Вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха

Авторы патента:

F24F3/147 - с передачей тепла или влажности между подаваемым и уносимым воздухом

Владельцы патента RU 2555657:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в производственных помещениях животноводческих ферм. Вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, при этом по пути движения удаляемого воздуха в рециркуляционном канале последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель, при этом заборное отверстие вентилятора расположено в канале выбросного воздуховода, а второй вход эжектора соединен с озонатором при помощи трубопровода. Это позволяет обеспечить требуемые параметры микроклимата (температура, газовый состав и чистота воздуха) в рабочей зоне размещения животных производственных помещений животноводческих ферм при значительном (до 60%) снижении энергозатрат на подогрев приточного воздуха и повышении надежности работы электротеплового оборудования и улучшении окружающей среды. 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к электротепловым энергоэффективным устройствам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в производственных помещениях животноводческих ферм.

Известна электротеплоутилизационная установка, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, установленный между приточным вентилятором и патрубком подачи воздуха, рециркуляционный канал, соединяющий через заслонку выбросной и приточный воздуховоды (патент РФ №2296463 от 08.11.2005 г.). К ее недостаткам следует отнести отсутствие системы очистки и обеззараживания удаляемого из помещения воздуха, что существенно ограничивает возможность применения его рециркуляции, а также высокую влажность рециркуляционного воздуха.

Известно также устройство очистки воздушной среды животноводческих и птицеводческих помещений, содержащее вентилятор, охладитель, калорифер, озонатор, причем на линии движения воздушного потока установлены эжектор и сепаратор (патент РФ №2473213 от 14.03.2011). Основным недостатком такого устройства является отсутствие устройства утилизации теплоты циркулирующего воздуха при его охлаждении до точки росы. При этом затраты энергии на его дополнительный подогрев до требуемой температуры весьма велики. Не предусмотрена защита теплообменника от замерзания образующегося из воздуха конденсата, что снижает эффективность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электротеплоутилизатор с озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащий вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал с заслонкой и смесительной камерой (патент РФ №2337276 от 27.10.2008).

Недостатками прототипа являются: недостаточное качество очистки и обеззараживания воздуха в камере смешения рециркуляционного воздуховода из-за малого времени экспозиции и слабого перемешивания воздушной смеси с озоном, что существенно ограничивает возможность применения рециркуляции внутреннего воздуха помещений, которая не превышает 30% от необходимой величины приточного воздуха (см. статью В.Н. Расстригин, Д.А. Тихомиров. «Исследования электрической вентиляционно-отопительной установки для животноводческих ферм» в журнале «Техника в селском хозяйстве», №1, 2010 г., стр.3…6); высокий уровень влажности рециркуляционного воздуха, который выходит из теплообменника, где охлаждается встречным холодным потоком приточного уличного воздуха до точки росы. Ограничение рециркуляции внутреннего воздуха приводит к дополнительным затратам энергии на подогрев приточного воздуха путем включения встроенного пикового электроподогревателя. Кроме того, при снижении температуры приточного воздуха может произойти замерзание образующегося конденсата на поверхности теплообмена со стороны удаляемого воздуха. Это приводит к ухудшению теплообмена и снижению эффективности работы теплообменника.

Повышенная влажность рециркуляционного воздуха при его повторной подаче в животноводческое помещение способствует увеличению содержания влаги во внутреннем воздухе, что неблагоприятно сказывается на микроклимате помещения и самочувствии животных.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемых параметров микроклимата (температура, газовый состав и чистота воздуха) в рабочей зоне размещения животных производственных помещений животноводческих ферм при значительном (до 60%) снижении энергозатрат на подогрев приточного воздуха, повышении надежности работы электротеплового оборудования и улучшении окружающей среды.

В результате использования предлагаемого изобретения, появляется возможность обеспечить подогрев приточного вентиляционного воздуха в наиболее холодный период года с помощью полимерного теплообменника и за счет увеличения количества рециркуляционного теплого внутреннего воздуха после его углубленной очистки и обеззараживания методом озонирования, осушения, что обеспечивает экономию энергозатрат до 60%; существенно улучшить газовый состав приточного и удаляемого воздуха; нормализовать экологическую обстановку вокруг животноводческого предприятия; повысить эффективность и расширить область применения установки.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, отличающаяся тем, что по пути движения удаляемого воздуха в рециркуляционном канале последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель, причем заборное отверстие вентилятора расположено в канале выбросного воздуховода, а второй вход эжектора соединен с озонатором при помощи трубопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функционально-технологическая схема работы вентиляционно-отопительной установки с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха.

Установка включает в себя вентилятор удаляемого воздуха 1, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов 2, электровентилятор приточного воздуха 3, пиковый электроподогреватель приточного воздуха 4, патрубок подачи воздуха 5, распределитель приточного воздуха 6, штуцер 7, тройник 8, гибкие трубопроводы подачи озона 9, озонатор коронного разряда 10, фильтр удаляемого воздуха 11, фильтр приточного воздуха 12, приточный воздуховод 13, рециркуляционный канал 14, содержащий влагоотделитель 15, эжектор 16, побудительный вентилятор 17 с регулируемой производительностью, воздуховод выбросного воздуха 18.

Работает вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха следующим образом. Теплый и влажный воздух из помещения забирается через всасывающее отверстие теплообменника 2 с помощью вытяжного вентилятора 1 проходит через фильтр 11, где очищается от механических примесей и, охлажденный и осушенный в процессе теплообмена, через воздуховод выбросного воздуха 18 удаляется на улицу. Наружный воздух забирается через отверстие приточного воздуховода 13 с помощью приточного вентилятора 3, проходит через фильтр 12 и подается в теплообменник 2, и подогретый в процессе теплообмена с теплым удаляемым внутренним воздухом, по патрубку подачи воздуха 5 поступает в электрический подогреватель 4, в котором при необходимости дополнительно подогревается до требуемой температуры. После него приточный воздух подается в распределитель воздуха 6, где после смешивания с озоном, поступающим от озонатора коронного разряда 10 через штуцеры 7 и тройник 8 по трубопроводу 9, подается в места расположения животных.

При снижении температуры наружного воздуха t_н ниже критической t_кр включается вентилятор 17, заборное устройство которого расположено в канале воздуховода выбросного воздуха 18, и часть отработанного теплого воздуха помещения, подается в рециркуляционный канал 14. Под критической температурой t_кр понимается такая температура наружного воздуха, при которой происходит обмерзание теплообменной поверхности со стороны удаляемого из помещения воздуха, величина которой зависит от конструктивных особенностей и параметров установленного теплообменного аппарата. В эжекторе 16 создаются условия образования водяного аэрозоля (тумана). Одновременно в эжектор 16 при помощи трубопровода 9 подсасывается озон из озонатора 10. Мельчайшие частицы воды имеют большую площадь поверхности, что способствует усиленному перемешиванию с озоном и интенсификации абсорбции углекислого газа и других вредных веществ, а также уничтожению вредной микрофлоры, содержащихся в рециркуляционном воздухе. По окислительному воздействию озон (O₃) превосходит другие вещества, и это обстоятельство предполагает его использование, как высокоэффективное и недорогое средство санации воздуха.

Во влагоотделителе 15, например циклонного типа, происходит осушение рециркуляционного воздуха, после чего он подается в приточный воздуховод 13, где смешивается с приточным наружным воздухом. Отделившаяся при этом влага, содержащая растворы солей и другие загрязнения, образовавшиеся после обработки воздуха озоном, удаляется в канализацию.

При таком углубленном способе очистки внутреннего воздуха допускается его 75%-я рециркуляция. 100%-я рециркуляция нежелательна из-за снижения содержания кислорода в воздухе помещения в результате жизнедеятельности животных.

В зависимости от температуры наружного воздуха меняется производительность вентилятора 17. При этом за счет увеличения рециркуляционной составляющей обеспечивается эффективная работа теплообменника без обмерзания его поверхности со стороны удаляемого воздуха.

Благодаря углубленной очистке, обеззараживанию и осушению внутреннего воздуха расширена степень его рециркуляции с 30 до 75%, что позволяет значительно сократить энергозатраты на подогрев наружного приточного воздуха, снизить установленную мощность пикового электроподогревателя, нормализовать экологическую обстановку внутри и вокруг животноводческого предприятия, повысить эффективность, надежность и расширить область применения установки при пониженных отрицательных температурах наружного воздуха.

Вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, отличающаяся тем, что по пути движения удаляемого воздуха в рециркуляционном канале последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель, при этом заборное отверстие вентилятора расположено в канале выбросного воздуховода, а второй вход эжектора соединен с озонатором при помощи трубопровода.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может использоваться в системах вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, административных и общественных зданий.

Устройство и способ воздушного отопления воздушного охлаждения и вентиляции помещений // 2490560

Устройство для сбережения тепла и кондиционирования воздуха в жилых зданиях // 2476777

Устройство тепломассообмена // 2473016

Изобретение относится к области вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения оборотных вод. .

Способ вентиляции и кондиционирования воздуха и устройство для реализации способа (варианты) // 2427765

Система воздушного охлаждения помещений и оболочка для кусков льда теплоизолированной камеры для льда такой системы // 2411418

Изобретение относится к системам воздушного охлаждения помещений в теплое время года, получающих охлажденный воздух от возобновляемого источника холода в виде льда, запасенного за счет холода в холодное время года, и предназначено для поддержания требуемого температурного режима и микроклимата в помещениях промышленных, общественных, жилых и других зданий.

Высокотемпературный коаксиальный воздухонагреватель-теплообменник // 2383823

Изобретение относится к воздухонагревателям с конвективными теплоутилизаторами высокотемпературных дымовых газов теплоэлектростанций. .

Система кондиционирования воздуха с комбинированным косвенным охлаждением // 2349841

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях с избыточным выделением тепла.

Способ тепловлажностной обработки воздуха с утилизацией тепла // 2346209

Изобретение относится к тепловлажностной обработке воздуха с системой энергосбережения и может применяться, в частности, в области кондиционирования. .

Электротеплоутилизатор с озонированием и рециркуляцией воздуха // 2337276

Изобретение относится к сельскому хозяйству а именно к электротеплоутилизаторам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в производственных помещениях животноводческих ферм.

Ламинированная сульфированным блок-сополимером мембрана для вентиляции с рекуперацией энергии // 2587445

Изобретение относится к ламинированной мембране для использования в центральном блоке вентиляционной системы с рекуперацией энергии для обмена теплом и паром между двумя независимыми входящим и выходящим воздушными потоками без их перемешивания. Ламинированная мембрана имеет волокнистую микропористую поддерживающую подложку и пленку, ламинированную на микропористую поддерживающую подложку. В состав пленки входит сульфированный блок-сополимер, имеющий по меньшей мере один концевой блок А и по меньшей мере один внутренний блок B, в котором каждый блок А, по существу, не содержит сульфокислотных или сульфоэфирных функциональных групп, и каждый блок B представляет собой полимерный блок, содержащий от приблизительно 10 до приблизительно 100 мол.% сульфокислотных или сульфоэфирных функциональных групп в зависимости от числа мономерных звеньев. Описана также система рекуперации энергии, содержащая множество ламинированных мембран, образованных микропористой волокнистой поддерживающей подложкой и пленкой, в состав которой входит сульфированный блок-сополимер, ламинированный на микропористой поддерживающей подложке. Технический результат - улучшенные значения скорости переноса водяного пара, в частности выше 96%. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Установка утилизации тепла оборудования // 2607863

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха с регенеративными теплоутилизаторами. Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации воды от технологического оборудования. Это достигается тем, что в установке утилизации тепла оборудования, содержащей корпус, поддон, систему защиты от обмерзания, двухступенчатый контактный теплообменник с форсуночной системой орошения и компактной тонкопленочной гофрированной насадкой, систему охлаждения с теплообменником, насадка выполнена из компактной тонкопленочной гофрированной пленки, причем отформованные листы насадки соединены клеем, а насадочная поверхность представляет собой чередующиеся каналы треугольной формы, которые наклонены к оси стекания теплоносителя по противоточной схеме: один лист под углом +30°, другой, наклеенный на него, -30°, а по длине каналы выполнены с П-образным гофрированием, при этом форсунка форсуночной системы орошения содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с корпусом втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным цилиндрическим сердечником, имеющим сквозное внутреннее центральное отверстие, и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, а в нижней части центрального цилиндрического сердечника закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности центрального цилиндрического сердечника, при этом на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена винтовая нарезка. 2 ил.

Объемный блок оборудования мобильной технологической установки // 2639231

Изобретение относится к строительству транспортабельных промышленных объектов с разновидностями технологического оборудования, технологические процессы в которых сопровождаются интенсивным выделением тепла в результате экзотермических реакций. Объемный блок оборудования мобильной технологической установки содержит металлический каркас в виде поперечных рам, соединенных между собой связями, обшивку днища, стен и крыши, снабженную теплоизоляцией и прикрепленную к металлическому каркасу, и размещенное в объемном блоке технологическое оборудование. Технологическое оборудование оснащено замкнутым контуром охлаждения и размещено в жесткой пространственной конструкции, соединенной с металлическим каркасом, которая снабжена воздухопроницаемыми межэтажными настилами. Объемный блок оборудован системой вентиляции с приемной решеткой, установленной на его наружной обшивке, последовательно установленными по ходу воздуха и связанными между собой с помощью трубопровода калорифером, вентилятором и горизонтально ориентированным вентиляционным коллектором, размещенным над днищем объемного блока вдоль внутреннего периметра его обшивки, и оснащенным равноотстоящими друг от друга по его длине раструбами, направленными горизонтально к середине днища объемного блока, на крыше которого установлены вытяжные вентиляционные дефлекторы. Калорифер системы вентиляции оснащен устройствами входа и выхода из него греющей среды, которыми калорифер встроен в замкнутый контур охлаждения технологического оборудования. В замкнутый контур охлаждения технологического оборудования перед калорифером системы вентиляции встроен регулятор расхода теплоносителя, а параллельно с указанными регулятором и калорифером - теплообменник отвода избыточного тепла, снабженный внешним контуром охлаждения. Изобретение позволяет обеспечивать полезное использование тепла, выделяемого при экзотермических реакциях в технологическом оборудовании объемного блока, для его обогрева, а также для обогрева вспомогательной инфраструктуры. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.