BG61409B1 - Airconditioning unit for residential premises - Google Patents

Description

Настоящото изобретение се отнася до климатична инсталация за жилищни помещения, която съдържа: устройство за топлообмен за предаване на топлината от въздуха от помещението към свежия въздух, който трябва да се подаде в жилищното помещение; средства, свързани към източник за нагряване, за понататъшно нагряване на свежия входящ въздух; средства, свързани към източник за охлаждане, за охлаждане на свежия въздух; и средства за настройка, включващи средства за определяне на температурата на свежия въздух и на тази основа управление на устройството за топлообмен и на средствата за нагряване и за охлаждане.

Една централна климатична инсталация се използва през зимата за нагряване на помещенията, а през лятото - за охлаждане чрез съответно нагряване или охлаждане на въздуха, който се подава в помещенията, т.е. на свежия въздух. Освен това напоследък стана широко разпространено използването на топлината на въздуха, който се изсмуква от помещенията, т.е. на замърсения изходящ въздух, и предаването на топлината към свежия въздух.

Вече е обичайно да се конструират отделни блокове за всички температурни операции, като например устройство за топлообмен за използване на топлината на въздуха от помещението и предаването й към свежия въздух; устройство за нагряване на свежия въздух; устройство за охлаждане на свежия въздух и т.н. Всяко от тези устройства има отделна подаваща или циркулираща тръбопроводна система за топлинната енергия или енергията за охлаждане, както и отделни помпи, затварящи устройства, устройства за обезопасяване, измервателни устройства, управляващи вентили и т.н. Освен това всеки отделен блок изисква цялостно оборудване и настройка.

В съответствие с това за климатичната инсталация се изисква голям брой различни устройства, което налага значителни разходи за доставяне, инсталиране, настройка и поддържането им. Стойността на необходимите термично изолирани тръбопроводни системи за предаване на топлина и на системите за настройка често е по-висока от тази на цялата климатична инсталация. Тръбопроводните системи изискват голямо пространство в жилищата, което още повече увеличава тяхната цена.

Ако се изисква да се използва не само енергията на въздуха от помещенията, но и дру5 гите по-малки излишни разходи на енергия, например топлината при кондензация, се налага използването на още един блок, което представлява допълнително увеличение на стойността.

Тъй като има много устройства, консумацията на енергия естествено е висока. Например, всеки топлообменник предизвиква падане на налягането, при което се увеличава консумацията на енергия от нагнетателния вентилатор на климатичната инсталация. Освен това всяка помпа е консуматор на мощност. Стойността на електрифицирането на климатичната инсталация е висока, тъй като към всяко устройство трябва да има отделни кабелни връзки и контактори, механични превключватели, елементи за безопасност и т.н. Тъй като всички действащи блокове са отделни, понякога се получава нежелано съвпадение на различните операции, като например едновременно охлаждане и използване на топлината на въздуха от помещението, при което още повече се увеличава консумацията на енергия и стойността. Поради големия брой устройства общата организация е до голяма степен изложена на смущения и е трудно да се обслужва, поради което инсталациите рядко функционират както трябва.

Обект на настоящото изобретение е да се осигури климатична инсталация, при която се избягват цитираните по-горе недостатъци, която има значително по-опростена структура и е по-икономична. Това се постига чрез една инсталация, съгласно настоящото изобретение, която се характеризира с това, че източниците за нагряване и за охлаждане са свързани към устройството за топлообмен, при което предварителното нагряване, нагряването и охлаждането на свежия въздух се извършва в едно устройство.

Изобретението се основава на идеята, че отделните блокове са разположени само в един блок, който изпълнява последователно операциите, които преди това са изпълнявани от отделните блокове. Тъй като се използва само един “многоцелеви” блок, то са необходими и само една тръбопроводна система за предаване на енергия на мястото на три или четири системи, една помпа, едно електрическо оборудване и т.н. При това загубите в налягането в инсталацията са по-ниски, мощността на помпата е значително по-малка, а препокриването на операциите се предотвратява, при 5 което консумацията на енергия е значително по-ниска, отколкото в обикновените системи. Освен това инсталацията е по-малко податлива на смущения и е значително по-лесна за експлоатация.

Изобретението се пояснява по-подробно чрез приложените чертежи, където:

на фигура 1 е показана структурна схема на климатична инсталация от състоянието на техниката;

на фигура 2 - структурна схема на едно предпочитано изпълнение на климатична инсталация съгласно настоящото изобретение;

на фигура 3 - едно изпълнение на климатичната инсталация, при която топлообменникът е с модифицирана конструкция откъм страната на входящия въздух; и на фигура 4 и 5 са показани две различни изпълнения на климатична инсталация с разпределена система за засмукване на въздух.

На фиг.1 е показана климатична инсталация, известна от състоянието на техниката, където входящ въздуховод 2 е за подаване на свеж въздух А в сградата 1, а изходящ въздуховод 3 е за изсмукване на въздуха В от помещенията на сградата. Климатичната инсталация включва устройство за топлообмен 4 за предаване на топлината на въздуха от помещенията (или изходящия въздух) към свежия въздух, устройство за нагряване 5 и устройство за охлаждане 6. Устройството за топлообмен 4 се състои от първи топлообменник 7, свързан към въздуховода за изходящ въздух, втори топлообменник 8, свързан към входящия въздуховод, и свързана между тях циркулационна тръбопроводна система 9 за флуида за топлообмен С. Устройството за нагряване 5 се състои от топлообменник 10, свързан с входящия въздуховод, източник за нагряване 11 и свързана между тях циркулационна тръбопроводна система 12 за нагряващ флуид D. Устройството за охлаждане се състои от топлообменник 13, свързан с входящия въздуховод, от източник за охлаждане 14 и свързана между тях циркулационна тръбопроводна система 15 с охлаждащ флуид Е.

Климатичната инсталация има датчик 16 за следене на температурата на подложения на съответна обработка свеж въздух и регулиращо устройство 17, свързано с датчика и включващо необходимите логически средства за настройка и управление на климатичната инсталация. Регулиращото устройство 17 е така свързано, че подава управляващи импулси 18', 19' и 20' към съответните устройства за регулиране 18, 19 и 20 на топлообменника, на устройството за нагряване и на устройството за охлаждане. На свой ред тези устройства за регулиране извършват подходяща настройка на ел.вентили 21, 22 и 23 в съответните циркулационни тръбопроводни системи.

Системата включва и нагнетателни вентилатори, обозначени съответно с 24 на изходящия въздуховод и с 25 на входящия въздуховод, помпи - 26 на устройството за топлообмен, 27 на устройството за нагряване и 28 на устройството за охлаждане.

Климатичната инсталация от състоянието на техниката работи по следния начин:

През зимата в устройството за топлообмен 4 топлината на въздуха от помещението се предава през първия топлообменник 7 към топлообменната течност, след което чрез помпата 25 се нагнетява в циркулационната тръбопроводна система на втория топлообменник 8, от който се предава на входящия въздух. Ако нагряването не е необходимо, регулиращото устройство 18 приема съответния импулс 18' и настройва вентила 21 така, че потокът течност в циркулационната тръбопроводна система минава покрай втория топлообменник 8.

При температури под 0°С, получената топлина от въздуха в помещението не е достатъчна за предварителното нагряване на входящия въздух. В този случай регулиращото устройство 19 на устройството за нагряване 5 приема съответния импулс 19' от регулиращото устройство 17 и настройва вентила 22 така, че нагряващият флуид се нагнетява чрез помпата 27 от източника за нагряване в топлообменника 10 за следващо нагряване на входящия въздух.

През лятото температурата на въздуха отвън е по-висока, отколкото се изисква да бъде температурата на входящия въздух, поради което той трябва да бъде охладен. За тази цел известната климатична инсталация съдържа овлажняващо устройство 29, което е свързано с изходящия въздуховод, и което съдържа оросител 30 за овлажняване на изходящия въздух. При това изходящият въздух се насища с пара и неговата температура намалява. Охладеният въздух се подава към топлообменното устройство 4 и през циркулационната тръбопроводна система се предава на входящия въздух, при което той съответно се охлажда. Ако това предварително охлаждане не е достатъчно, регулиращото устройство 20 на устройството за охлаждане 6 приема импулса 20' от регулиращото устройство 17 и настройва вентила 23 така, че охлаждащият флуид чрез помпата 28 се изпраща от източника за охлаждане към топлообменника 13 за охлаждане на входящия въздух.

На фиг.2 е показана структурна схема на климатична инсталация в съответствие с настоящото изобретение. На тази фигура за съответните части с тези от фиг.1 са използвани същите цифри.

Климатичната инсталация съдържа устройство за топлообмен 4, състоящо се от първи топлообменник 7, втори топлообменник 8, циркулационна тръбопроводна система 9, регулиращо устройство 18, ел.вентил 21 и помпа 26.

Съгласно настоящото изобретение, източник за нагряване lie свързан чрез линия 31 с циркулационната система 9 на устройството за топлообмен през затварящ вентил 32. По подобен начин източник за охлаждане 14 е свързан чрез същата линия с циркулационната система през затварящ вентил 33. Линията 31 е свързана с циркулационната система през ел.вентил 34.

Едно регулиращо устройство 17 за температурата на входящия въздух е свързано за управление на: вентила 21 на устройството за топлообмен, вентила 32 на източника за нагряване, вентила 33 на източника за охлаждане, както и със съответните устройства за регулиране 18, 35, 36 и 37.

Климатичната инсталация работи по следния начин:

През зимата топлината от изходящия въздух се предава на входящия въздух през устройството за топлообмен 4. Регулиращото устройство 17 поддържа вентилите 32, 33 и 34 затворени докато предварителното нагряване на входящия въздух, извършвано в устройството за топлообмен, е достатъчно за нарастване на температурата на входящия въздух до желаната степен.

В случаите, при които предварителното нагряване в топлообменника на входящия въздух от въздуха в помещението не е достатъчно, регулиращото устройство подава импулси 35' и 37' към регулиращите устройства 35 и 37 на вентилите 32 и 34, за да ги отвори. По този начин източникът за нагряване подава по-голямо количество топлина в циркулационната тръбопроводна система 9 и към втория топлообменник 8.

Когато през лятото входящият въздух трябва да се охлади, регулиращото устройство 17 подава импулси 36' и 37' за включване на устройството за овлажняване 29 и за отваряне на вентилите 33 и 34 чрез съответните регулиращи устройства 36 и 37. По този начин от източника за охлаждане 14 има възможност да се охлади циркулационната тръбопроводна система 9 и вторият топлообменник 8, ако охлаждането от устройството за топлообмен 4 от изходящия въздух не е достатъчно.

Трябва да се отбележи, че при използване на това изобретение в климатичната инсталация е необходимо едно устройство за топлообмен, а за допълнителното нагряване и допълнителното охлаждане не се изискват отделни устройства и свързаните с тях топлообменници и циркулационни тръбопроводни системи.

Ако е необходимо, възможно е да се свърже кондензационно нагряващо устройство 38 (фиг.1) към циркулационната тръбопроводна система на топлообменното устройство в съответствие с изобретението, както е показано с прекъсната линия на фиг.2 за източника за нагряване с кондензат 39.

Показаната на фиг.З реализация на климатичната инсталация се отличава от тази на фиг.2 само по това, че вторият топлообменник 8 на устройството за топлообмен 4 се състои от две части, т.е. включва допълнителен топлообменник 8а към основния топлообменник 8. При това източникът за нагряване 11 и източникът за охлаждане 14 са свързани към циркулационната тръбопроводна система 9 чрез линията 31 през допълнителния топлообменник.

Това решение се използва, например, при процеси с регулиране на въздушния поток, при които големината на въздушния поток и на течността не остават постоянни. Решението предотвратява температурната разлика при процеса да се променя в неблагоприятна посока по отношение на използването на топлината.

Показаната на фиг.4 реализация на климатичната инсталация съдържа централизирана система за изходящ въздух и разпределена система за входящ въздух. Тъй като тръбопроводната система е опростена, средствата за входящия въздух могат да се разделят на по-малки локални единици, при което входният въздуховод на сградата с необходимата изолация е по-малък.

На фиг.4 са показани три отделни въздуховода за входящ въздух 2, 2', 2. Към допълнителните въздуховоди 2' и 2” има отделни топлообменници 8' и 8, отделни циркулационни тръбопроводни системи 9' и 9” и отделни ел.вентили 21' и 2Г’ и 34' и 34”. Отделните циркулационни тръбопроводни системи 9' и 9” са свързани паралелно на циркулационната тръбопроводна система 9 на топлообменното устройство 4 чрез линии 9а и 9в. Отделните циркулационни тръбопроводни системи 9’ и 9” са свързани към източниците за нагряване 11 и за охлаждане 14 чрез отклонението 31а. По този начин количеството топлинна енергия или енергия за охлаждане, подавана към различните входящи въздуховоди, може да се регулира независимо за всеки един от тях чрез вентилите 34, 34' и 34”.

Възможно е и обратното разпределение, т.е. входящата въздуховодна система да бъде централизирана, а отвеждащата въздуховодна система да бъде разпределена, като включва например три или повече изходящи въздуховода 3.

На фиг.5 е показано едно изпълнение на климатична инсталация, при която входящата въздуховодна система е разпределена подобно на тази от фиг.4. В системата на фиг.4 източниците за нагряване и за охлаждане са свързани към топлообменниците 8, 8' и 8” към входящия въздуховод чрез обща линия 31. По този начин е възможно да се подава само нагряващ флуид или само охлаждащ флуид едновременно към всички топлообменници. В решението на фиг.5 източниците за нагряване и за охлаждане са свързани към топлообменниците 8, 8' и 8” чрез отделни линии 40 и 41 чрез разпределителните вентили 42 и 42', при което един от двата флуида може да се подаде към единия топлообменник, независимо от вида на флуида, подаван към другия топлооб менник.

Горното изпълнение по никакъв начин не ограничава изобретението, но то по желание може да се модифицира в обхвата на претенциите. Например ясно е, че не е необходимо инсталацията, съгласно изобретението, да изпълнява винаги всички операции, показани на фиг.1, като овлажнителната операция може да се пропусне. Изобразеното на фиг.1 трябва да се счита само като един пример от известните решения от състоянието на техниката, в което са включени всички възможни операции. Инсталацията съгласно изобретението може да включва всички тези операции, ако те се считат за необходими. Възможно е също така изобретението да използва всички известни тръбни връзки, както и двупътни вентили и т.н. Всички известни методи за регулиране също могат да бъдат използвани, като например изходните сигнали на регулатора 17 могат да се подават директно към ел.двигателите на вентилите 21 и 34 и т.н.

Claims (7)

Патентни претенции

1. Климатична инсталация за помещения (1), съдържаща: устройство за топлообмен (4) за предаване на топлината от отстранявания от помещенията въздух (В) към входящия въздух (А), който се подава към помещенията; средства за нагряване, свързани с източник за нагряване (11) за по-нататъшно нагряване на входящия въздух; средства за охлаждане, свързани с източник за охлаждане (14) за охлаждане на входящия въздух; и регулиращи средства (16, 17, 18, 21, 32, 33, 34) за следене на температурата на входящия въздух и за управление на устройството за топлообмен и на средствата за нагряване и за охлаждане на основата на измерената температура, характеризираща се с това, че източниците за нагряване и за охлаждане (11, 14) са свързани към устройството за топлообмен (4) така, че предварителното нагряване, следващото нагряване и охлаждането на входящия въздух (А) се извършва в общото устройство за топлообмен (4).

2. Климатична инсталация съгласно претенция 1, при която устройството за топлообмен (4) включва поне един първи топлообменник (7), свързан към изходящия въздуховод (3) за изходящ въздух (В) и поне един втори топлообменник (8), свързан към входящия въздуховод (2) за входящия въздух (А) и свързана между тях циркулационна тръбопроводна система (9) за флуида за топлообмен (С), характеризираща се с това, че източникът за нагряване (11) и източникът за охлаждане (14) са свързани към циркулационната тръбопроводна система (9) на устройството за топлообмен (4) чрез линия (31) за подаване съответно на флуид за нагряване (D) и на флуид за охлаждане (Е) в циркулационната тръбопроводна система и след това към втория топлообменник (8).

3. Климатична инсталация съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че източникът за нагряване (11) и източникът за охлаждане (14) са свързани към циркулационната тръбопроводна система (9) на устройството за топлообмен (4) чрез вентил (34), който позволява селективно подаване към втория топлообменник (8) само на флуид за нагряване (С) или в подходящо съотношение на флуид за нагряване и на флуид за следващо нагряване (С, D).

4. Климатична инсталация съгласно претенция 3, характеризираща се с това, че вентилът (34) действа под управлението на регулиращото средство (37), управлявано от датчика (16) за температурата на входящия въздух (А).

5. Климатична инсталация съгласно претенция 3 или 4, характеризираща се с това, че вторият топлообменник (8) на устройството за топлообмен (4) се състои от две части, едната от които (8) е свързана към циркулационната тръбопроводна система (9) на устройството за нагряване (4), а другата част (8а) е свързана към линия (31), която свързва източника за нагряване (11) и източника за охлаждане (14) към циркулационната тръбопроводна система, така че двете части (8, 8а) на устройството за топлообмен са монтирани последователно по отношение на преминаването на флуида за 5 нагряване (D) и на флуида за охлаждане (Е).

6. Климатична инсталация съгласно коя да е от предишните претенции, съдържаща изходящ въздуховод (3) с първи топлообменник (7) за изходящия въздух (В) и поне два

10 отделни въздуховода (2, 2', 2) за входящ въздух, всеки от които има топлообменник (8, 8', 8”) за входящ въздух (А), като топлообменниците са свързани към обща тръбопроводна система (9, 9', 9, 9а, 9в) за флуида за нагрява15 не (С), характеризираща се с това, че източникът за нагряване (11) и източникът за охлаждане (14) са свързани чрез обща линия (31, 31а) към всеки един от вторите топлообменници (8, 8', 8”) през няколко регулиращи вентила (34, 34’, 34).

7. Климатична инсталация съгласно коя да е от предишните претенции, съдържаща изходящ въздуховод (3) с първи топлообменник (7) за изходящия въздух (В) и поне два отделни въздуховода (2, 2', 2) за входящ въздух, всеки от които има топлообменник (8, 8', 8) за входящ въздух (А), като топлообменниците са свързани към обща тръбопроводна система (9, 9', 9”, 9а, 9в) за флуида за нагряване (С), характеризираща се с това, че източникът за нагряване (11) и източникът за охлаждане (14) са свързани чрез отделни линии (40, 41) към всеки един от вторите топлообменници (8, 8') през разпределителни вентили (42, 42') и през няколко регулиращи вентила (34, 34').