RU2607865C1 - Приточно-вытяжная установка с утилизацией тепла - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха с регенеративными теплоутилизаторами. Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации выбросного воздуха, экономия энергоресурсов, упрощение конструкции, монтажа и обслуживания. Это достигается тем, что приточно-вытяжная установка с утилизацией тепла, содержащая корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор, камеру с регенеративным теплоутилизатором, камера устанавливается на кровле здания на железобетонном стакане и представляет собой корпус в виде параллелепипеда, стенки которого выполнены из утепленных панелей, соединяющихся между собой быстродействующими замками, а основанием корпуса служит металлическая рама, которая устанавливается на железобетонном стакане, причем в верхней части камеры расположен горизонтальный регенеративный теплоутилизатор, представляющий собой выдвижной каркас, разделенный на две полости перегородкой, в которой закреплены опоры сердечника барабана, образованного лентами из гофрированной алюминиевой фольги, плотно навитой на сердечник, а на периферийной части барабана, выполненной в виде кольца, жестко связанного с сердечником посредством трех радиальных спиц, закреплены по крайней мере две винтовые лопасти для его вращения потоками воздуха, причем перегородка каркаса с закрепленным на ней барабаном образует каналы для приточного и вытяжного воздуха, в каждом из которых размещены фильтры очистки воздуха, при этом дисперсный материал с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения выполнен по форме в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха с регенеративными теплоутилизаторами.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является приточно-вытяжная установка с регенеративным теплоутилизатором по патенту РФ №2281441, F24F 5/00, (прототип), содержащая корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор, камеру с регенеративным теплоутилизатором.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность за счет перекрестной организации потоков воздуха.

Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации выбросного воздуха, экономия энергоресурсов, упрощение конструкции, монтажа и обслуживания.

Это достигается тем, что в приточно-вытяжной установке с теплоутилизатором, содержащим корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор, камеру с регенеративным теплоутилизатором, камера устанавливается на кровле здания на железобетонном стакане и представляет собой корпус в виде параллелепипеда, стенки которого выполнены из утепленных панелей, соединяющихся между собой быстродействующими замками, а основанием корпуса служит металлическая рама, которая устанавливается на железобетонном стакане, причем в верхней части камеры расположен горизонтальный вращающийся регенеративный теплоутилизатор, представляющий собой выдвижной каркас, разделенный на две полости перегородкой, в которой закреплены опоры сердечника барабана, образованного лентами из гофрированной алюминиевой фольги, плотно навитой на сердечник, а на периферийной части барабана, выполненной в виде кольца, жестко связанного с сердечником посредством трех радиальных спиц, закреплены по крайней мере две винтовые лопасти для его вращения потоками воздуха, а перегородка каркаса с закрепленным на ней барабаном образует каналы для приточного и вытяжного воздуха, в каждом из которых размещены фильтры очистки воздуха, причем гофры ленты алюминиевой фольги барабана выполнены в сечении по синусоидальной, криволинейной второго и высшего порядков, многоугольной, треугольной, прямоугольной, трапецеидальной форме как односторонней, так и двухсторонней, причем впадины гофра в предыдущем слое ленты приходятся на вершину гофра последующего слоя ленты, а барабан образован одной лентой, навитой на сердечнике с зазором по спирали Архимеда, жестко связанной по обоим краям круглыми по форме сетками или перфорированными круглыми алюминиевыми пластинами, причем в зазоре между боковыми поверхностями ленты размещен дисперсный материал с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения, например керамзитовый гравий.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки, на фиг. 2 - горизонтальный разрез каркаса теплоутилизатора, на фиг. 3 - односторонняя синусоидальная гофра ленты из алюминиевой фольги барабана, на фиг. 4 - двухсторонняя синусоидальная гофра ленты из алюминиевой фольги барабана, на фиг. 5-8 - варианты выполнения формы дисперсного материала 15.

На фиг. 5 - изображена форма дисперсного материала 15 с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения, выполненного в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, на фиг. 6 - форма, выполненная в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, на фиг. 7 - форма, выполненная в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, на фиг. 8 - форма, выполненная в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Приточно-вытяжная установка с теплоутилизатором содержит корпус в виде камеры 10, каналы для приточного 6 и вытяжного 8 воздуха с вентиляторами, камеру с каркасом 20 с вращающимся регенеративным теплоутилизатором 9. Камера 10 устанавливается на кровле здания на железобетонном стакане 1 и представляет собой корпус в виде параллелепипеда, стенки которого выполнены из утепленных панелей, соединяющихся между собой быстродействующими замками, а основанием корпуса служит металлическая рама 11, которая устанавливается на железобетонном стакане 1. В верхней части камеры 10 расположен горизонтальный регенеративный теплоутилизатор 9, представляющий собой выдвижной каркас 20, разделенный на две полости перегородкой 21, в которой закреплены опоры сердечника 22 барабана, образованного лентами 16 из гофрированной алюминиевой фольги, плотно навитой на сердечник 12.

На периферийной части барабана 9, выполненной в виде кольца 22, жестко связанного с сердечником 12 посредством трех радиальных спиц 23, закреплены по крайней мере две винтовые лопасти 13 и 14 для его вращения потоками приточного или вытяжного воздуха, причем лопасти 13, 14 установлены под углом к потоку воздуха, обеспечивающим его вращение. Перегородка 21 каркаса с закрепленным на ней барабаном 9 образует каналы для приточного и вытяжного воздуха, в каждом из которых размещены фильтры 4 очистки воздуха. Гофры ленты 16 алюминиевой фольги барабана выполнены в сечении по синусоидальной, криволинейной второго и высшего порядков, многоугольной, треугольной, прямоугольной, трапецеидальной форме как односторонней (фиг. 3), так и двухсторонней (фиг. 4), причем впадины гофра 18 в предыдущем слое ленты приходятся на вершину гофра 18 последующего слоя ленты.

Кроме того, барабан 9 может быть образован одной лентой (на чертеже не показано), навитой на сердечнике с зазором по спирали Архимеда, жестко связанной по обоим краям круглыми по форме сетками или перфорированными круглыми алюминиевыми пластинами, причем в зазоре между боковыми поверхностями ленты размещен дисперсный материал 15 с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения, например керамзитовый гравий.

Обслуживание камер осуществляется с кровли. Барабан закреплен на металлической раме и приводится во вращение с помощью винтовых лопастей 13, 14. Рама с закрепленным на ней барабаном может выкатываться из камеры с помощью роликов и вновь вкатываться в камеру, что позволяет проводить профилактический ремонт и очистку барабана. Теплоутилизатор можно удалить из приточно-вытяжной камеры и на летний период. Благодаря этому уменьшается сопротивление камеры, вследствие чего увеличивается производительность вентилятора, что дает возможность в этот период эксплуатировать не все камеры, а следовательно, уменьшить расход воздуха и соответственно расход электроэнергии. При удаленном теплоутилизаторе для отделения приточного потока воздуха от вытяжного устанавливают временную перегородку.

Нижняя часть камеры разделена перегородкой на приточный и вытяжной отсеки, в каждом из которых расположен фильтр 4, выполненный в виде вынимающейся кассеты. Оба фильтра имеют одинаковые размеры и технические характеристики. Кассета фильтра представляет собой металлическую раму прямоугольной формы, в которой зигзагообразно уложен фильтрующий материал. Кассеты можно вынуть из камеры для перезарядки фильтрующего материала.

Приточно-вытяжная установка с теплоутилизатором работает следующим образом.

В верхней части камеры приварены переходные короба 5, на фланцах которых установлены приточный 6 и вытяжной 8 вентиляторы. Оба вентилятора (вытяжной и приточный) осевые с колесом, вращающимся в горизонтальной плоскости, максимально унифицированы. Забор воздуха приточным вентилятором осуществляется сбоку с помощью входной коробки 7, выброс воздуха вытяжным вентилятором - вертикально вверх. Расстояние между выхлопным отверстием и верхней кромкой заборной коробки принято равным 2 м; при необходимости оно может быть увеличено за счет длины выхлопной трубы. Воздух по приточному или вытяжному каналам проходит сквозь барабан по каналам 17 или 19, образованным соответственно гофрами 16 или 18, забирая или отдавая тепло посредством материала 15 и алюминиевой фольги. Лопасти 13 и 14 устанавливаются под таким углом к потоку воздуха, чтобы обеспечивалось вращение барабана 9. Для этого возможно разделение потоков с целью направленного взаимодействия струи воздуха с лопастями 13 (на чертеже не показано).

К отверстию приточного канала камеры присоединяется воздуховод 2, расположенный в помещении. На горизонтальном участке его предусмотрена установка воздухораспределителя 3, в качестве которого применены, например, вихревые регулируемые воздухораспределители типа ВВР. В этих воздухораспределителях предусмотрена монтажная или сезонная регулировка направления струи. Угол наклона струи, который может изменяться от 0 до 40°, устанавливается с помощью исполнительного механизма.

Область применения разработанной крышной приточно-вытяжной установки ограничена температурой воздуха, подаваемого в помещение, так как установка калорифера на приточном воздухе невозможна из-за недостаточного давления, развиваемого приточным вентилятором. Однако расчеты показывают, что при температуре удаляемого воздуха 20°С и температуре наружного воздуха - 20°С установка обеспечивает нагрев подаваемого воздуха до 8°С, т.е. дополнительного подогрева не требуется. При этом экономия теплоты для установки производительностью 5 тыс. м³/ч (по каждому из потоков воздуха) составит 47 кВт, а 20 тыс. м³/ч - 187 кВт.

Установки предназначены в основном для гражданских и общественных зданий, а также промышленных помещений, в которых воздух не загрязнен вредными, пожаро- и взрывоопасными примесями и не имеет запаха. Их можно использовать в тех случаях, когда концентрация вредных веществ в местах размещения приточных вентиляторов не превышает 30% ПДК, установленных для воздуха рабочей зоны помещений (механические цеха, складские помещения, сельскохозяйственные здания, торговые и выставочные залы и т.п.).

Применение разработанной схемы позволит также уменьшить протяженность воздуховодов, за счет чего сокращаются затраты мощности на преодоление сопротивления сети, уменьшается металлоемкость и соответственно стоимость воздуховодов. Сокращаются также размеры занимаемой теплоутилизационной установкой производственной площади здания. Если сопоставить две системы с регенеративными теплоутилизаторами производительностью по каждому из потоков 10 тыс. м³/ч (общепринятую с напольным размещением оборудования и сетью воздуховодов от нее до места выброса с крышной приточно-вытяжной установкой), то будет годовая экономия на электроэнергии при использовании разработанной установки при трехсменном режиме работы.

Claims (3)

1. Приточно-вытяжная установка с утилизацией тепла, содержащая корпус, каналы для приточного и вытяжного воздуха, вентилятор, камеру с регенеративным теплоутилизатором, камера устанавливается на кровле здания на железобетонном стакане и представляет собой корпус в виде параллелепипеда, стенки которого выполнены из утепленных панелей, соединяющихся между собой быстродействующими замками, а основанием корпуса служит металлическая рама, которая устанавливается на железобетонном стакане, причем в верхней части камеры расположен горизонтальный регенеративный теплоутилизатор, представляющий собой выдвижной каркас, разделенный на две полости перегородкой, в которой закреплены опоры сердечника барабана, образованного лентами из гофрированной алюминиевой фольги, плотно навитой на сердечник, а на периферийной части барабана, выполненной в виде кольца, жестко связанного с сердечником посредством трех радиальных спиц, закреплены по крайней мере две винтовые лопасти для его вращения потоками воздуха, причем перегородка каркаса с закрепленным на ней барабаном образует каналы для приточного и вытяжного воздуха, в каждом из которых размещены фильтры очистки воздуха, отличающаяся тем, что дисперсный материал с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения выполнен по форме в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, или в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, или в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

2. Приточно-вытяжная установка с теплоутилизатором по п. 1, отличающаяся тем, что гофры ленты алюминиевой фольги барабана выполнены в сечении по синусоидальной, криволинейной второго и высшего порядков, многоугольной, треугольной, прямоугольной, трапецеидальной форме как односторонней, так и двухсторонней, причем впадины гофра в предыдущем слое ленты приходятся на вершину гофра последующего слоя ленты.

3. Приточно-вытяжная установка с теплоутилизатором по п. 1, отличающаяся тем, что барабан образован одной лентой, навитой на сердечнике с зазором по спирали Архимеда, жестко связанной по обоим краям круглыми по форме сетками или перфорированными круглыми алюминиевыми пластинами, причем в зазоре между боковыми поверхностями ленты размещен дисперсный материал с незамкнутыми порами и с высоким коэффициентом теплоусвоения, например керамзитовый гравий.

Images