирования расхода воздуха и управляемые датчиками температуры с регулятором прямого действия (11), воспринимающим температуру приточного воздуха в естественном режиме работы системы.
В качестве пористого материала можно рассматривать также регулярные или нерегулярные засыпки из различных объектов произвольной формы, позволяющих создать однородную пористость по всему объему насадки. В качестве примера уместно использовать засыпки из металлических колец Рашига, засыпки из металлических сфер, цилиндров; материалы со сквозными порами, полученные спеканием металлических порошков.
Предложенная система вентиляции работает следующим образом: в естественном режиме работы, который имеет место в то время года, когда температурный напор достаточен для создания нормативных расходов воздуха по помещениям, воздух поступает в помещения через приточно-вытяжные устройства (3).
При этом его скорость внутри насадки из пористого материала (8) не превышает 0,2 м/с.
Теплота, отдаваемая отопительным прибором (4), частично передается в насадку из пористого материала (8) и движется по ней в сторону улицы.
При этом она постепенно ассимилируется потоком приточного воздуха, который подогревается и попадает в помещение с допустимой температурой.
Также частичный догрев воздуха происходит при прохождении его вблизи отопительного прибора (4).
Большая площадь, которую устройство занимает в стене и механизм формирования микроструй при фильтрации через насадку из пористого материала (8), создает равномерный низкоскоростной поток приточного воздуха на входе в обслуживаемую зону. При этом для равномерного прогрева воздуха по всей площади приточно-вытяжного устройства (3) оно полностью перекрывается отопительным прибором (4).
После ассимиляции вредностей, воздух перемещается в воздуховоды (1) и по ним выбрасывается на улицу при открытых клапанах (6).
Вентиляторы (5) активируются в случае, если температурный напор недостаточен для создания нормативных расходов воздуха.
Подача питания на вентиляторы выполняется через реле температуры наружного воздуха или через систему диспетчеризации здания.
Ограничение расхода воздуха через приточно-вытяжное устройство (3) выполняется регулировкой степени открытия регулирующей решетки (10), закрытие которой осуществляется при недопустимом снижении температуры за отопительным прибором (4).
Эту температуру воспринимает датчик температуры с регулятором прямого действия (11), который и управляет регулирующей решеткой (10).
В реверсивном режиме работы клапаны (6) закрываются и включается приточная установка (2), которая обрабатывает воздух и подает его по воздуховодам (1) в помещения.
После ассимиляции вредностей воздух вытесняется из помещений на улицу через приточно-вытяжные устройства (3).
Перемещение воздуха происходит под действием избыточного давления, создаваемого вентилятором приточной установки (2).
В этом режиме регулирующие решетки (10) полностью открыты, вентиляторы (5) - отключены.
Фильтр (7) предохраняет помещение от запыления в естественном режиме работы и защищает приточно-вытяжное устройство (3) от пыли помещения в реверсивном режиме работы.
Ветроотбойный щиток (9) делает систему более устойчивой к колебаниям ветрового давления.
В естественном режиме система организует нормативные воздухообмены полностью за счет природных сил, а при их недостатке дополнительную тягу создают вентиляторы; в реверсивном режиме работы воздухообмены обеспечиваются приточной установкой. Смена режимов работы происходит при отключении системы отопления.
Таким образом достигается заявленный технический результат. Кроме этого система позволяет кратно уменьшить протяженность и площадь поверхности воздуховодов по сравнению с традиционными системами приточно-вытяжной вентиляции и экономит электрическую энергию, затрачиваемую на перемещение воздуха.