Вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом



Вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом
Вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом

Владельцы патента RU 2768969:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к электротепловым энергосберегающим устройствам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в помещениях животноводческих ферм. Вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом содержит вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи приточного воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал. Вентиляционно-отопительная установка снабжена термоэлектрическим тепловым насосом, включающим теплообменник холодного контура, насос холодного контура, трубопровод холодного контура, радиатор холодной стороны элементов Пельтье, источник питания элементов Пельтье, элементы Пельтье, радиатор горячей стороны элементов Пельтье, насос горячего контура, трубопровод горячего контура, теплообменник горячего контура. При этом термоэлектрический тепловой насос отбирает часть теплоты у удаляемого из помещения воздуха в теплообменнике холодного контура и переносит ее с холодного контура на горячий контур, а в теплообменнике горячего контура происходит подогрев приточного воздуха, причем теплообменник холодного контура установлен в выбросном воздуховоде и соединен трубопроводом холодного контура с радиатором холодной стороны элементов Пельтье, образуя замкнутый холодный контур, по которому при помощи насоса холодного контура циркулирует теплоноситель, а теплообменник горячего контура установлен в патрубке подачи приточного воздуха и соединен трубопроводом горячего контура с радиатором горячей стороны элементов Пельтье, образуя замкнутый горячий контур, по которому при помощи насоса горячего контура циркулирует теплоноситель. Технический результат заключается в снижении энергозатрат на подогрев приточного вентиляционного воздуха в отопительный период года. 1 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к электротепловым энергосберегающим устройствам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в 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, МПК A01K 29/00, A01K 31/00, F24H 3/04, опубл. 10.04.2007, Бюл. №10).

Недостатками известной электротеплоутилизационной установки является отсутствие системы очистки и обеззараживания удаляемого из помещения воздуха, что исключает возможность его рециркуляции с целью снижения затрат тепловой энергии на подогрев приточного воздуха, ухудшение экологической обстановки вокруг фермы.

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, МПК A01K 1/03, опубл. 27.01.2013, Бюл. №3).

Недостатком известного 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 достаточно велики, а также не предусмотрена защита теплообменника от замерзания образующегося из воздуха конденсата, что снижает эффективность его работы.

Известна 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, в котором последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель (патент РФ №2555657, МПК F24F 3/147, опубл. 10.07.2015, Бюл. №19).

Недостатками известной вентиляционно-отопительной установки являются применение электрического подогревателя приточного воздуха, что приводит к значительным энергозатратам на подогрев приточного воздуха, сложность конструкции рециркуляционного канала, в котором последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель, приводящая к снижению надежности и безотказности работы вентиляционно-отопительной установки в условиях загрязненной и агрессивной воздушной среды животноводческих помещений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электротеплоутилизатор с озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащий вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи приточного 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, МПК F24F 3/147, F24F 3/16, F24F 12/00, опубл. 27.10.2008, Бюл. №30).

Недостатками электротеплоутилизатора с озонированием и рециркуляцией воздуха являются применение электрического подогревателя приточного воздуха, что приводит к значительным энергозатратам на подогрев приточного воздуха, величина рекуперации (возврата) тепловой энергии удаляемого вентиляционного воздуха не превышает 30%.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на подогрев приточного воздуха до 50% и улучшение состояния окружающей среды при обеспечении требуемых параметров микроклимата (температура, газовый состав и чистота воздуха) в рабочей зоне размещения животных производственных помещений животноводческих ферм.

В результате использования предлагаемого изобретения, снижаются энергозатраты на подогрев приточного вентиляционного воздуха в отопительный период года за счет использования термоэлектрического теплового насоса, выполненного на базе элементов Пельтье и более глубокой рекуперации тепловой энергии удаляемого вентиляционного воздуха из помещения, улучшается состояние окружающей среды при обеспечении требуемых параметров микроклимата (температура, газовый состав и чистота воздуха) в рабочей зоне размещения животных производственных помещений животноводческих ферм.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи приточного воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, согласно изобретению, снабжена термоэлектрическим тепловым насосом, включающим теплообменник холодного контура, насос холодного контура, трубопровод холодного контура, радиатор холодной стороны элементов Пельтье, источник питания элементов Пельтье, элементы Пельтье, радиатор горячей стороны элементов Пельтье, насос горячего контура, трубопровод горячего контура, теплообменник горячего контура, при этом термоэлектрический тепловой насос отбирает часть теплоты у удаляемого из помещения воздуха в теплообменнике холодного контура и переносит ее с холодного контура на горячий контур, а в теплообменнике горячего контура происходит подогрев приточного воздуха, причем теплообменник холодного контура установлен в выбросном воздуховоде и соединен трубопроводом холодного контура с радиатором холодной стороны элементов Пельтье, образующие замкнутый холодный контур, по которому при помощи насоса холодного контура циркулирует теплоноситель, а теплообменник горячего контура установлен в патрубке подачи приточного воздуха и соединен трубопроводом горячего контура с радиатором горячей стороны элементов Пельтье, образующие собой замкнутый горячий контур, по которому при помощи насоса горячего контура циркулирует теплоноситель.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема вентиляционно-отопительной установки с термоэлектрическим тепловым насосом.

Установка включает в себя вентилятор удаляемого воздуха 1 из помещения, теплообменник из полимерных материалов 2, озонатор коронного разряда 3, вентилятор приточного воздуха 4, патрубок подачи приточного воздуха 5, теплообменник горячего контура 6, распределитель приточного воздуха 7, гибкие трубопроводы подачи озона 8, фильтр удаляемого воздуха 9, фильтр приточного воздуха 10, приточный воздуховод 11, рециркуляционный канал 12, воздушную заслонку 13, выбросной воздуховод 14, теплообменник холодного контура 15, насос холодного контура 16, трубопровод холодного контура 17, радиатор холодной стороны элементов Пельтье 18, источник питания элементов Пельтье 19, элементы Пельтье 20, радиатор горячей стороны элементов Пельтье 21, насос горячего контура 22, трубопровод горячего контура 23.

Теплообменник холодного контура 15, насос холодного контура 16, трубопровод холодного контура 17, радиатор холодной стороны элементов Пельтье 18, источник питания элементов Пельтье 19, элементы Пельтье 20, радиатор горячей стороны элементов Пельтье 21, насос горячего контура 22, трубопровод горячего контура 23, теплообменник горячего контура 6 -представляют собой термоэлектрический тепловой насос, способный отбирать часть теплоты у удаляемого из помещения воздуха в теплообменнике холодного контура 15 и переносить ее с холодного контура на горячий контур, а в теплообменнике горячего контура 6 происходит подогрев приточного воздуха.

Теплообменник холодного контура 15 расположен в выбросном воздуховоде 14, после воздушной заслонки 13 по пути следования удаляемого из помещения вентиляционного воздуха и соединен при помощи трубопровода холодного контура 17 с радиатором холодной стороны элементов Пельтье 18. Циркуляция теплоносителя по холодному контуру осуществляется с помощью насоса холодного конура 16. Элементы Пельтье 20, радиатор холодной стороны элементов Пельтье 18, радиатор горячей стороны элементов Пельтье 21 собраны в единый блок - термоэлектрическую сборку. Обеспечение электроэнергией элементов Пельтье 20 осуществляется через источник питания 19. Теплообменник горячего контура 6 размещен в патрубке приточного воздуха 5 за вентилятором приточного воздуха 4 и соединен при помощи трубопровода горячего контура 23 с радиатором горячей стороны элементов Пельтье 20. Циркуляция теплоносителя по горячему контуру осуществляется с помощью насоса горячего конура 22.

Работает вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом следующим образом.

Теплый и влажный воздух из помещения забирается через всасывающее отверстие теплообменника из полимерных материалов 2 с помощью вентилятора удаляемого воздуха 1, проходит через фильтр 9, где очищается от механических примесей и, частично охлажденный и осушенный в процессе теплообмена в теплообменнике из полимерных материалов 2 с холодным приточным воздухом, поступающего с улицы по приточному воздуховоду 11, проходит через теплообменник холодного контура 15, которому он дополнительно отдает часть своей теплоты, удаляется на улицу через отверстие выбросного воздуховода 14. Теплота, отобранная у удаляемого воздуха в теплообменнике холодного контура 15, передается теплоносителю (воде), который циркулирует при помощи насоса холодного контура 16 по трубопроводу 17 и через радиатор холодной стороны элементов Пельтье 18, сами элементы Пельтье 20, передается через радиатор горячей стороны элементов Пельтье 21 в горячий контур. Нагрев теплоносителя (воды) в горячем контуре, который циркулирует под действием насоса горячего контура 22 по трубопроводу горячего контура 23, теплообменнику горячего контура 6 осуществляется теплотой, вырабатываемой элементами Пельтье 20 при электроснабжении их от источника питания 19 и передаваемой через радиатор горячей стороны элементов Пельтье 21, а также за счет поступления теплоты, отобранной у удаляемого из помещения воздуха в холодном контуре посредством теплообменника холодного контура 15.

Наружный воздух забирается через отверстие приточного воздуховода 11 с помощью вентилятора приточного воздуха 4, проходит через фильтр 10 и подается в теплообменник из полимерных материалов 2, где подогретый в процессе теплообмена с теплым удаляемым внутренним воздухом помещения, по патрубку приточного воздуха 5 поступает в теплообменник горячего контура 6, в котором дополнительно подогревается. После него приточный воздух подается в распределитель воздуха 7, где после смешивания с озоном, поступающего от озонатора коронного разряда 3 по трубопроводу 8, подается в места расположения животных.

При значительном снижении температуры наружного воздуха (tнap < - 15°С) вентиляционно-отопительная установка переходит в режим частичной рециркуляции внутреннего воздуха помещения. Приоткрывается воздушная заслонка 13 и отработанный теплый воздух помещения, очищенный от механических примесей фильтром 9, и осушенный в теплообменнике из полимерных материалов 2, подается на частичную рециркуляцию. Попадая в камеру рециркуляционного канала 12, он обрабатывается озоном, поступающим от озонатора коронного разряда 3 по трубопроводу подачи озона 8. В камере рециркуляционного канала 12 происходит его обеззараживание. Смешиваясь с наружным приточным воздухом и дополнительно очищаясь в фильтре 10, он попадает в теплообменник из полимерных материалов 2, подогревается за счет теплообмена с теплым удаляемым из помещения воздухом, проходит через теплообменник горячего контура 6, где дополнительно подогревается, и через распределитель воздуха 7 подается в места расположения животных.

При работе термоэлектрического теплового насоса в номинальном режиме тепловая энергия, отводимая горячим контуром, и направленная на подогрев приточного воздуха в теплообменнике горячего контура 6, превышает энергию, потребляемую из электрической сети на 17-20%. Коэффициент преобразования электрической энергии, потребляемой термоэлектрическим тепловым насосом, в тепловую составляет 1,2, что подтверждает энергетическую эффективность работы термоэлектрического теплового насоса и установки в целом.

Предлагаемая вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом обеспечивает дополнительное снижение тепловой энергии на подогрев приточного воздуха до 20%, а полная величина рекуперации (возврата) тепловой энергии удаляемого из помещения вентиляционного воздуха с учетом ее утилизации в теплообменнике из полимерных материалов достигает в предлагаемом изобретении до 50%.

Вентиляционно-отопительная установка с термоэлектрическим тепловым насосом, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи приточного воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, отличающаяся тем, что снабжена термоэлектрическим тепловым насосом, включающим теплообменник холодного контура, насос холодного контура, трубопровод холодного контура, радиатор холодной стороны элементов Пельтье, источник питания элементов Пельтье, элементы Пельтье, радиатор горячей стороны элементов Пельтье, насос горячего контура, трубопровод горячего контура, теплообменник горячего контура, при этом термоэлектрический тепловой насос отбирает часть теплоты у удаляемого из помещения воздуха в теплообменнике холодного контура и переносит ее с холодного контура на горячий контур, а в теплообменнике горячего контура происходит подогрев приточного воздуха, причем теплообменник холодного контура установлен в выбросном воздуховоде и соединен трубопроводом холодного контура с радиатором холодной стороны элементов Пельтье, образуя замкнутый холодный контур, по которому при помощи насоса холодного контура циркулирует теплоноситель, а теплообменник горячего контура установлен в патрубке подачи приточного воздуха и соединен трубопроводом горячего контура с радиатором горячей стороны элементов Пельтье, образуя замкнутый горячий контур, по которому при помощи насоса горячего контура циркулирует теплоноситель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники. Способ подачи приточного воздуха, совмещенной с воздушным отоплением зданий, включает совмещение вентиляции и отопления, в котором приточный воздух в расчетном количестве поступает в приточную вентиляционную установку (приточную камеру) при помощи рассчитанного вентилятора, проходит через фильтр, где очищается и поступает в воздухонагреватель, в котором подогревается до заданной температуры согласно нормам, тем самым решается вопрос подачи необходимого (недостающего) количества тепла для компенсации недостатков теплоты согласно рассчитанного теплового баланса, тем самым осуществляется управление тепловым режимом в помещении и поступает в магистральный воздуховод расчетного сечения.

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к приточно-вытяжным вентиляционным устройствам с рекуперацией тепловой энергии для обеспечения приточно-вытяжной вентиляции воздуха в образовательных, медицинских, административных, развлекательных учреждениях; квартирах, офисах, бытовках, индивидуальных и многоквартирных домах; автомобильной, морской, авиационной технике, котельных, на производствах, железнодорожной, технике, метро, вокзалах и во всех других помещениях, где требуется замена воздуха.

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к приточно-вытяжным вентиляционным устройствам с рекуперацией тепловой энергии для обеспечения приточно-вытяжной вентиляции воздуха в образовательных, медицинских, административных, развлекательных учреждениях; квартирах, офисах, бытовках, индивидуальных и многоквартирных домах; автомобильной, морской, авиационной технике, котельных, на производствах, железнодорожной технике, метро, вокзалах и во всех других помещениях, где требуется замен воздуха.

Изобретение относится к вентиляционному устройству с теплоаккумулирующим блоком для одновременного обеспечения притока и вытяжки воздуха. Вентиляционное устройство, включающее расположенный во внутреннем помещении или в стене здания корпус, содержащий устройство подачи воздуха для подаваемого во внутреннее помещение потока приточного воздуха и устройство подачи воздуха для отводимого из внутреннего помещения потока вытяжного воздуха, теплоаккумулирующий блок для передачи тепла от потока вытяжного воздуха на поток приточного воздуха, и запорно-открывающее устройство для регулирования прохождения воздушных потоков, причем устройство подачи воздуха состоит из вентилятора для потока приточного воздуха и вентилятора для потока вытяжного воздуха, причем теплоаккумулирующий блок содержит два тепловых аккумулятора, а тепловые аккумуляторы во внутреннем помещении в эксплуатационном режиме предназначены для обеспечения одновременной подачи приточного и отведения вытяжного воздуха из помещения непрерывно по всей площади поверхности в зоне входных и выходных отверстий и способны пропускать потоки приточного и вытяжного воздуха, при этом вентиляторы для обеспечения непрерывной работы установлены в направлении подачи воздуха, перед тепловыми аккумуляторами на соответствующих входных и выходных отверстиях потоков приточного и вытяжного воздуха включены запорно-открывающие устройства для обеспечения прохождения воздушных потоков в обе стороны навстречу друг другу, причем тепловые аккумуляторы расположены со стороны всасывания.

Изобретение относится к теплообменному вентиляционному устройству, включающему в себя нагреватель, который нагревает наружный воздух, подаваемый снаружи помещения в теплообменник. Теплообменное вентиляционное устройство содержит канал приточного воздуха для направления наружного воздуха, находящегося снаружи помещения, вовнутрь помещения; канал вытяжного воздуха для направления воздуха, находящегося внутри помещения, наружу помещения; вентилятор приточного воздуха для создания потока приточного воздуха, проходящего снаружи помещения вовнутрь помещения в канале приточного воздуха; вентилятор вытяжного воздуха для создания потока вытяжного воздуха, проходящего изнутри помещения наружу помещения в канале вытяжного воздуха; теплообменник, предусмотренный в середине канала приточного воздуха и канала вытяжного воздуха для выполнения теплообмена между потоком приточного воздуха и потоком вытяжного воздуха; соединительный элемент нагревателя, подлежащий соединению с нагревателем, который установлен в наружном воздуховоде приточного воздуха, присоединенном с наружной стороны канала приточного воздуха, и который нагревает поток приточного воздуха, проходящий через канал приточного воздуха в теплообменник; датчик температуры для измерения температуры потока приточного воздуха, проходящего через канал приточного воздуха; и управляющий блок для управления операциями вентилятора приточного воздуха и вентилятора вытяжного воздуха и включения и выключения нагревателя на основе результата измерения датчика температуры, причем вентилятор приточного воздуха выполнен с возможностью работы с одной из множества интенсивностей, при которых создаются различные объемы потока приточного воздуха, и управляющий блок предотвращает состояние, при котором вентилятор приточного воздуха работает при интенсивности, меньшей, чем заранее установленная интенсивность, и нагреватель включен.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для ликвидации разливов на поверхности водоемов и рек нефти и нефтепродуктов путем их сбора. Устройство включает плавучее средство, оборудованное компрессором и танкером для собранной нефти, емкость для сбора нефти, трубопровод для отбора собранной нефти, трубопровод для отвода воды.

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации чистого помещения и управляющему устройству для чистого помещения. Оно выполнено с возможностью управления и/или регулирования системы вентиляции помещения, система вентиляции помещения выполнена с возможностью создавать кратность воздухообмена в рабочем помещении и разность давлений между рабочим помещением и окружающим пространством, а управляющее устройство содержит по меньшей мере одно сенсорное устройство, выполненное с возможностью регистрировать фактическое значение, представляющее собой рабочий параметр.

Настоящее изобретение относится к интегрированному вентиляционному аппарату для подвальных помещений. Он включает в себя: приточный вентилятор, установленный в отверстии для подачи воздуха каждого яруса подвального помещения; вытяжной вентилятор, установленный в выпускном воздушном отверстии на каждом ярусе, направленный в воздухоотводящий канал подвального помещения; множество промежуточных вентиляторов, установленных на потолке каждого яруса подвального помещения; и контроллер, получающий электрические сигналы от датчиков, равномерно распределенных по потолку каждого яруса, для общего контроля вентиляторов; приточный вентилятор и вытяжной вентилятор, включающие цилиндрический вентилятор, установленный в полигональной колоннообразной раме, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен противопожарной заслонкой, которая открывается или закрывается в зависимости от того, работает вентилятор или нет, и которая может быть принудительно закрыта с помощью предохранителя, срабатывающего при определенной температуре, при этом по меньшей мере один из приточного вентилятора и вытяжного вентилятора дополнительно снабжен распылительными соплами, которые всасывают воду под действием разрежения создаваемого воздушного потока для мелкодисперсного распыления воды.

Группа изобретений относится к теплотехнике и может быть использована в составе рекуперативных противоточных теплообменных аппаратов, например кондиционеров, в системах вентиляции, а также для фильтрации воздуха и удаления влаги. Сердечник рекуперативного противоточного теплообменника включает основу, выполненную из теплоизолирующего материала, и множество теплопередающих стержней или решеток, продетых через основу, при этом основа со стержнями или решетками выполнена с возможностью размещения в корпусе теплообменника, разделяя его на два канала для встречного прохода по ним теплоносителей.

Изобретение относится к вентиляционному устройству, содержащему корпус; вентилятор для откачного воздуха, сконфигурированный для введения в корпус откачного воздуха, откачиваемого из пространства; вентилятор для приточного воздуха, сконфигурированного для введения в корпус приточного воздуха; теплообменник, сконфигурированный для обмена теплом между откачным воздухом и приточным воздухом; панель, установленную перед корпусом, где обеспечена передняя поверхность корпуса; выпуск для воздуха, заданный передней поверхностью корпуса и задней поверхностью панели, причем выпуск для воздуха позволяет выдувать из него приточный воздух после теплообмена, осуществляемого для приточного воздуха теплообменником; компонент для изменения направления воздушного потока, сконфигурированный для изменения направления приточного воздуха, выдуваемого через выпуск для воздуха; и стенку, перекрывающую воздухопровод, установленную ниже панели и сконфигурированную для ограничения потока приточного воздуха, выдуваемого через выпуск для воздуха в горизонтальном направлении.

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в устройствах для обработки текучей среды, применяемых в кондиционерах воздуха. Устройство для очистки текучей среды включает в себя фотокаталитический фильтр для дезодорирования и стерилизации текучей среды; раму для удерживания данного фотокаталитического фильтра и блок источника света, присоединенный в данной раме.
Наверх