Способ кондиционирования воздуха для транспортного средства и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к системам кондиционирования воздуха. Сущность способа заключается в том, что охлаждение воздуха осуществляется в двух режимах: собственно кондиционирование и кондиционирование с повышенной высадкой дистиллята в условиях повышенной влажности наружного воздуха. Охлаждение воздуха осуществляют до температуры ниже точки росы. Переход с первого режима на второй производится увеличением расхода подаваемого воздуха не менее чем в два раза, отделение дистиллята осуществляют изменением направления потока охлажденного воздуха, сопровождающимся уменьшением его скорости. Устройство, реализующее указанный способ, содержит узел подачи воздуха, испаритель-теплообменник, сепаратор, поддон и влагосборник дистиллята, а также систему управления. Оно снабжено также датчиками температуры и влажности наружного воздуха, соединенными с системой управления. Сепаратор выполнен в виде пластины, одним концом закрепленной на верхней части корпуса вблизи испарителя-теплообменника и установленной под углом к направлению воздушного выброса испарителя-теплообменника с возможностью изменения этого угла. Поддон соединен с влагосборником дистиллята, выполненным в виде накопительной емкости с датчиком уровня дистиллята, подключенным к системе управления. Дополнительно устройство может снабжаться средствами фильтрации и насыщения дистиллята для получения воды требуемого качества. Техническим результатом является создание требуемого микроклимата в салоне транспортного средства с одновременным получением воды из атмосферного воздуха в количествах, достаточных для практического применения 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств, а именно к кондиционерам, обеспечивающим требуемый микроклимат в салоне транспортного средства и получение воды из атмосферного воздуха в количествах, достаточных для практического применения, в первую очередь, в регионах с жарким климатом и дефицитом воды.

Известны обезвоживающее устройство для пневмоустановок транспортных средств и способ его работы (патент СССР 383257, опубл. 23.05.73, Бюл. 23). Устройство состоит из теплообменника, охлаждающего поступающий воздух, конденсатоотделителя с отбойными крыльями для осаждения на них выделившегося конденсата и емкости для сбора конденсата. Однако следует отметить, что количество накопленного конденсата недостаточно для практического применения.

Наиболее близким техническим решением к заявленному по совокупности существенных признаков является установка для кондиционирования воздуха в транспортном средстве и способ ее работы (а.с. СССР 914330, опубл.23.03.82, Бюл. 11).

Установка для кондиционирования воздуха в транспортном средстве содержит узел подачи наружного воздуха, испаритель-теплообменник, сепаратор влаги, где отделяются укрупненные капли воды и по трубопроводу сливаются во влагосборник. Установка снабжена системой управления.

Способ работы установки заключается в подаче в теплообменник воздуха, охлаждении его до температуры точки росы с образованием паровоздушной смеси, разделении ее на охлажденный воздух, направляемый в кабину транспортного средства, и дистиллят, сливаемый в специальную емкость. Система управления регулирует подачу воздуха в зависимости от температуры в кабине транспортного средства.

Недостатком данного изобретения является малое количество получаемого дистиллята, недостаточное для его практического применения.

Целью предлагаемого изобретения является получение кондиционированного воздуха, обеспечивающего требуемый международными стандартами микроклимат в салоне транспортного средства и получение воды, в том числе питьевого качества, из атмосферного воздуха в количествах, достаточных для практического применения в регионах с жарким климатом.

Особенностью жаркого климата, например климата Ташкентской области в июле месяце, являются значительные колебания в течение суток температуры (от +23^oС до +44^oС) и относительной влажности (от 23% до 70%) атмосферного воздуха (фиг. 1). Из приведенного графика видно, что наиболее жаркий период суток с высокой температурой (+40 - +44^oС) и низкой относительной влажностью (23-30%) воздуха наблюдается от 12.00 до 18.00 часов. Минимальная температура (+24 - +30^oС) и максимальная относительная влажность (55-70%) характерны для периода с 24.00 часов до 8 часов утра.

Указанная выше цель достигается тем, что предлагаются способ и устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства.

Способ кондиционирования воздуха для транспортного средства заключается в охлаждении воздуха с конденсацией, выделением и накоплением дистиллята, при этом охлаждение воздуха осуществляют в двух режимах: собственно кондиционирования и кондиционирования с повышенной высадкой дистиллята в условиях повышенной влажности наружного воздуха, охлаждение осуществляют до температуры ниже точки росы, переход с первого режима на второй производится увеличением расхода подаваемого воздуха не менее чем в два раза, отделение дистиллята осуществляют изменением направления потока охлажденного воздуха, сопровождающееся уменьшением его скорости.

Отличительными признаками предложенного способа являются охлаждение подаваемого воздуха до температуры ниже точки росы, конденсация дистиллята и его выделение из воздуха в соответствии с I-d (энтальпия-влажность) диаграммой влажного воздуха (фиг. 2) в количестве G_g=G(d₂-d₃)10^-3 кг/ч, где G - количество охлаждаемого воздуха в кг/ч, d₂ и d₃ - абсолютная влажность охлаждаемого и охлажденного воздуха в г/кг (Г.Д. Лях, В.И. Смола "Кондиционирование воздуха в кабинах транспортных средств и кранов", М.: Металлургия, 1982 г., стр. 46-47).

Указанный процесс осуществляется в зависимости от температуры и влажности наружного воздуха в двух режимах: собственно кондиционирования, например, при температуре более +40^oС и относительной влажности менее 30% и кондиционирования с эффективной высадкой дистиллята при температуре ниже +40^oС и относительной влажности более 30%. Переход с первого режима на второй производится увеличением расхода подаваемого воздуха не менее чем в два раза. Отделение (сепарация) дистиллята, унесенного потоком охлажденного воздуха, осуществляется изменением направления движения этого потока, сопровождающимся уменьшением его скорости. При накоплении заданного объема дистиллята систему кондиционирования отключают или переводят на режим собственно кондиционирования в зависимости от температуры и влажности наружного воздуха.

Накопленный дистиллят можно очистить, и обогатить до получения воды требуемого качества.

Предложенный способ работы кондиционирования воздуха для транспортного средства реализуется устройством, содержащим узел подачи воздуха, испаритель-теплообменник, сепаратор, поддон и влагосборник дистиллята, а также систему управления, при этом устройство снабжено датчиками температуры и влажности наружного воздуха, соединенными с системой управления, испаритель-теплообменник и сепаратор дистиллята размещены в корпусе, в верхней части которого предусмотрен выход охлажденного воздуха, а сепаратор дистиллята выполнен в виде пластины, одним концом закрепленной на верхней части корпуса вблизи испарителя-теплообменника и установленной под углом к направленнию воздушного выброса испарителя-теплообменника с возможностью изменения этого угла, поддон для сбора дистиллята расположен в нижней части корпуса и соединен с влагосборником дистиллята, выполненным в виде накопительной емкости с датчиком уровня дистиллята, подключенным к системе управления.

Кроме того, устройство может быть снабжено средством фильтрации и насыщения дистиллята, гидравлически соединенным с накопительной емкостью. Средство фильтрации и насыщения дистиллята может состоять не менее чем из трех секций, каждая из которых представляет собой картридж, первый из которых может быть заполнен обеззараживающей и фильтрующей засыпкой, например активированным углем, второй и третий соответственно доломитовой и мраморной крошкой для получения воды питьевого качества. В зависимости от экологической обстановки в регионах средство фильтрации и насыщения дистиллята может иметь дополнительный картридж с веществом, обогащающим воду, например йодом или ионами серебра.

Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 представлен график изменения температуры и относительной влажности атмосферного воздуха в течение суток для конкретного региона, например Ташкентской области.

На фиг.2 представлена I-d (энтальпия - влажность) диаграмма влажного воздуха.

На фиг.3 представлена функциональная схема устройства кондиционирования воздуха транспортного средства.

Устройство содержит последовательно соединенные шлангами компрессор 1 для сжатия газообразного хладагента, конденсатор 2, ресивер 3, терморегулируемый вентиль 4, испаритель-теплообменник 5 с термостатом 6, образующие контур циркуляции хладагента. Сепаратор дистиллята 7, выполненный в виде пластины, и испаритель-теплообменник 5 помещены в корпус 8 с отверстиями 9 для выхода охлажденного воздуха. Пластина сепаратора дистиллята одним концом закреплена на верхней части корпуса вблизи испарителя-теплообменника и направлена под острым углом α к направлению воздушного выброса испарителя-теплообменника. Угол крепления пластины сепаратора устанавливается в процессе настройки устройства кондиционирования воздуха с учетом климатических условий конкретного региона. Нижняя часть корпуса снабжена поддоном 10 для сбора и отвода дистиллята. Поддон 10 соединен с накопительной емкостью 11.

К накопительной емкости 11 может быть присоединено средство фильтрации и насыщения дистиллята 12, содержащее секции с картриджами. Устройство снабжено системой управления 13, обеспечивающей ручное включение компрессора 1, например магнитной муфтой 14, и автоматическое включение, по крайней мере, одного центробежного вентилятора 15, входящего в узел подачи воздуха. Производительность вентиляторов зависит от сигналов, поступивших с датчиков температуры 16 и влажности 17 наружного воздуха. Достижение заданного уровня дистиллята в накопительной емкости 11 фиксируется датчиком 18. Устройство снабжено вентилем 19 слива дистиллята и краном 20 для слива воды питьевого качества.

Устройство работает следующим образом. Вручную включают систему управления, наружный воздух, нагнетаемый центробежными вентиляторами 15, продувается через испаритель-теплообменник 5 и охлаждается в нем с последующей высадкой дистиллята. При этом часть дистиллята уносится потоком охлажденного воздуха, а часть попадает в поддон 10. Благодаря пластине сепаратора 7, установленной под углом α, величина которого зависит от заданного расхода охлаждаемого воздуха, обеспечивающего режим кондиционирования с повышенной высадкой дистиллята, поток воздуха на выходе из испарителя-теплообменника изменяет направление. При этом скорость потока охлажденного воздуха значительно снижается, что способствует выделению дистиллята, который поступает в поддон 10, а из него в накопительную емкость 11. После накопительной емкости дистиллят для получения воды питьевого качества может быть пропущен через секции средства фильтрации и насыщения дистиллята.

При понижении температуры и повышении относительной влажности наступают благоприятные условия для эффективной высадки дистиллята, т.е. устройство работает в режиме кондиционирования с эффективной высадкой дистиллята. При этом в соответствии с показаниями датчиков температуры 16 и влажности 17 наружного воздуха через систему управления 13 увеличивают расход поступающего в испаритель-теплообменник 5 воздуха не менее чем в два раза по сравнению с режимом собственно кондиционирования. Вынос дистиллята с потоком воздуха может составить более 25% от общего объема высадки дистиллята. В этом случае сепаратор влаги полностью исключает потерю дистиллята. При достижении заданного уровня дистиллята в накопительной емкости 11, зафиксированного датчиком 18, центробежный вентилятор 15 и компрессор 1 автоматически выключаются или переключаются на режим собственно кондиционирования в зависимости от температуры и влажности наружного воздуха. Слив дистиллята осуществляют вентилем 19, а питьевая вода подается краном 20.

Реализация предложенного способа кондиционирования воздуха позволила создать установку производительностью от 700 г/ч до 920 г/ч дистиллята и обеспечивающую требуемый международными стандартами микроклимат в салоне транспортного средства при температуре наружного воздуха от +29,0^oС до 35,7^oС и относительной влажности от 30% до 44%. При этом хладопроизводительность составила около 3,9 кВт, а расход воздуха, подаваемого в установку, - 720 кг/ч.

Формула изобретения

1. Способ кондиционирования воздуха для транспортного средства, заключающийся в охлаждении воздуха с конденсацией, выделением и накоплением дистиллята, отличающийся тем, что охлаждение воздуха осуществляется в двух режимах: собственно кондиционирования и кондиционирования с повышенной высадкой дистиллята в условиях повышенной влажности наружного воздуха, охлаждение осуществляют до температуры ниже точки росы, переход с первого режима на второй производится увеличением расхода подаваемого воздуха не менее чем в два раза, отделение дистиллята осуществляют изменением направления потока охлажденного воздуха, сопровождающееся уменьшением его скорости.

2. Способ кондиционирования воздуха для транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что накопленный дистиллят очищают и обогащают до получения воды требуемого качества.

3. Устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства, содержащее узел подачи воздуха, испаритель-теплообменник, сепаратор, поддон и влагосборник дистиллята, а также систему управления, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками температуры и влажности наружного воздуха, соединенными с системой управления, испаритель-теплообменник и сепаратор размещены в корпусе, в верхней части которого предусмотрен выход охлажденного воздуха, при этом сепаратор дистиллята выполнен в виде пластины, одним концом закрепленной на верхней части корпуса вблизи испарителя-теплообменника и установленной под углом к направлению воздушного выброса испарителя-теплообменника с возможностью изменения этого угла, поддон для сбора дистиллята расположен в нижней части корпуса и соединен с влагосборником дистиллята, выполненным в виде накопительной емкости с датчиком уровня дистиллята, подключенным к системе управления.

4. Устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено средством фильтрации и насыщения дистиллята, гидравлически соединенным с накопительной емкостью.

5. Устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства по п. 3 или 4, отличающееся тем, что средство фильтрации и насыщения дистиллята состоит не менее чем из трех секций.

6. Устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что секции средства фильтрации и насыщения дистиллята представляют собой картриджи, при этом первый картридж заполнен обеззараживающей и фильтрующей засыпкой, второй и третий заполнены соответственно доломитовой и мраморной крошкой для получения воды питьевого качества.

7. Устройство кондиционирования воздуха для транспортного средства по любому из пп. 3-6, отличающееся тем, что средство фильтрации и насыщения дистиллята снабжено дополнительным картриджем с веществами, обогащающими воду, например, йодом или ионами серебра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3