RU2632230C1

RU2632230C1 - Heat recovery unit with adaptive recirculation

Info

Publication number: RU2632230C1
Application number: RU2016127598A
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Ильин; Иван Юрьевич Игнаткин
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-10-03

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: unit includes a supply fan (1) and an exhaust fan (6), a heat exchanger (4) made of polymer materials, a recirculation flap (8). The rotational axis of the recirculation flap is located on its upper edge. The flap and the supply fan are connected to the supply air temperature sensor (2), ensuring the regulation of the supply air flow in proportion to the outdoor temperature decrease, while the exhaust air flow rate is constant.

EFFECT: simplified design of heat recovery unit.

1 dwg

Description

Заявляемое устройство относится к сельскому хозяйству, а именно к теплоутилизаторам.The inventive device relates to agriculture, namely to heat exchangers.

Известен воздухоподогреватель для систем обеспечения микроклимата на животноводческих фермах (а.с. СССР №1307167, 1987). Представляет собой полимерный пластинчатый рекуперативный теплообменник. Недостатками воздухоподогревателя является отсутствие системы рециркуляции внутреннего воздуха помещения.Known air heater for systems providing microclimate on livestock farms (AS USSR No. 1307167, 1987). It is a polymer plate recuperative heat exchanger. The disadvantages of the air heater is the lack of a recirculation system of indoor air.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является электротеплоутилизационная установка, предназначенная для создания и поддержания требуемых параметров микроклимата в производственных помещениях животноводческих ферм (RU 2296463 C1).The closest to the claimed device in terms of essential features is an electrothermal heat recovery plant designed to create and maintain the required microclimate parameters in the production rooms of livestock farms (RU 2296463 C1).

Электротеплоутилизационная установка включает в себя вентилятор удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, электровентилятор приточного воздуха, электроподогреватель приточного воздуха, патрубок подачи воздуха, распределитель приточного воздуха, фильтр удаляемого воздуха, отводчик конденсата, фильтр приточного воздуха, приточный воздуховод, рециркуляционный канал с воздушной заслонкой, воздуховод выбросного воздуха. Теплообменник представлен в виде набора параллельно расположенных с зазором друг относительно друга перегородок из полимерного материала, закрепленного на несущем деревянном каркасе, соединенного с корпусом, и образующих каналы для потоков греющего и нагреваемого воздуха, подключенные к выполненным в корпусе проемам подвода и отвода потоков.The electrothermal recovery installation includes a ventilating air fan, a small-sized heat exchanger made of polymeric materials, a supply air electric fan, a supply air electric heater, an air supply pipe, a supply air distributor, an exhaust air filter, a condensate drain, a supply air filter, a supply air duct, and a recirculation duct with an air damper exhaust air duct. The heat exchanger is presented in the form of a set of parallel partitions made of polymer material mounted on a supporting wooden frame connected to the housing and forming channels for the flow of heating and heated air connected to the apertures for supplying and discharging flows.

Недостатками прототипа являются наличие рециркуляционного канала и то, что производительность приточного вентилятора не регулируется. Использование рециркуляционного канала для смешивания вытяжного воздуха с уличным воздухом может привести к обмерзанию приточного канала. Вытяжной воздух животноводческих помещений характеризуется высоким влагосодержанием, проходя через теплообменник, он охлаждается и часть его влаги в виде конденсата осаждается на стенках вытяжного канала теплообменника. В то же время часть влаги находится в дисперсном состоянии и виде сухого пара. Попадая в приточный канал, рециркуляционный воздух смешивается с приточным (температурой -15°С и ниже) и дополнительно охлаждается. Снижается влагоемкость воздуха и происходит дальнейшее образование конденсата. Окружающие поверхности имеют отрицательную температуру и на них намораживается конденсат, что нарушает процесс теплообмена.The disadvantages of the prototype are the presence of a recirculation channel and the fact that the performance of the supply fan is not regulated. Using a recirculation duct to mix exhaust air with outside air can freeze the supply duct. The exhaust air of livestock buildings is characterized by high moisture content, passing through the heat exchanger, it is cooled and part of its moisture in the form of condensate is deposited on the walls of the exhaust channel of the heat exchanger. At the same time, part of the moisture is dispersed and in the form of dry steam. Once in the supply channel, the recirculated air is mixed with the supply (temperature -15 ° C and below) and is additionally cooled. The moisture capacity of the air decreases and further condensation occurs. The surrounding surfaces have a negative temperature and condensation freezes on them, which disrupts the heat transfer process.

Заявляемое устройство направлено на решение задачи снижения энергозатрат на подогрев приточного воздуха, упрощения конструкции и повышения ее надежности.The inventive device is aimed at solving the problem of reducing energy consumption for heating the supply air, simplifying the design and increasing its reliability.

Для решения указанной задачи ось вращения рециркуляционной заслонки располагается на ее верхней кромке, при этом заслонка и приточный вентилятор связаны с датчиком температуры приточного воздуха, обеспечивая регулировку расхода приточного воздуха пропорционально снижению уличной температуры при постоянстве расхода вытяжного воздуха. Заслонка приоткрывается и направляет часть потока воздуха после теплообменника непосредственно в помещение. В тоже время снижается производительность приточного вентилятора. Величина снижения производительности равна расходу рециркуляционного воздуха.To solve this problem, the axis of rotation of the recirculation flap is located on its upper edge, while the flap and the supply fan are connected to the supply air temperature sensor, providing adjustment of the supply air flow in proportion to the decrease in street temperature with a constant flow of exhaust air. The damper opens and directs part of the air flow after the heat exchanger directly into the room. At the same time, the performance of the supply fan is reduced. The magnitude of the decrease in productivity is equal to the consumption of recirculated air.

Предложенное устройство поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема топлоутилизатора в режиме рециркуляции.The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the topoilizer in recirculation mode.

Теплоутилизационная установка с адаптивной рециркуляцией состоит из и приточного вентилятора 1 с датчиком температуры 2, установленных в приточном канале на выходе из теплообменника; вытяжного патрубка 3, установленного вертикально под полимерным теплообменником 4; приточного воздуховода 5; вытяжного вентилятора 6, соединенного с выпускным воздуховодом 7, в котором размещена рециркуляционная заслонка 8; конденсатоотводчика 9, размещенного в нижней части корпуса теплообменника для удаления конденсата.A heat recovery unit with adaptive recirculation consists of a supply fan 1 with a temperature sensor 2 installed in the supply channel at the outlet of the heat exchanger; exhaust pipe 3 mounted vertically under the polymer heat exchanger 4; supply air duct 5; an exhaust fan 6 connected to an exhaust duct 7 in which a recirculation flap 8 is arranged; a steam trap 9 located in the lower part of the heat exchanger housing to remove condensate.

Работает теплоутилизационная установка с адаптивной рециркуляцией следующим образом. В корпусе расположен теплообменник 4 с каналами для приточного и вытяжного воздуха. Приток и вытяжка - с механическим побуждением, и осуществляются приточным 1 и вытяжным 6 вентиляторами. Удаляемый из помещения теплый воздух подогревает холодный приточный воздух, теплообмен осуществляется через пластины, разделяющие приточный и вытяжной каналы. В результате теплообмена вытяжной воздух охлаждается, достигает точки росы, что сопровождается образованием конденсата, который под действием гравитации стекает в поддон и удаляется через конденсатоотводчик 9. В наиболее холодный период года при температурах ниже -15°С возможно охлаждение теплообменной поверхности до отрицательных температур, в таких условиях конденсат обмерзает, утолщая теплообменную стенку, уменьшая пропускное сечение и снижая эффективность теплообмена. Для исключения этого явления предлагается поддерживать температуру теплообменной поверхности со стороны вытяжного воздуха выше 0°С. Контролировать это можно косвенно по температуре приточного воздуха.Works heat recovery installation with adaptive recirculation as follows. In the housing there is a heat exchanger 4 with channels for supply and exhaust air. Supply and exhaust - with mechanical motivation, and carried out by supply 1 and exhaust 6 fans. The warm air removed from the room heats up the cold supply air, heat is exchanged through the plates separating the supply and exhaust channels. As a result of heat exchange, the exhaust air cools, reaches a dew point, which is accompanied by the formation of condensate, which, under the action of gravity, drains into a sump and is removed through a steam trap 9. In the coldest period of the year at temperatures below -15 ° C, the heat-exchange surface can be cooled to negative temperatures, in Under such conditions, the condensate freezes, thickening the heat exchange wall, reducing the throughput section and reducing the heat transfer efficiency. To eliminate this phenomenon, it is proposed to maintain the temperature of the heat exchange surface from the exhaust air side above 0 ° C. This can be controlled indirectly by the supply air temperature.

Это достигается за счет регулирования расхода приточного воздуха пропорционально снижению уличной температуры при постоянстве расхода вытяжного воздуха.This is achieved by regulating the supply air flow in proportion to the decrease in street temperature with a constant flow of exhaust air.

Регулирование осуществляется контроллером по сигналу от датчика температуры приточного воздуха. Устанавливается связь между температурой приточного воздуха «t», частотой вращения приточного вентилятора «ω» и положением рециркуляционной заслонки «ϕ» с коэффициентами пропорциональности «X» и «Y» соответственно. Контроллер, получив сигнал от датчика температуры, отдает управляющие сигналы приводам заслонки и приточного вентилятора.Regulation is carried out by the controller by a signal from the supply air temperature sensor. A relationship is established between the supply air temperature “t”, the supply fan speed “ω” and the position of the recirculation flap “ϕ” with the proportionality coefficients “X” and “Y”, respectively. The controller, having received a signal from the temperature sensor, gives control signals to the damper and supply fan drives.

При охлаждении приточного воздуха до 0°С снижается частота вращения приточного вентилятора. Вытяжной вентилятор работает с неизменной производительностью. В результате расход удаляемого воздуха превышает расход приточного воздуха, что приведет к образованию разрежения в помещении и компенсации дисбаланса за счет инфильтрации и дросселирования вытяжки. Для устранения описанного выше явления конструкцией предусмотрена рециркуляционная заслонка 8, которая открывается пропорционально снижению частоты вращения приточного вентилятора и направляет часть вытяжного воздуха обратно в помещение. Таким образом, теплообменник работает с требуемым расходом приточного и вытяжного воздуха, необходимым для исключения обмерзания вытяжного канала. Проходя через теплообменник образуется конденсат, и вытяжной воздух частично осушается. С конденсатом в систему канализации удаляются растворенные в нем газы (особенно хорошо растворяется аммиак), что обеспечивает частичную регенерацию рециркуляционного воздуха.When cooling the supply air to 0 ° C, the speed of the supply fan decreases. The exhaust fan operates at a constant output. As a result, the flow rate of the removed air exceeds the flow rate of the supply air, which will lead to the formation of rarefaction in the room and compensation for the imbalance due to infiltration and throttling of the hood. To eliminate the phenomenon described above, the design provides a recirculation flap 8, which opens in proportion to the decrease in the speed of the supply fan and directs part of the exhaust air back to the room. Thus, the heat exchanger works with the required flow rate of supply and exhaust air necessary to prevent freezing of the exhaust duct. Passing through the heat exchanger, condensation forms and the exhaust air is partially drained. With condensate, the gases dissolved in it (ammonia dissolves particularly well) are removed into the sewage system, which ensures partial regeneration of recirculated air.

Ось заслонки 8 расположена в ее верхней части для предотвращения эжекционного подсоса воздуха в вытяжной патрубок.The axis of the shutter 8 is located in its upper part to prevent ejection suction of air into the exhaust pipe.

По сравнению с прототипом предложенное устройство позволяет предотвратить обмерзание приточного канала теплообменника в режиме рециркуляции, упростить конструкцию за счет размещения рециркуляционной заслонки в вытяжном канале, ось вращения которой расположена на ее верхней кромке и направляет поток воздуха после теплообменника непосредственно в помещение, обеспечить непрерывное и надежное функционирование в различных климатических зонах со снижением энергозатрат на подогрев приточного воздуха.Compared with the prototype, the proposed device allows to prevent freezing of the supply channel of the heat exchanger in the recirculation mode, simplify the design by placing the recirculation flap in the exhaust channel, the axis of rotation of which is located on its upper edge and directs the air flow after the heat exchanger directly into the room, to ensure continuous and reliable operation in various climatic zones with reduced energy consumption for heating the supply air.

Claims

A heat recovery unit with adaptive recirculation, comprising supply and exhaust air fans, a heat exchanger made of polymer materials, a recirculation flap, characterized in that the rotation axis of the recirculation flap is located on its upper edge, while the flap and the supply fan are connected to the supply air temperature sensor, providing adjustment supply air flow is proportional to the decrease in street temperature with a constant flow of exhaust air.