Способ рекуперации тепла удаляемого воздушного потока

Изобретение относится к вентиляции воздуха, а именно к рекуперации тепла в устройствах воздухообмена в отапливаемых зданиях. В системе отопления удаляемый из помещения воздух направляется на низкотемпературный испаритель, оборудованный ультразвуковой колебательной системой, где температура удаляемого воздуха понижается до температуры ниже температуры наружного воздуха. Испарившийся хладагент, получивший тепло от удаляемого воздуха, направляется в систему отопления для подогрева приточного воздуха. Техническим результатом является обеспечение эффективного отбора тепла из удаляемого воздуха и обогрева приточного.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к вентиляции воздуха, а именно к рекуперационным установкам и способу устройства воздухообмена в отапливаемых зданиях.

Уровень техники

При работе приточно-вытяжных вентиляционных систем с рекуперацией тепловой энергии воздуха, все существующие системы имеют существенный недостаток, коэффициент эффективности в холодное время не превышает 50%. Образующийся конденсат в теплообменнике превращается в кристаллы льда и требуются затраты электроэнергии на оттаивание теплообменника, а также существующие системы вентиляции требуют монтажа сложных систем воздуховодов для организации воздухообмена.

Из существующего уровня техники методов рекуперации известен «способ использования атмосферного теплового насоса в системах кондиционирования воздуха зданий с рекуперацией тепловой энергии и влажности вытяжного воздуха и устройство для его реализации» (RU 2525818C2) заявка 2012-12-03 опубл. 2014-08-20 Патентообладатель Закрытое акционерное общество "АНТАРЕС Комфорт"

1. Способ использования атмосферного теплового насоса в системах кондиционирования воздуха зданий с рекуперацией тепловой энергии и влажности вытяжного воздуха, в соответствии с которым поток атмосферного воздуха подается на первый теплообменник теплового насоса, передающий тепловую энергию от первого теплообменника на второй теплообменник теплового насоса, который передает тепловую энергию воздушному потоку внутреннего воздуха, после чего поток атмосферного воздуха направляют обратно во внешнюю атмосферу, а воздушный поток внутреннего воздуха распределяется внутри здания, отличающийся тем, что поток атмосферного воздуха направляют внутрь теплового контура здания для всей последующей обработки, затем к потоку атмосферного воздуха подмешивают поток внутреннего вытяжного воздуха с образованием потока, который пропускают предварительно через камеру сбора конденсата, а затем через первый теплообменник, к потоку же внутреннего воздуха подмешивают поток внешнего воздуха с образованием потока, который последовательно направляют во второй теплообменник и на увлажнитель, после чего поток распределяют внутри здания, при этом все теплообменники теплового насоса располагают внутри здания.

2. Система кондиционирования воздуха зданий с рекуперацией тепловой энергии вытяжного воздуха, содержащая тепловой насос с подводящим и отводящим патрубками, отличающаяся тем, что внутри теплового контура здания дополнительно введен канал для прокачки внешнего воздуха, в котором расположены последовательно соединенные камера входная, камера смесительная, камера отвода конденсата, блок вентиляторный, внешний блок теплового насоса, канальный водяной теплообменник, камера выходная, клапан выпускной, при этом к камере смесительной присоединен выпускной патрубок системы вытяжной вентиляции здания, а камера отвода конденсата соединена каналом отвода конденсата с увлажнителем, внешний блок теплового насоса соединен трубопроводами, заполненными хладагентом, с внутренним блоком теплового насоса.

Недостатком указанного метода является цикличность работы по причине обморожения испарителя, а также необходимость устройства конденсатосборных камер, при организации вентиляции приточный воздух подмешивается к внутреннему, с последующим подогревом в конденсаторе теплового насоса. Такой метод часто приводит к образованию в вентиляционных каналов вредных для здоровья микроорганизмов.

Так же в предлагаемом методе конденсат, собранный в конденсатосборной камере, используется для увлажнения воздуха внутри помещения что так же является нежелательным так как этот конденсат образуется в результате смешивания внутренних и внешних потоков воздуха и является благоприятной средой для развития патогенной микрофлоры негативно влияющей на здоровье человека. В большинстве случаев в подобном оборудовании конденсат удаляется в канализационные системы или за пределы здания. Схема размещения компрессора, испарителя, вентилятора внутри здания требует дополнительных затрат по организации шумопоглащения, по этой причине их так же располагают за пределами помещения.

Из существующего уровня техники известно «Устройство приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией теплоты» (RU 2568094C1) заявка 2014-07-24

опублик. 2015-11-10 Патентообладатель: Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ"(RU).

1. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией теплоты, содержащее корпус и расположенный в нем с радиальным зазором пучок трубок теплообменника-рекуператора и расположенный со стороны входа приточного воздуха двухконтурный вентилятор, отличающееся тем, что в радиальном зазоре по концам устройства оппозитно установлены полуцилиндрические вставки, перекрывающие половину радиального зазора и соединенные между собой двумя оппозитно расположенными продольными перегородками.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полуцилиндрические вставки выполнены из шумопоглощающего материала, например, пенопласта.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что отверстие забора вытяжного воздуха из помещения расположено в нижней части устройства, а выхода вытяжного воздуха - в верхней части.

Недостатком данного технического решения неспособность эффективной работы по причине образования кристаллов льда при работе в отрицательном диапазоне температуры воздуха. Так же вышеописанное решение является децентрализованным и требует установки отдельного устройства в каждом помещении, что в свою очередь требует больших в сравнении с обычными системами трудовых и финансовых затрат, а также повышает уровень шума в каждом помещении.

Из существующего уровня техники известно так же «Энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха» (RU2244882C1) заявка 2003-10-06 опублик. 2005-01-20 Патентообладатель: Закрытое акционерное общество «Обитель» (RU)

Энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха включающая приточно-вытяжной агрегат, в котором по ходу приточного наружного воздуха установлены воздушные клапаны, фильтр, пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор, воздухоохладитель, приточный вентилятор, соединенный с приточным воздуховодом с отводами, а по ходу вытяжного воздуха установлены фильтр, пластинчатый теплоутилизатор, вытяжной вентилятор и воздуховод выброса вытяжного воздуха в атмосферу, отличающаяся тем, что в потоке вытяжного воздуха перед пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен электрический воздухонагреватель, включаемый в электрическую сеть от импульса датчиков, контролирующих образование наледей на поверхности пластинчатых каналов в зоне, где происходит конденсация влаги при охлаждении и осушении вытяжного воздуха, в потоке же приточного воздуха за пластинчатым рекуперативным теплоутилизатором установлен датчик контроля температуры приточного воздуха, имеющего импульсную связь с многостворчатым воздушным клапаном обводного воздушного канала, приточные воздуховоды присоединены к доводчикам инжекторным, установленным под окнами обслуживаемых помещений, и их теплообменники соединены с источниками централизованного и/или локального снабжения теплом и холодом, а на соединяющих трубопроводах смонтированы автоматические клапаны, связанные с датчиками контроля температуры воздуха в помещении.

Недостатком указанного технического решения является наличие электрического догревателя перед рекуператором для осуществления борьбы с образовавшейся наледью, что влечёт повышенные расходы энергии. Наличие систем воздуховодов подачи наружного воздуха, который обогревается посредством пластинчатого рекуператора за счёт вытяжного воздуха. Такая схема рекуперации имеет эффективность менее 50% и требует наличия конденсатоудаления.

Таким образом, все существующие в настоящее время системы вентиляции и рекуперации тепловой энергии воздуха, не способны эффективно отбирать тепло из удаляемого воздуха, и требуют установки дополнительной системы воздуховодов для обогрева приточного воздуха, а также установки системы удаления конденсата.

Следовательно, технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявленного изобретения, является отсутствие в арсенале технических средств, способных эффективно осуществлять работу приточно-вытяжных вентиляционных систем с рекуперацией тепловой энергии воздуха.

Раскрытие сущности изобретения

Заявленное изобретение осуществляется для того что бы повысить коэффициент полезного действия системы рекуперации воздуха. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность эффективного отбора тепла из воздуха, удаляемого из помещений, а также обогрев приточного наружного воздуха за счёт отрекуперированного тепла.

Технический результат достигается тем, что удаляемый из помещения тёплый воздух проходит при помощи вентилятора через испаритель, оборудованный ультразвуковой колебательной системой, температура испарителя (теплообменника) ниже температуры наружного воздуха соответственно температура удаляемого воздуха, проходящего через такой испаритель тоже будет ниже. Образовавшийся конденсат кристаллизуется на испарителе и удаляется посредством высокочастотных колебаний и воздушным напором воздуха, создаваемого вентилятором. При испарении хладагент поглощает тепло удаляемого воздуха. Полученное тепло из удалённого воздуха поступает в тепловой насос в виде низкопотенциального тепла, а затем в систему отопления здания. При такой схеме отсутствует потребность в организации систем подогрева поступающего в помещение наружного воздуха. При таком способе организации вентиляции, эффективность отбора тепла составляет 100%, объём и температура удаляемого воздуха соответствует объёму и температуре поступившего в помещение воздуха. Способ обеспечивает непрерывную работу системы.

Приведенные выше варианты осуществления используются только для того, чтобы помочь понять основную идею настоящего изобретения, и изобретение не может быть ограничено ею. Для специалиста в данной области, согласно идее настоящего изобретения, изобретение может быть модифицировано или эквивалентно настоящему изобретению, и любые изменения, внесенные в конкретное воплощение и область применения, все включено в сферу охраны настоящего изобретения.

Способ рекуперации тепла удаляемого воздушного потока, характеризующийся тем, что в системе отопления удаляемый из помещения воздух направляется на низкотемпературный испаритель, оборудованный ультразвуковой колебательной системой, где температура удаляемого воздуха понижается до температуры ниже температуры наружного воздуха, а испарившийся хладагент, получивший тепло от удаляемого воздуха, направляется в систему отопления для подогрева приточного воздуха.