Теплоутилизатор

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного воздуха при вентиляции жилых и другого назначения помещений. Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в упрощении конструкции и повышении технологичности изготовления и обслуживания. Теплоутилизатор содержит вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно с дренажной трубкой, при этом в каналах для нагреваемого теплоносителя размещены перемычки, соединяющие смежные вертикальные пластины, дистанционирующие проставки из эластичного материала размещены в каналах для греющего теплоносителя и состоят из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя, к боковым кромкам вертикальных пластин примыкает опускной канал греющего теплоносителя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного воздуха при вентиляции жилых и другого назначения помещений.

Известны теплоутилизаторы с теплопередающей поверхностью, составленной из пластин, и работающие по схеме перекрестного тока [1]. Они имеют невысокий коэффициент рекуперации теплоты греющего теплоносителя.

В известных теплоутилизаторах [2] и [3], работающих по схеме противотока, возможно достичь существенно более высокого коэффициента рекуперации теплоты. Их недостатком является конструктивная сложность, трудоемкость изготовления и ремонта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно, на котором закреплена дренажная трубка [4] - прототип. Известный теплоутилизатор [4] работает по схеме противотока и имеет повышенный тепловой КПД. Его недостатком является большое количество крепежных элементов, технологические сложности сборки и отсутствие защиты от льдообразования на теплопередающей поверхности в зимнее время года.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в упрощении конструкции и повышении технологичности изготовления и обслуживания.

Сущность изобретения заключается в том, что в теплоутилизаторе, содержащем вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно с дренажной трубкой, в каналах для нагреваемого теплоносителя размещены перемычки, соединяющие смежные вертикальные пластины, дистанционирующие проставки из эластичного материала размещены в каналах для греющего теплоносителя и состоят из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя, к боковым кромкам вертикальных пластин примыкает опускной канал греющего теплоносителя. При этом щелевые каналы для нагреваемого теплоносителя выполнены из сотового поликарбоната, в раздающей и приемной камерах нагреваемого теплоносителя размещены электронагреватели-доводчики, дренажная трубка выполнена изогнутой и образует гидравлический затвор, во входном и выходном патрубках размещены звукозадерживающие вставки.

В отличие от известного устройства, наличие в каналах для нагреваемого теплоносителя перемычек, соединяющих смежные вертикальные пластины, повышает интенсивность теплообмена, так как перемычки выполняют роль ребер на поверхности вертикальных пластин, а также создает жесткость конструкции. Размещение дистанционирующих проставок из эластичного материала в каналах для греющего теплоносителя и выполнение их из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, обеспечивает герметичность соединения вертикальных пластин, образующих каналы, а участки разъема частей дистанционирующих проставок служат для входа и выхода греющего теплоносителя в соответствующие каналы. Выполнение верхней и нижней кромок вертикальных пластин под углом к горизонтали и то, что они являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовления теплоутилизатора. Наличие примыкающего к боковым кромкам вертикальных пластин опускного канала греющего теплоносителя даст возможность подавать в теплоутилизатор из помещения, где он установлен, наиболее теплый воздух из верхней части объема помещения.

Кроме того, выполнение каналов для нагреваемого теплоносителя из сотового поликарбоната способствует повышению технологичности изготовления и обслуживания теплоутилизатора. Размещение электронагревателя - доводчика в раздающей камере нагреваемого теплоносителя дает возможность эффективно бороться с льдообразованием на стенках каналов греющего теплоносителя в холодное время года. При необходимости, с помощью электронагревателя - доводчика можно нагревать приточный воздух, поступающий в раздающую камеру, до температуры, которая может обеспечить положительную температуру греющего теплоносителя на выходе из теплоутилизатора. Электронагреватель - доводчик в приемной камере нагреваемого теплоносителя дает возможность при необходимости догревать нагреваемый теплоноситель, поступающий в помещение, до требуемой температуры. Выполнение дренажной трубки изогнутой с целью создания гидравлического затвора позволяет автоматически отводить конденсат, образующийся в каналах для греющего теплоносителя из содержащегося в нем водяного пара при снижении температуры теплоносителя до величины, равной температуре насыщения пара. Размещение во входном и выходном патрубках звукозадерживающих вставок обеспечивает защиту помещения, где установлен теплоутилизатор, от шума, создаваемого работающими приточным и вытяжным вентиляторами.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Известные технические решения [2], [3], [4] конструктивно более сложны и менее технологичны, подвержены льдообразованию на стенках каналов для греющего теплоносителя в зимнее время в процессе регламентного номинального режима работы.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения «существенные отличия».

Технический результат заключается в том, что теплоутилизатор имеет простую конструкцию, технологичен в изготовлении и обслуживании.

На фиг.1 показан разрез А-А теплоутилизатора в вертикальной плоскости; на фиг. 2 - сечение Б-Б на теплоутилизатора.

Теплоутилизатор содержит вертикальные пластины 1 из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы 2 и 3 соответственно для греющего и нагреваемого теплоносителей. Щелевые каналы 2 для греющего теплоносителя имеют незамыкающиеся между собой части 4 и 5 дистанционирующих проставок из эластичного материала, размещенные на кромках вертикальных пластин 1. Промежутки 6 и 7 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок в каналах 2 образуют открытые пространства соответственно для входа и выхода греющего теплоносителя. Каналы 3 для нагреваемого теплоносителя имеют перемычки 8, соединяющие смежные вертикальные пластины 1. Каналы 3 выполнены из сотового поликарбоната. Верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин 1 выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей 9 и приемной 10 камер нагреваемого теплоносителя. Другими сторонами раздающей камеры 9 является горизонтальная крышка 11, а приемной камеры 10 - горизонтальное дно 12 с изогнутой дренажной трубкой 13. В раздающей камере 9 и приемной камере 10 размещены электронагреватели - доводчики 14. К боковым кромкам вертикальных пластин 1 примыкает опускной канал 15 греющего теплоносителя. Во входном 16 и выходном 17 патрубках размещены звукозадерживающие вставки 18. Выходной патрубок 17 примыкает к сборной камере 19 для греющего теплоносителя. Входной 16 и выходной 17 патрубки размещены соответственно в проемах 20 и 21 стены помещения. Там же размещены приточный 22 и вытяжной 23 вентиляторы. Перед приточным вентилятором 22 в проеме 20 установлен фильтр 24. Дренажная трубка выполнена изогнутой и образует гидравлический затвор.

Теплоутилизатор работает следующим образом. Греющий теплоноситель (В) (в вентиляционных системах - вытяжной воздух) входит из помещения в опускной канал 15 через жалюзийные проемы в верхней его части, перемещается в канале 15 вниз и через нижние промежутки 6 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок поступает в щелевые каналы 2. В щелевых каналах 2 греющий теплоноситель движется в направлении снизу - вверх и через верхние промежутки 7 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок поступает в сборную камеру 19. Из сборной камеры 19 греющий теплоноситель проходит через звукозадерживающую вставку 18 в выходном патрубке 17 и далее через проем 21 в стене помещения удаляется на улицу. Движение греющего теплоносителя по тракту осуществляется с помощью вытяжного вентилятора 23.

Движение нагреваемого теплоносителя (П) (в вентиляционных системах - приточный воздух) по своему тракту осуществляется с помощью приточного вентилятора 22. С улицы нагреваемый теплоноситель через фильтр 24, проем 20 в стене помещения и звукозадерживающую вставку 18 во входном патрубке 16 поступает в раздающую камеру 9. В раздающей камере 9 нагреваемый теплоноситель распределяется по щелевым каналам 3, имеющим перемычки 8, и перемещается в каналах сверху - вниз, поступая затем в приемную камеру 10. Из приемной камеры 10 через жалюзийный выход в ее стенке нагреваемый теплоноситель поступает в помещение.

Противоточно перемещаясь в чередующихся щелевых каналах 2 и 3, греющий и нагреваемый теплоносители участвуют в процессе теплопередачи через вертикальные пластины 1 из теплопроводного материала. При этом температура греющего теплоносителя, передающего тепло нагреваемому теплоносителю, понижается. В холодное время года для предотвращения льдообразования в щелевых каналах 2 для греющего теплоносителя при его охлаждении до низких температур включается нагреватель - доводчик 14, расположенный в раздающей камере 9. Повышение температуры холодного нагреваемого теплоносителя до необходимого значения за счет электронагрева в раздающей камере 9 при входе в щелевые каналы 3 позволяет исключить образование льда на стенках вертикальных пластин 1 в щелевых каналах 2. При недостаточной температуре нагреваемого теплоносителя на выходе из щелевых каналов 3 включается электронагреватель - доводчик 14, расположенный в приемной камере 10. За счет электронагрева в приемной камере 10 температура нагреваемого теплоносителя, поступающего в помещение, доводится до требуемого значения.

Выпадающий на стенках щелевых каналов 2 для греющего теплоносителя конденсат, образующийся из водяного пара, содержащегося как компонент в греющем теплоносителе, стекает вниз по стенкам вертикальных пластин 1 и поступает в опускной канал 15, откуда через изогнутую дренажную трубку 13 автоматически отводится. Звукозадерживающие вставки 18 во входном 16 и выходном 17 патрубках препятствуют прохождению шума от работающих вентиляторов 22 и 23 в помещение.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: конструкция проста, легко собирается и разбирается; высокая степень унификации; высокая технологичность изготовления и обслуживания; высокая степень рекуперации тепла; наличие шумозащиты и защиты от льдообразования; возможность поддерживать постоянной заданную температуру приточного воздуха, поступающего в помещение, независимо от погодных условий.

Источники информации

1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопительные и тепловые сети. - М: ИНФРА - М, 2005. с. 364-365.

2. Авторское свидетельство СССР №907354. Кл. F24F 7/06, опубл. 23.02.82, бюл. №7.

3. Хараз Д.И., Псахис Б.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах. - М.: Химия, 1984. с. 94, рис. 4.25.

4. Патент RU №2416764 С1. МПК F24F 7/0, опубл. 20.04.201 1, бюл. №11.

1. Теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно с дренажной трубкой, отличающийся тем, что в каналах для нагреваемого теплоносителя размещены перемычки, соединяющие смежные вертикальные пластины, дистанционирующие проставки из эластичного материала размещены в каналах для греющего теплоносителя и состоят из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя, к боковым кромкам вертикальных пластин примыкает опускной канал греющего теплоносителя.

2. Теплоутилизатор по п. 1, отличающийся тем, что каналы для нагреваемого теплоносителя выполнены из сотового поликарбоната.

3. Теплоутилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в раздающей и приемной камерах нагреваемого теплоносителя размещены электронагреватели-доводчики.

4. Теплоутилизатор по п. 1, отличающийся тем, что дренажная трубка выполнена изогнутой и образует гидравлический затвор.

5. Теплоутилизатор по п. 1, отличающийся тем, что во входном и выходном патрубках размещены звукозадерживающие вставки.