Система отопления и вентиляции помещений
Изобретение относится к области кондиционирования и вентиляции, может быть использовано при утилизации тепловой энергии вентиляционных выбросов. Система содержит воздуховоды охлаждаемого и нагреваемого воздуха, воздушные фильтры, противоточный воздухо-воздушный теплообменник, приточный и вытяжной вентиляторы. Воздухо-воздушный теплообменник соединен с воздуховодами посредством реверсивных клапанных коробок, вытяжной вентилятор установлен перед теплообменником по ходу воздуха, что создает избыточное давление в теплоотдающем канале теплообменника, приточный вентилятор установлен после теплообменника по ходу воздуха, что создает разрежение в теплопринимающем канале теплообменника. Техническим результатом изобретения является уменьшение затрат тепловой энергии в системе отопления и вентиляции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и утилизации тепловой энергии вентиляционных выбросов.
Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее каналы охлаждаемого и нагреваемого потоков воздуха и размещенные в каждом из них теплопередающие элементы, снабженное обводной камерой с перегородками, обеспечивающими периодическое изменение схемы движения охлаждаемого воздуха для осуществления оттаивания образовавшегося слоя инея (см. авт. св. СССР 1195147, МКИ F 24 F 12/00, 1984).
Недостатками этого устройства являются потери тепловой энергии, связанные со сменой теплого и холодного полюсов теплопередающих элементов при каждом переключении и необходимостью нагрева конструкционных материалов теплопередающего элемента прямо пропорционально их теплоемкости и разности температур горячего и холодного полюсов, техническая сложность управления четырьмя заслонками.
Задача предлагаемого изобретения - минимизировать затраты тепловой энергии в системе отопления и вентиляции, снизив потери, ликвидировать последствия инееобразования в теплообменнике, снизить зависимость потерь от разности температур, упростить конструкцию реверсирующего узла.
Задача достигается тем, что система отопления и вентиляции помещений содержит воздуховоды охлаждаемого и нагреваемого воздуха, воздушные фильтры, противоточный воздухо-воздушный теплообменник, приточный и вытяжной вентиляторы, воздухо-воздушный теплообменник соединен с воздуховодами посредством реверсивных клапанных коробок, вытяжной вентилятор установлен перед теплообменником по ходу воздуха, что создает избыточное давление в теплоотдающем канале теплообменника, приточный вентилятор установлен после теплообменника по ходу воздуха, что создает разрежение в теплопринимающем канале теплообменника. Система снабжена водо-воздушным теплообменником - доводчиком с принудительной вентиляцией.
На чертеже представлена блок-схема системы отопления и вентиляции помещений.
Система содержит фильтры 1 и 6, клапанные коробки 2 и 4, противоточный воздухо-воздушный теплообменник 3, вытяжной вентилятор 5, приточный вентилятор 8, водо-воздушный теплообменник - доводчик 7, а также воздуховоды приточного и вытяжного воздуха.
Система отопления и вентиляции работает следующим образом. Свежий холодный наружный воздух поступает по воздуховоду из-за пределов здания, очищается фильтром 1, проходит через клапанную коробку 2 и попадает в противоточный воздухо-воздушный теплообменник 3, где нагревается, принимая теплоту от его стенок, далее через клапанную коробку 4 поступает в водо-воздушный теплообменник 7, где, отбирая теплоту горячей воды, нагревается до необходимой температуры и, проходя через вентилятор, по воздуховодам распределяется по помещению. С другой стороны, “грязный” теплый воздух из помещения засасывается в воздухозаборник, по воздуховодам направляется в фильтр 6, из которого через вентилятор 5 и клапанную коробку 4 попадает в противоточный воздухо-воздушный теплообменник 3, где охлаждается, отдавая теплоту его стенкам, после чего, пройдя через клапанную коробку 2 и воздуховод, выбрасывается наружу. Регулирование температурного режима на выходе осуществляется при помощи байпаса изменением количества воздуха, проходящего через доводчик (на схеме не показан).
В противоточном воздухо-воздушном теплообменнике происходят два процесса: теплопередача через стенки каналов между встречными потоками воздуха, а также регенерация - накопление тепловой энергии в его конструкционных материалах за счет их теплоемкости при прямом потоке воздуха и возврат при обратном, что повышает суммарный коэффициент теплообмена. Реверс осуществляется периодическим синхронным поворотом заслонок в клапанных коробках на 90 градусов.
Проблема инееобразования в вытяжном канале при отрицательных наружных температурах решается реверсированием воздушного потока. Обратный поток воздуха, нагреваясь, снижает свою относительную влажность и, поглощая влагу, осушает канал. Но для эффективного осуществления этого механизма необходимо обеспечить снижение давления в теплопринимающем канале относительно теплоотдающего для увеличения влагосодержания воздуха в момент осушения. Это достигается установкой вытяжного вентилятора перед теплообменником, а приточного после него, что позволяет, используя аэродинамическое сопротивление каналов и фильтров, создать в теплоотдающем канале давление выше атмосферного, а в теплопринимающем - ниже атмосферного.
Предлагаемое устройство позволяет сохранить противоточную схему движения воздуха в теплообменнике и избежать потерь на нагрев холодного полюса теплопередающего элемента при конечной разности температур. Упрощается механическая часть - необходим только один механизм поворота двух заслонок, находящихся на одном валу.
Водо-воздушный теплообменник - доводчик предлагается вместо традиционных конвекторов для осуществления более эффективного теплообмена за счет замены конвекции принудительной вентиляцией. Благодаря более высокому коэффициенту теплоотдачи, а также снижению энергопотребления вследствие утилизации части тепловой энергии, возможно использование низкотемпературных источников тепла, таких как обратная вода традиционной системы отопления.
Естественная вентиляция заменяется принудительной путем ликвидации прямого сообщения между помещением и вентиляционными каналами, направлением всего объема вытяжного воздуха через данную систему и только после этого выброса его через вентканал. Это позволяет избежать увеличения скорости воздухообмена вследствие усиления тяги в вентканалах при росте разности температур и связанного с ним увеличения энергопотребления.
Техническим результатом данной системы является экономия тепловой энергии до 95% от затрат тепла на вентиляцию или до 40-50% от общих затрат тепла, ликвидация последствий инееобразования в теплообменнике, снижение зависимости потерь от разности температур, упрощение конструкции реверсирующего узла.
Практически все элементы системы серийно выпускаются отечественной промышленностью. Разработана нормативная база по монтажу и обслуживанию климатической техники.
Примером применения данной системы может быть замена традиционной системы отопления жилых зданий с заменой естественной системы вентиляции приточно-вытяжной как в новом строительстве, так и при модернизации, кондиционирование общественных, производственных помещений и т.д. Особенно интересно использование системы в новом строительстве при отсутствии технической возможности обеспечить строящиеся здания тепловой энергией со стандартными параметрами теплоносителя. В данном случае обеспечение теплом происходит за счет доотбора энергии от обратной магистрали (последовательное подключение традиционной и предлагаемой систем).
Применение данной системы отопления и вентиляции решает следующие проблемы: высокие затраты на отопление, снижение уровня комфорта в помещениях из-за недостатка тепла, недостаточная сменяемость воздуха в помещениях с герметичными стеклопакетами и дверными блоками, отсутствие технической возможности обеспечения нового строительства тепловой энергией в необходимых объемах.
1. Система отопления и вентиляции помещений, содержащая воздуховоды охлаждаемого и нагреваемого воздуха, воздушные фильтры, противоточный воздухо-воздушный теплообменник, приточный и вытяжной вентиляторы, отличающаяся тем, что воздухо-воздушный теплообменник соединен с воздуховодами посредством реверсивных клапанных коробок, вытяжной вентилятор установлен перед теплообменником по ходу воздуха, что создает избыточное давление в теплоотдающем канале теплообменника, приточный вентилятор установлен после теплообменника по ходу воздуха, что создает разрежение в теплопринимающем канале теплообменника.
2. Система отопления и вентиляции помещений по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена водовоздушным теплообменником-доводчиком с принудительной вентиляцией.
