RU2274808C1 - Кондиционер - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции, может быть применено для создания комфортных условий микроклимата в стационарных зданиях и сооружениях, а также на транспортных средствах. Указанный технический результат достигается тем, что кондиционер, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного и вытяжного потоков, приточный и вытяжной вентиляторы, снабжен косвенно-испарительным теплообменником, каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом, клапаном расхода приточного потока, фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков, дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода. Причем в приточном канале на входе в кондиционер перед приточным вентилятором установлен фильтр, между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник. После увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель. Канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу. Причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос. В вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, увлажнитель вспомогательного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор. Отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы устройства в условиях повышенной влажности. 6 ил.

Description

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции, может быть применено для создания комфортных условий микроклимата в стационарных зданиях и сооружениях, а также на транспортных средствах.

Известен кондиционер, работающий по регенеративной схеме с вакуумным косвенно-испарительным циклом [Игнатов В.В. Разработка кондиционера с вакуумным косвенно-испарительным циклом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1987, с.177.], содержащий вентилятор приточного воздуха, косвенно-испарительный теплообменник, дроссель, увлажнитель вспомогательного потока воздуха, водяной резервуар с регулирующим вентилем и форвакуумный насос.

Недостатком известного кондиционера является большая энергоемкость процесса охлаждения воздуха, подаваемого потребителю, связанная с созданием во вспомогательном потоке воздуха пониженного давления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является кондиционер [А.с. СССР 2067730. Кондиционер. / Б.Н.Юрманов, С.Б.Юрманов, А.Б.Юрманов (СССР). - Опубл. 10.10.96. Бюл. №28] (прототип), содержащий приточные и вытяжные каналы, рекуперативный теплообменник, увлажнитель и вентиляторы.

Недостатком известного устройства является невозможность осушения подаваемого в обслуживаемое помещение приточного воздуха, которое требуется в условиях высокой влажности воздуха окружающей среды (ОС) для соблюдения санитарных норм.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы устройства в условиях повышенной влажности ОС.

Указанный технический результат достигается тем, что кондиционер, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного и вытяжного потоков, приточный и вытяжной вентиляторы, снабжен косвенно-испарительным теплообменником, каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; клапаном расхода приточного потока; фильтрами; шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода. Причем в приточном канале на входе в кондиционер перед приточным вентилятором установлен фильтр, между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник. После увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель. Канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу. Причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос. В вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, увлажнитель вспомогательного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор. Отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.

Сравнительный анализ предложенного технического решения и прототипа выявил новые существенные признаки, заключающиеся в следующем: кондиционер снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; клапаном расхода приточного потока; фильтрами; шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода, причем в приточном канале на входе в кондиционер перед приточным вентилятором установлен фильтр; между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник; после увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель; канал вспомогательного потока организован для косвенно-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу, причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос; в вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, увлажнитель вспомогательного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор; отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.

Такое выполнение кондиционера позволяет обеспечить технический результат, что соответствует критерию "новизна".

Анализ имеющейся научно-технической и патентной литературы не позволил выявить заявленной совокупности существенных признаков, что дает основание сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень". Хотя часть конструктивных элементов присутствует в некоторых устройствах, в такой совокупности они не известны.

Материалы заявки содержат достаточный объем информации о возможности реализации предложенного устройства в промышленности. Следовательно, заявленное устройство соответствует критерию "промышленная применимость".

Предлагаемое устройство, а также принцип его работы проиллюстрированы на фиг.1-6.

На фиг.1 изображена принципиальная схема кондиционера в рамках одного из возможных вариантов систем кондиционирования. На фиг.2 изображена та же схема с обозначением реперных точек водовоздушных потоков, параметры которых иллюстрируют ход рабочих процессов, изображенных на фиг.3, 4, 5, 6 на диаграммах влажного воздуха Рамзина (i-d диаграмма) и на i-t диаграмме (см. [Игнатов В.В. Разработка кондиционера с вакуумным косвенно-испарительным циклом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1987, с.177.]). На фиг.3 и 4 изображены рабочие процессы в условиях сухого климата. На фиг.5 и 6 изображены рабочие процессы в условиях влажного климата.

Кондиционер имеет корпус 1, приточный канал 2 с наружной заборной решеткой 3, фильтром 4, вентилятором приточного воздуха 5, первым косвенно-испарительным рекуперативным теплообменником 6, влагоотделителем 7, вторым косвенно-испарительным теплообменником 8, увлажнителем 9, влагоотделителем 10, регулируемым клапаном расхода приточного воздуха 11, шумоглушителем 12. Далее приточный канал 2 кондиционера переходит в приточную систему воздухораспределения потребителя. На принципиальной схеме (фиг.1) показана группа отдельных помещений 13, объединяемых коридором 14. Приточная система воздухораспределения данных помещений представляет собой магистральный приточный канал 15 с камерой специальной обработки воздуха 16 (ионизация, дополнительная тонкая очистка, ...) и присоединенные к нему рециркуляционные системы отдельных помещений, состоящие из регулируемого клапана 17 расхода свежего воздуха Gсв_п, смесительной камеры 18, приточных воздухораспределителей 19, рециркуляционных вытяжных воздухораспределителей 20, рециркуляционного фильтра 21 и рециркуляционного вентилятора 22 с регулируемой производительностью. При этом рециркуляционный поток в помещении обозначен Gрец_п, а полный расход приточного воздуха - Gп_п.

Помещения 13 связаны с коридором 14 переточными каналами 23, а в самом коридоре расположены вытяжные воздухораспределители 24, присоединенные к вытяжному каналу кондиционера 25. В последнем последовательно расположены фильтр 26, шумоглушитель 27, увлажнитель 28, теплообменник 6, влагоотделитель 29, вытяжной вентилятор 30 и защитная выбросная решетка 31.

За теплообменником 8 по ходу движения приточного воздуха присоединен канал вспомогательного потока, в котором установлены регулируемый дроссель 33, увлажнитель 34, теплообменник 8, влагоотделитель 35, форвакуумный насос 36 и выбросная защитная решетка 37.

Также кондиционер включает в себя систему подачи воды в увлажнители, состоящую из пополняемой расходной емкости 38, фильтра 39, насоса 40, защитного байпасного клапана 41 и регулируемых клапанов расхода воды в увлажнители 42, 43, 44.

Отделители влаги 7, 10, 29 и 35 связаны с расходной емкостью 38 дренажной системой с откачивающими устройствами 45.

Кондиционер работает следующим образом.

В сухих климатических условиях ОС, когда влагосодержание наружного воздуха меньше, чем требуется для подачи потребителю, канал вспомогательного потока 32 не задействован: клапан 43 и дроссель 33 закрыты, форвакуумный насос 36 выключен.

Наружный воздух в виде общего потока (в количестве Gобщ), который в этом режиме является и основным (Gосн), поскольку нет вспомогательного потока (Gвсп), проходя заборную решетку 3 в корпусе 1, освобождается от возможных атмосферных осадков и крупных механических частиц. Далее, он очищается в фильтре 4 и подается вентилятором 5 на первичное охлаждение увлажненным вытяжным воздухом в рекуперативный косвенно-испарительный теплообменник 6. Влагосодержание наружного воздуха мало, и влага из него не конденсируется, поэтому воздух проходит отделитель влаги 7 и неработающий теплообменник 8, не изменяя своих параметров. Далее основной поток, являющийся приточным, адиабатно увлажняется в увлажнителе 9 до требуемых потребителем параметров и освобождается от унесенной неиспарившейся капельной влаги в отделителе влаги 10. После чего он проходит клапан регулировки расхода 11 (предназначен не только для регулирования расхода приточного воздуха, но для и мягкого запуска вентилятора 5, при котором он закрыт), шумоглушитель 12 и подается в приточную систему воздухораспределения потребителя. В рассмотренном варианте системы кондиционирования и потребителя приточный воздух подается по магистральному приточному каналу 15 через камеру специальной обработки 16, в которой его могут дополнительно очищать, ионизировать, ароматизировать и т.п., к смесительным камерам 118 отдельных обслуживаемых помещений 13 через индивидуальные клапаны расхода свежего приточного воздуха 17 (в количестве Gсв_п). В смесительных камерах 18 свежий приточный воздух Gсв_п смешивается с внутренним рециркуляционным воздухом Gрец_п, который подается в смесительные камеры 18 рециркуляционными вентиляторами 22. При этом забираемые из кондиционируемых помещений рециркуляционные потоки очищаются в секциях фильтрации 21. Подается воздух в помещения (массовым расходом Gп_п) через приточные воздухораспределители 19.

Забирается воздух из кондиционируемых помещений 13 в каналы внутренней рециркуляции и в коридор 14 через вытяжные воздухораспределители 20 и переточные каналы 23. Вытяжной воздух из коридора 14 попадает в вытяжной канал кондиционера через воздухораспределители 24 и секцию фильтрации 26, освобождаясь от механических примесей, способных ухудшить работу последующих глушителя 27, увлажнителя 28, а главное рекуперативного косвенно-испарительного теплообменника 6. В глушителе 27 гасятся шумы, распространяющиеся навстречу потоку от вытяжного вентилятора 30, не погашенные в теплообменнике 6. Далее вытяжной воздух переувлажняется и охлаждается в увлажнителе 28 и, проходя рекуперативный теплообменник 6, охлаждает общий поток свежего воздуха. Далее освободившись от капельной влаги в отделителе влаги 29, этот поток выбрасывается вытяжным вентилятором 30 в ОС через защитную выбросную решетку 31.

Собираемая жидкость в отделителях влаги 7, 10, 29 и 35 возвращается в расходную емкость 38 дренажной системой с откачивающими устройствами 45.

Во влажных климатических условиях ОС, когда влагосодержание наружного воздуха больше, чем требуется для подачи потребителю, и увлажнитель приточного воздуха 9 не работает, задействуется вспомогательный канал 32 с расходом воздушного потока Gвсп, который отбирается из общего потока после отделителя влаги 10, предварительно охлажденный в теплообменниках 6 и 8. Откуда он попадает в увлажнитель 34, предварительно расширившись в дросселе 33. Из увлажнителя 34 вспомогательный поток, адиабатически увлажненный и дополнительно охлажденный, направляется в теплообменник 8, где охлаждает общий поток воздуха и конденсирует из него излишек влаги. Далее вспомогательный поток, освободившись от капельной влаги в отделителе влаги 35, сжимается форвакуумным насосом 36 до давления, близкого к атмосферному, и, пройдя решетку 37, выбрасывается в ОС. Создание разрежения во вспомогательной ветке позволяет понизить относительную влажность воздуха, отбираемого насыщенным после теплообменника 8, а следовательно, позволяет его охладить испарением воды до температур, достаточных для эффективной конденсации избытка влаги из общего потока. При этом степень охлаждения во вспомогательной ветке может регулироваться при помощи дросселя 33 и клапана расхода воды в увлажнитель 43. Оставшаяся часть общего потока - основной поток подается переохлажденным и в состоянии насыщения водяными парами, но при требуемом влагосодержании потребителю.

Увлажнители 9, 34 и 28 кондиционера запитываются из расходной пополняемой емкости воды 38 через систему возвратных и подающих трубопроводов с фильтром 39, насосом 40, его защитным байпасным перепускным клапаном 41 и регулируемыми клапанами 42, 43 и 44. Система водовозврата 45 из отделителей влаги 7, 10, 29, 35 снабжена откачными устройствами (условно не показаны), позволяющими подать воду обратно в расходную емкость 38.

Предложенный кондиционер позволяет за счет переохлаждения основного потока уменьшить расход приточного воздуха, а следовательно, габариты и массу всех основных элементов кондиционера. При этом возможно индивидуальное регулирование в отдельных помещениях потребителя температурного уровня, влажности, подвижности воздуха, запыленности, общего перепада температуры по объему помещения.

Источники информации

1. А.с. СССР 2067730. Кондиционер. / Б.Н.Юрманов, С.Б.Юрманов, А.Б.Юрманов (СССР). - Опубл. 10.10.96. Бюл. №28.

2. Игнатов В.В. Разработка кондиционера с вакуумным косвенно-испарительным циклом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1987, с.177.

Claims (1)

1. Кондиционер, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, приточные и вытяжные каналы, увлажнитель приточного потока, приточный и вытяжной вентиляторы, отличающийся тем, что он снабжен косвенно-испарительным теплообменником; каналом вспомогательного потока с установленными в нем дросселем, увлажнителем, отделителем влаги и форвакуумным насосом; клапаном расхода приточного потока; фильтрами, шумоглушителями и отделителями влаги приточного и вытяжного потоков; дренажной системой с откачивающими устройствами и системой подачи воды к увлажнителям с регулируемыми клапанами расхода, причем в приточном канале на входе в кондиционер перед приточным вентилятором установлен фильтр; между теплообменником и увлажнителем приточного потока установлены последовательно отделитель влаги и косвенно-испарительный теплообменник; после увлажнителя последовательно расположены еще один отделитель влаги, клапан расхода приточного потока и шумоглушитель; канал вспомогательного потока организован для косвено-испарительного теплообменника и связывает выход приточного канала из косвенно-испарительного теплообменника и выход из кондиционера в атмосферу, причем в канале вспомогательного потока до косвенно-испарительного теплообменника последовательно расположены дроссель и увлажнитель, а после него - отделитель влаги и форвакуумный насос; в вытяжном канале последовательно, по ходу движения потока, установлены фильтр, шумоглушитель, увлажнитель вспомогательного потока, теплообменник, отделитель влаги и вытяжной вентилятор; отделители влаги связаны дренажной системой с откачивающими устройствами с расходной водяной емкостью.

Images