Кондиционер
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции, может быть применено для создания комфортных условий микроклимата в стационарных зданиях и сооружениях, а также на транспортных средствах. Указанный технический результат достигается тем, что кондиционер, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного и вытяжного потоков, приточный и вытяжной вентиляторы, снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; воздухо-воздушным рекуперативным теплообменником; двумя трехходовыми клапанами с байпасным каналом между ними; клапаном расхода приточного потока; фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода. Причем в приточном канале на входе в кондиционер установлен фильтр. Между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник. После увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник, приточный вентилятор, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель. Канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу. Причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос. В вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, два трехходовых клапана с двумя каналами между ними, через воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник и вокруг него, увлажнитель вытяжного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор. Отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы устройства в условиях повышенной влажности. 6 ил.
Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции, может быть применено для создания комфортных условий микроклимата в стационарных зданиях и сооружениях, а также на транспортных средствах.
Известен кондиционер, работающий по регенеративной схеме с вакуумным косвенно-испарительным циклом [Игнатов В.В. Разработка кондиционера с вакуумным косвенно-испарительным циклом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.,1987, с.177.], содержащий вентилятор приточного воздуха, косвенно-испарительный теплообменник, дроссель, увлажнитель вспомогательного потока воздуха, водяной резервуар с регулирующим вентилем и форвакуумный насос.
Недостатками известного кондиционера являются большая энергоемкость процесса охлаждения воздуха, подаваемого потребителю, связанная с созданием во вспомогательном потоке воздуха пониженного давления; не предусмотрено устройство подогрева основного потока воздуха, направляемого потребителю, который может переохлаждаться в кондиционере, для конденсации излишней влаги.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является кондиционер [А.с. 2067730 СССР. Кондиционер. / Б.Н.Юрманов, С.Б.Юрманов, А.Б.Юрманов (СССР). - Опубл. 10.10.96. Бюл. №28] (прототип), содержащий приточные и вытяжные каналы, рекуперативный теплообменник, увлажнитель и вентиляторы.
Недостатком известного устройства является невозможность осушения подаваемого в обслуживаемое помещение приточного воздуха, которое требуется в условиях высокой влажности воздуха окружающей среды (ОС) для соблюдения санитарных норм.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы устройства в условиях повышенной влажности ОС.
Указанный технический результат достигается тем, что кондиционер, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного и вытяжного потоков, приточный и вытяжной вентиляторы, снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; воздухо-воздушным рекуперативным теплообменником; двумя трехходовыми клапанами с байпасным каналом между ними; клапаном расхода приточного потока; фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода. Причем в приточном канале на входе в кондиционер установлен фильтр. Между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник. После увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник, приточный вентилятор, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель. Канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу. Причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос. В вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, два трехходовых клапана с двумя каналами между ними, через воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник и байпасный, увлажнитель вытяжного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор. Отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.
Сравнительный анализ предложенного технического решения и прототипа выявил новые существенные признаки, заключающиеся в следующем: кондиционер снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; воздухо-воздушным рекуперативным теплообменником; двумя трехходовыми клапанами с байпасным каналом между ними; клапаном расхода приточного потока; фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода, причем в приточном канале на входе в кондиционер установлен фильтр; между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник; после увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник, приточный вентилятор, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель; канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу, причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос; в вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, два трехходовых клапана с двумя каналами между ними, через воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник и байпасный, увлажнитель вытяжного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор; отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.
Такое выполнение кондиционера позволяет обеспечить технический результат, что соответствует критерию "новизна".
Анализ имеющейся научно-технической и патентной литературы не позволил выявить заявленной совокупности существенных признаков, что дает основание сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень". Хотя часть конструктивных элементов присутствует в некоторых устройствах, в такой совокупности они неизвестны.
Материалы заявки содержат достаточный объем информации о возможности реализации предложенного устройства в промышленности. Следовательно, заявленное устройство соответствует критерию "промышленная применимость".
Предлагаемое устройство, а также принцип его работы проиллюстрированы на фиг.1-6. На фиг.1 изображена принципиальная схема кондиционера. На фиг.2 изображена та же схема с обозначением реперных точек водо-воздушных потоков, параметры которых иллюстрируют ход рабочих процессов, изображенных на фиг.3, 4, 5, 6 на диаграммах влажного воздуха Рамзина (i-d диаграмма) и на i-t диаграмме (см. Игнатов В.В. Разработка кондиционера с вакуумным косвенно-испарительным циклом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1987, с.177). На фиг.3 и 4 изображены рабочие процессы в условиях сухого климата. На фиг.5 и 6 изображены рабочие процессы в условиях влажного климата.
Кондиционер имеет корпус 1, приточный канал 2 с наружной заборной решеткой 3, фильтром 4, первым косвенно-испарительным рекуперативным теплообменником 5, влагоотделителем 6, вторым косвенно-испарительным теплообменником 7, увлажнителем 8, влагоотделителем 9, воздухо-воздушным рекуперативным теплообменником 10, вентилятором 11, регулируемым клапаном расхода приточного воздуха 12, шумоглушителем 13 и приточными воздухораспределительными устройствами 14 в обслуживаемом помещении 15. В вытяжном канале 16 кондиционера установлены последовательно расположенные вытяжные воздухораспределительные устройства 17, фильтр 18, шумоглушитель 19, блок управляемых трехходовых кранов 20 и 21, которые могут направлять вытяжной воздух либо через воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник 10, либо в обход него; увлажнитель 22, теплообменник 5, влагоотделитель 23, вентилятор 24 и защитная выбросная решетка 25. За теплообменником 7 по ходу движения приточного воздуха присоединен канал вспомогательного потока 26, в котором установлены регулируемый дроссель 27, увлажнитель 28, теплообменник 7, влагоотделитель 29, форвакуумный насос 30 и выбросная защитная решетка 31. Также кондиционер включает в себя систему подачи воды в увлажнители, состоящую из пополняемой расходной емкости 32, фильтра 33, насоса 34, защитного байпасного клапана 35 и регулируемых клапанов расхода воды в увлажнители 36, 37, 38. Отделители влаги 6, 9, 29 и 23 связаны с расходной емкостью 32 дренажной системой с откачивающими устройствами 39.
Кондиционер работает следующим образом.
В сухих климатических условиях ОС, когда влагосодержание наружного воздуха меньше, чем требуется для подачи в кондиционируемое помещение 15, вспомогательный поток не идет по каналу 26: клапан 37 и дроссель 27 закрыты, форвакуумный насос 30 выключен. Наружный воздух в виде общего потока (в количестве Gобщ), который в этом режиме является и основным (Gосн), поскольку нет вспомогательного потока (Gвсп), проходя заборную решетку 3 в корпусе 1, освобождается от возможных атмосферных осадков и крупных механических частиц и попадает в приточный канал 2. Далее он очищается в фильтре 4 и подается на первичное охлаждение увлажненным вытяжным воздухом в косвенно-испарительный рекуперативный теплообменник 5. Влагосодержание наружного воздуха мало, и влага из него не конденсируется, поэтому воздух проходит отделитель влаги 6 и неработающий теплообменник 7, не изменяя своих параметров. Далее основной поток, являющийся приточным, адиабатно увлажняется в увлажнителе 8. При этом приточный воздух незначительно переохлаждается, но приобретает требуемое влагосодержание для подачи в обслуживаемое помещение 15. Следует заметить, что требуемое сочетание температуры и влагосодержания приточного воздуха достигается управляемым процессом охлаждения наружного воздуха в теплообменнике 5 и увлажнителе 8 за счет регулирования вентилями 38 и 37 расхода воды на увлажнение общего (приточного) и вытяжного потоков соответственно. Далее общий поток освобождается от унесенной неиспарившейся капельной влаги в отделителе влаги 9 и подается вентилятором 11, в котором он незначительно нагревается за счет теплопотерь, через неработающий теплообменник 10, клапан регулировки расхода 12, шумоглушитель 13 и приточные воздухораспределительные устройства 14 в кондиционируемое помещение 15. При этом клапан 12 предназначен не только для регулирования расхода приточного воздуха, но для и мягкого запуска вентилятора 11, при котором он закрыт.
Выходит воздух из кондиционируемого помещения через вытяжной канал кондиционера 16, попадая в него через воздухораспределительные устройства 17, после которых он проходит через секцию фильтрации 18, освобождаясь от механических примесей, способных нарушить работу кондиционера, засорив трехходовые клапаны 20, 21, увлажнитель 22, а главное теплообменник 5. После фильтра 18 вытяжной воздух проходит шумоглушитель 19, где гасятся шумы, распространяющиеся навстречу потоку от вытяжного вентилятора 23. Затем вытяжной поток обходит теплообменник 10 по байпасной ветке за счет соответствующего переключения клапанов 20 и 21, адиабатически увлажняется и охлаждается в увлажнителе 22 и поступает в теплообменник 5, где производит предварительное охлаждение общего потока воздуха. При этом для повышения эффективности охлаждения при высокой требуемой холодопроизводительности кондиционера увлажнитель 22 дополнительно направляет часть капельной влаги непосредственно в теплообменник 5. Далее освободившись от неиспарившейся капельной влаги в отделителе влаги 23, вытяжной поток выбрасывается вентилятором 24 в ОС через выбросную защитную решетку 25.
Собираемая жидкость в отделителях влаги 6, 9, 29 и 23 возвращается в расходную емкость 32 дренажной системой с откачивающими устройствами 39.
Во влажных климатических условиях ОС, когда влагосодержание наружного воздуха больше, чем требуется для подачи в кондиционируемое помещение 15 и увлажнитель приточного воздуха 8 не работает, задействуется вспомогательный канал 26 с расходом воздушного потока Gвсп, который отбирается из общего после отделителя влаги 9, предварительно охлажденного в теплообменниках 5 и 7. Откуда он попадает в увлажнитель 28, предварительно расширившись в дросселе 27. Из увлажнителя 28 вспомогательный поток, адиабатически увлажненный и охлажденный, направляется в теплообменник 7, где охлаждает общий поток воздуха и конденсирует из него излишек влаги. Далее вспомогательный поток, освободившись от капельной влаги в отделителе влаги 29, сжимается форвакуумным насосом 30 до давления, близкого к атмосферному, и, пройдя решетку 31, выбрасывается в ОС. Создание разрежения во вспомогательном канале 26 необходимо для понижения относительной влажности воздуха, отбираемого насыщенным после теплообменника 7, а следовательно, позволяет охладить его испарением воды до температур, достаточных для эффективной конденсации избытка влаги из общего потока. При этом степень охлаждения во вспомогательной ветке может регулироваться при помощи дросселя 27 и клапана расхода воды в увлажнитель 37.
Пройдя охлаждение, основной поток не может быть сразу подан в обслуживаемое помещение из-за низкой температуры, поэтому он направляется в теплообменник 10, в котором он нагревается вытяжным потоком воздуха, направляемым в теплообменник 10 соответствующим переключением клапанов 20 и 21. Остальные элементы кондиционера работают аналогично предыдущему варианту.
Кондиционер, содержащий размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного потока, приточный и вытяжной вентиляторы, отличающийся тем, что он снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; воздухо-воздушным рекуперативным теплообменником; двумя трехходовыми клапанами с байпасным каналом между ними; клапаном расхода приточного потока; фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами; системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода, причем в приточном канале на входе в кондиционер установлен фильтр; между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник; после увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник, приточный вентилятор, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель; канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу, причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос; в вытяжном канале, по ходу движения потока установлены фильтр, шумоглушитель, два трехходовых клапана, воздухо-воздушный рекуперативный теплообменник, байпасная ветка, увлажнитель вытяжного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор; отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.
