Пристрій для кондиціонування повітря жилих приміщень

1. Устройство для кондиционирования воздуха обитаемых помещений, содержащее теплопередающее средство для передачи тепла от отработанного воздуха, удаляемого из обитаемых помещений, в подаваемый воздух, подаваемый в обитаемые помещения, включающее по меньшей мере один первый теплообменник, связанный с воздуховодом отработанного воздуха, по меньшей мере один второй теплообменник, связанный с воздуховодом подаваемого воздуха, и систему труб для циркуляции жидкого теплоносителя, взаимно связывающую указанные теплообменники, источник тепла для дополнительного подогрева подаваемого воздуха, средство охлаждения для охлаждения подаваемого воздуха; и регулирующие средства для измерения температуры подаваемого воздуха и для управления теплопередающим средством, источником тепла и средством охлаждения в соответствии с измеренной температурой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что источник тепла и средство охлаждения соединены посредством общей магистрали с указанной системой труб для подачи дополнительно подогревающей жидкости и/или охлаждающей жидкости к указанной системе труб, для нагрева, дополнительного подогрева и охлаждения подаваемого воздуха, а теплопередающее средство связано со средствами регулировки. 2. Устройство п о п . і . о т л и ч а ю щ е е с я тем, что источник тепла и средство ох лаждения соединены с системой труб теплопередающего средства посредством регулирующего подачу вентили для ввода во второй теплообменник выборочно только жидкого теплоносителя, или жидкого теплоносителя и дополнительно подогревающей жидкости в регулируемом соотношении, или только охлаждающей жидкости на вход второго теплообменника. 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что регулирующий подачу вентиль связан с регулирующим средством, которое связано с измерительным средством для измерения температуры подаваемого воздуха. 4. Устройство по пп.2 или 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что второй теплообменник теплопередающего средства имеет две чзсти, одна из которых соединена с системой труб теплопередающего средства, а другая часть соединена с общей магистралью, которая соединяет источник тепла и средство охлаждения с системой труб так, что обе части теплообменника расположены последовательно для прохода подогревающей жидкости и охлаждающей жидкости. 5. Устройство п о п . і . о т л и ч а ю щ е е с ятем, что содержит по меньшей мере два отдельных воздуховода подаваемого воздуха, каждый из которых снабжен вторым теплообменником для подаваемого воздуха, при этом источник тепла и средство охлаждения соединены общей магистралью с каждым из вторых теплообменников через регулирующие подачу вентили. 6. Устройство п о п . 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит по меньшей мере два отдельных воздуховода подаваемого воздуха, каждый из которых снабжен вторым теплообменником для подаваемого воздуха, при этом источник тепла и средство охлэж 5 о 21949 дения соединены с общей магистралью посредством переключающего вентиля и посредством отдельных магистралей - с каждым из вторых теплообменников через переключающие вентили и регулирующие подачу вентили. Настоящее изобретение относится к устройству для кондиционирования воздуха обитаемых помещений, содержащему теплопередающее средство для передачи тепла от отработанного воздуха, удаляемого из обитаемого помещения, подаваемому воздуху, включающее по меньшей мере один первый теплообменник, связанный с каналом отработанного воздуха, по меньшей мере один второй теплообменник, связанный с каналом подачи воздуха для подаваемого воздуха и системы труб для циркуляции жидкого теплоносителя, взаимно связывающей указанные теплообменники, источник тепла для дальнейшего нагрева подаваемого воздуха, охлаждающее средство для охлаждения подаваемого воздуха и регулирующее средство для измерения температуры подаваемого воздуха и для управления теплолередающим с р е д с т в о м , источником тепла и охлаждающим средствам в соответствии с измеренной температурой. для подачи подаваемого воздуха в здание, а воздуховод отработанного воздуха предназначен для отработанного воздуха, удаляемого из здания. Установка кондиционирования воздуха содержит теплопередающее средство для рекуперации тепла из отработанного воздуха в подаваемый воздух, нагревающее средство и охлаждающее средство. Теплопередающее средство содержит первый теплообменник, соединенный с воздуховодом отработанного воздуха, второй теплообменник, соединенный с воздуховодом подаваемого воздуха, и систему взаимосвязанных труб для циркуляции жидкого теплоносителя. Нагревающее средство содержит теплообменник, соединенный с подающим воздуховодом, источник гепла и систему взаимосвязанных труб для циркуляции нагревающей жидкости. Охлаждающее средство содержит теплообменник, соединенный с подающим воздуховодом, средство охлаждения и систему взаимосвязанных труб для циркуляции охлаждающей жидкости. Центральное устройство для кондиционирования воздуха используется для нагрева обитаемых помещений зимой и Устройство для кондиционирования охлаждения их летом путем нагрева или охвоздуха снабжают измерительным средстлаждения воздуха, подаваемого в обитаевом, измеряющим температуру подаваемомые помещения, далее - подаваемого го воздуха, а регулирующее средство, воздуха содержащее логическое средство, необходимое для регулирования и управления усКроме того, в последнее время все больтановкой кондиционирования возду-ха, шее оаспространение получает рекуперасоединяют с измерительным средством. Реция теплоты из воздуха, удаляемого из гулирующее средство подключено для подачи обитаемых помещений, то есть отработанимпульсов управления соответствующим реного воздуха, и передача тепла подаваемогулирующим средством теплопередающего му воздуху. Обычно для всех процессов, средства, а эти регулирующие средства, в связанных с изменением температуры, разсвою очередь, управляют вентилями с серрабатываются отдельные средства, как навоприводом в системе труб этих средств. Сипример, теплообменник для рекуперации содержит нагнетательные тепла из отработанного воздуха в подавае- 40 стема вентиляторы, и насосы. мый воздух, нагревающее средство для нагрева подаваемого воздуха, охлаждающее Установка кондиционирования воздуха средство для подаваемого воздуха и т.д. по предшествующему уровню техники рабоИзвестны устройства для кондиционитает следующим образом. рования воздуха, описанные, а частности, а В зимнее время тепло передается в теппатенте Финляндии № 60439, кл. F 24 D лопередающем средстве от отработанного 11 /02, F 24 F 5/00, от 30.09.81, и публикацивоздуха через первый теплообменник жидях WO A1 № 9102927, кл. F 24 F 3/00, 5/00 кому теплоносителю и затем (с помощью от 07.03.91 и WO A1 N- 8403756,'кл. F 24 F жидкого теплоносителя) перекачивается на5/00 от 27.09.84. В таких устройствах возду- 50 сосом через систему труб ко второму тепховод подаваемого воздуха предназначен л о о б м е н н и к у и от него передается 21949 подаваемому воздуху. Когда нагрева не требуется, регулирующее средство получает соответствующий импульс и осуществляет регулирование вентиля так, что поток жидкости в системе труб обходит второй теплообменник. При низких - ниже нуля - температурах тепла, полученного из отработанного воздуха, не достаточно для предварительного нагрева подаваемого воздуха, В таком случаерегулирующее средство нагревающего средства получает соответствующий импульс и осуществляет регулирование вентиля так, что обеспечивается возможность накачивания нагревающей жидкости насосом из источника тепла в теплообменник для дальнейшего (дополнительного) нагрева подаваемого воздуха. В летнее время температура наружного воздуха превышает температуру, требуемую для подаваемого воздуха, и подаваемый воздух необходимо охлаждать. С этой целью устройство для кондиционирования по предшествующему уровню техники содержит увлажняющее средство, которое соединено с воздуховодом отработанного воздуха и которое содержит увлажнитель для увлажнения отработанного воздуха. При увлажнении вода путем испарения попадает в отработанный воздух, и таким образом температура отработанного воздуха понижается. Полученная таким образом охлаждающая способность передается путем рекуперации тепла в теплопередающем средстве и через систему труб подаваемому воздуху, так что подаваемый воздух соответственно охлаждается. Если этого предварительного охлаждения недостаточно, регулирующее средство охлаждающего средства получает импульс и осуществляет регулирование вентиля таким образом, что обеспечивается возможность накачивания охлаждающей жидкости насосом из средства охлаждения к теплообменнику для охлаждения подаваемого воздуха. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Каждое из средств в таком комплексном устройстве предусмотрено с отдельными трубопроводными системами питания или циркуляции для тепловой энергии или энергии охлаждения, включающими в себя от- 50 дельные насосы, средства защиты и запирания, измерительные приборы, клапаны управления и т.д., как это показано на приведенной ниже схеме устройства для кондиционирования воздуха согласно пред- 55 шествующему уровню техники Кроме того, для каждого средства необходим полный комплект регулирующей и контрольной аппаратуры. Следовательно, для такого устройства для кондиционирования воздуха требуется большое количество различных средств, и это вызывает значительные затраты, связанные с приобретением, монтажом, настройкой и эксплуатацией этих средств. Затраты на необходимые теплоизоляционные системы труб для передачи энергии и на системы для регулирования могут превысить затраты на само устройство для кондиционирования в целом. Эти системы труб требуюг много места для своего размещения в здании, что, естественно, приводит к дополнительному увеличение затрат. Наиболее близким к заявляемому изобретению и взятым за прототип является устройство для кондиционирования воздуха, описанное в патенте Германии № 2601127, кл. F 24 F 5/00, от 28.07.77, которое содержит теплопередающее средство для передачи тепла от отработанного воздуха, удаляемого из обитаемых помещений, в подаваемый воздух, который должен Быть подан в обитаемые помещения, включающее первый теплообменник, связанный с каналом отработанного воздуха, второй теплообменник, связанный с каналом подаваемого воздуха, и системы труб для циркуляции жидкого теплоносителя, взаимно связывающей указанные теплообменники, источник тепла для дальнейшего нагрева подаваемого воздуха и средство охлаждения для охлаждения подаваемого воздуха, регулирующие средства для измерения температуры подаваемого воздуха и управления теплопередающим средством, источником тепла и средством охлаждения в соответствии с измеренной температурой. Это устройство обладает большинством указанных выше недостатков. Все имеющиеся в нем средства для рекуперации тепла, дополнительного подогрева и охлаждения воздуха снабжены отдельными трубопроводами, причем дополнительный подогрев воздуха осуществляется а дополнительном теплообменнике. Все это требует развитой системы трубопроводов и сложной системы управления с тем, чтобы избежать несогласованной работы указанных средств. Указанная конструкция может быть с успехом применена для кондиционирования воздуха только в одном помещении большого объема, так как не предусматривает возможности независимой регулировки режима кондиционирования в ряде отдельных помещений. Кроме того, если имеется потребность использовать не только энергию отработавшего воздуха, но также и другие вторичные энергоресурсы с низким энергеTHMJCKHM уровнем, как например, теплоту конденсации, необходимо еще одно средст 21949 во, что подразумевает дополнительные затраты Поскольку средств много, энергопотребление несомненно значительное. Например, каждый теплообменник вызывает потери давления, что увеличивает потребление мощности вентилятором установки кондиционирования воздуха. Затраты на электрификацию установки кондиционирования воздуха высоки, поскольку каждое средство должно быть снабжено электропроводкой и контакторами, механическими переключателями, средствами защиты и т.д. Поскольку все работающие средства выполнены раздельно, иногда происходит нежелательное совмещение различных операций, например, одновременное охлаждение и рекуперация тепла что еще больше увеличивает потребление и затраты. Вследствие наличия большого количества средств система в целом в большой степени подвержена возникновению неисправностей и трудна в управлении, и именно поэтому такие установки редко функционируют надлежащим образом. 5 10 15 20 В основу настоящего изобретения по- 25 ставлена задача создать устройство для кондиционирования воздуха обитаемых помещений, в котором новое конструктивное решение подачи теплоносителя от источника тепла и средства охлаждения к теплооб- 30 менникам обеспечило бы простоту и компактность устройства, уменьшение числа и объема комплектующих узлов и оборудования, необходимого для нормального функционирования устройства, снижение 35 энергетических затрат и расходов на обслуживание при надежном выполнении всех необходимых операций по кондиционированию воздуха, подаваемого в обитаемые помещения. 40 Поставленная задача решается тем, что в устройстве для кондиционирования воздуха обитаемых помещений, содержащем теплопередающее средство для передачи тепла от отработанного воздуха, удаляемо- 45 го V3 обитаемых помещений, в воздух, подаваемый в обитаемые помещения, включающее по меньшей мере один первый теплообменник, связанный с воздуховодом отработанного воздуха, по меньшей мере 50 один второй теплообменник, связанный с воздуховодом подаваемого воздуха, и систему труб для циркуляции жидкого теплоносителя, взаимно связывающую указанные теплообменники, источник тепла для допол- 55 нительного подогрева подаваемого воздуха, средство охлаждения для охлаждения подаваемого воздуха и регулирующие средства для измерения температуры подаваемого воздуха и для управления 8 теплопередающим средством, источником тепла и средством охлаждения в соответствии с измеренной температурой, согласно изобретению, источник тепла и средство охлаждения соединены посредством общей магистрали с указанной системой труб для подачи дополнительно подогревающей жидкости и/или охлаждающей жидкости к указанной системе труб теплопередающего средства, связанного средствами регулировки. Преимущества такой конструкции перед устройствами согласно предшествующему уровню техники заключаются в том, что отдельные устройства заменяются одним устройством, которое используется по очереди для выполнения операций, ранее выполняемых отдельными требуемыми для этого устройствами. Поскольку необходимо только одно "многоцелевое" устройство, требуется одна система трубопроводов для * передачи энергии вместо трех или четырек систем, один насос, один комплект электрооборудования, одна система регулирования и т.д. Потери давления в устройстве меньше, мощности накачки существенно меньше, и предотвращается совмещение операций, так что энергопотребление значительно ниже, чем в обычных системах. Устройство также меньше подвержено появлению , неисправностей и является существенно более простым в эксплуатации. Целесообразно, чтобы в устройстве источник тепла и средство охлаждения были соединены с системой труб теплопередающего средства посредством регулирующего подачу вентиля для ввода во второй тепло- • обменник выборочно только жидкого теплоносителя, или жидкого теплоносителя и дополнительно подогревающей жидкости з регулируемом соотношении, или только охлаждающей жидкости на вход второго теплообменника При этом регулирующий подачу вентиль связан с регулирующим средством, которое связано с измерительным средством для измерения температуры подаваемого воздуха.Такая конструкция обеспечивает оптимальную температуру теплоносителя в теплопередающем средствес минимальным расходом затрачиваемой на это электроэнергии. Дополнительно второй теплообменник теплопередающего средства имеет две части, одна из которых соединена с ситемой труб теплопередающего средства, а другая часть соединена с общей магистралью, которая соединяет источник тепла и средство охлаждения с системой труб так, что обе части теплообменника расположены последовательно по отношению к проходу подо 9 21949 греаающей жидкости и охлаждающей жидкости. В такой конструкции источник тепла и средство охлаждения соединены с помощью общей магистрали с системой труб через дополнительный теплообменник. Это решение предотвращает изменение перепэда температур в неблагоприятном направлении в ходе процесса рекуперации тепла при процессах регулирования воздушною потока, когда удельные массовые расходы воздуха и жидкости не сохраняются неизменными. Предпочтительно также, чтобы устройство содержало по меньшей мере два отдельных воздуховода подаваемого воздуха, каждый из которых снабжен вторым теплообменником для подаваемого воздуха, при этом источник тепла и средство охлаждения были соединены общей магистралью с каждым из вторых теплообменников через регулирующие подачу вентили. Такая конструкция значительно упрощает подачу воздуха в отдельные помещения здания В данном случае, в отличие от прототипа, система трубопроводов проста, так что система каналов подаваемого воздуха в здание с требуемой изоляцией будет небольшой, а это снижает расходы на ее монтаж и последующую эксплуатацию. Целесообразно при этом, чтобы устройство содержало по меньшей мере два отдельных воздуховода подаваемого воздуха, каждый из которых снабжен вторым теплообменником для подаваемого воздуха, при этом источник тепла и средство охлаждения были соединены с общей магистралью посредством переключающего вентиля и посредством отдельных магистралей - с каждым из теплообменников через переключающие вентили и регулирующие подачу вентили. Такая конструкция обеспечивает возможность подачи в каждый теплообменник дополнительно подогревающей или охлаждающей жидкости независимо от типа жидкости, поданной в другие теплообменники. То есть такая конструкция позволяет независимо регулировать температуру воздуха в отдельных обитаемых помещениях здания в широком диапазоне с использованием одного общего теплопередающего средства. Фиг.1 демонстрирует структурную схему предпочтительного вирианта устройства для кондиционирования воздуха, согласно изобретению; фиг.2 показывает варианты выполнения устройства для кондиционирования воздуха, в котором теплообменник со стороны подаваемого воздуха в теплопередающем средстве имеет модифицирован 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 ную конструкцию; фиг.З и 4 - два различных варианта выполнения устройства для кондиционирования воздуха с распределенными системами для подаваемого воздуха. На фиг.1 показана структурная схема устройства для кондиционирования воздуха согласно изобретению. В здании 1 воздуховод 2 предназначен для подаваемого воздуха А, а воздуховод 3 отработанного воздуха предназначен для отработанного воздуха В, удаляемого из здания. Устройство для кондиционирования воздуха, согласно изобретению, содержит одно теплопередающее средство 4 для рекуперации тепла из отработанного воздуха в подаваемый воздух, которое содержит первый теплообменник 5, соединенный с воздуховодом отработанного воздуха 3, второй теплообменник 6, сое чиненный с воздуховодом подаваемого воздуха 2, систему взаимосвязанных труб 7 для циркуляции жидкого теплоносителя С, нагревающее средство 8 и охлаждающее средство 9. а также регулирующее средство 10, вентиль 11 с сервоприводом и насос 12. В соответствии с изобретением, источник 8 тепла соединен магистралью 13 с системой труб 7 теплопередающего средства через запорный клапан 14. Аналогична, средство охлаждения 9 соединено той же магистралью с системой труб 7 через запорный клапан 15. Магистраль 13 соединена с системой труб 7 через вентиль 16 с сервоприводом. Устройство для кондиционирования воздуха снабжено регулирующим средством 17, содержащим логическое средство, необходимое для регулирования и управления установкой. Регулирующее средство 17, реагирующее на температуру подаваемого воздуха, подключено для управления вентилем 11 теплопередающего средства, клапаном 14 источника тепла и клапаном 15 источника охлаждения, а также с вентилем 16с сервоприводом с помощью соответствующих регулирующих средств 10, 18, 19 и 20. Регулирующее средство соединено с измерительным средством 21 для измерения температуры. Устройство содержит нагнетательные вентиляторы 22 и 23 и увлажняющее средство 24, соединенное с воздуховодом 3 отработанного воздуха. При необходимости можно подключить источник 25 нагрева конденсата. Запорный клапан 14 соединен с регулирующим средством 26. Устройство для кондиционирования воздуха работает следующим образом. 11 21949 12 Это решение используется, например, при процессах регулирования воздушного потока, когда удельные массовые расходы воздуха и жидкости не сохраняются неизменными. При этом решении предотвращается изменение перепада температур в неблагоприятном направлении в ходе процесса рекуперации тепла. Вариант исполнения устройства для кондиционирования воздуха, показанный на фиг 3, содержит централизованную систему вытяжки воздуха и распределенную систему подачи воздуха. Поскольку система трубопроводов проста, средство подачи воздуха может быть разделено на небольшие локальные средства, так что система каналов подаваемого воздуха в здание с требуемой изоляцией будет небольшой. На фиг.З показаны три отдельных воздуховода подаваемого воздуха 2, 2" и 2". Дополнительные воздуховоды 2' и 2" предусмотрены с отдельными теплообменниками б' и 6", отдельными системами труб 7' и 7" и отдельными вентилями 11* и 11" и 16" и 16" с сервоприводом; Системы труб Т и 7" подключены параллельно системе труб 7 теплопередающего средства 4 с помощью магистралей 27 и 28. Системы труб 7' и 7" соединены с источником тепла 8 и средством охлаждения с помощью отводной магистрали 29. Таким образом м о ж н о регулировать количество энергии нагрева или охлаждения, которую необходимо подать в различные воздуховоды подаваемого Следует отметить, что при использовании изобретения тербуется одно теплопере- 35 воздуха независимо друг от друга с помощью вентилей 16, 16' и 16". дающее средство в установке кондиционирования воздуха, а для дополВозможно и обратное решение, то есть нительного нагрева и для дополнительного система подачи воздуха может быть центраохлаждения не требуется никаких отдельлизованной, а система вытяжки воздуха моных теплопередающих средств с соответст- 40 жет быть р а с п р е д е л е н н о й , то есть вующими теплообменниками и системами содержать два или более воздуховодов оттруб. работанного воздуха. При необходимости также можно подНа фиг 4 показан вариант устройства ключить средство для нагрева конденсата в для кондиционирования воздуха, в котором систему труб 7 теплопередающего средст- 45 система подачи воздуха выполнена распрева, согласно изобретению, как показано на деленной аналогично варианту исполнения фиг.1 пунктирными линиями для источника по фиг.З. На фиг.З источник тепла и средство 25 нагрева конденсата. , охлаждения соединены с теплообменниками 6, 6' и 6" воздуховодов подаваемого воздуха с помощью общей магистрали 13. Вариант выполнения устройства для 50 Таким обр'азом, одновременно ко всем тепкондиционирования воздуха, показанный лообменникам можно подавать только жидна фиг.2 отличается от показанного на фиг.1 кий теплоноситель или только только тем,что второй теплообменник 6 тепохлаждающую жидкость. В решении по лопередающего средства 4 состоит из двух частей, включая дополнительный теплооб- 55 фиг.4 источник тепла и средство охлаждения соединены с теплообменниками 6, 6' и менник 27 в дополнение к имеющемуся теп6" отдельными магистралями 29 и 30 через лообменнику 6. Тем самым источник 8 тепла распределительные клапаны 31 и 3 1 ' , так и средство охлаждения 9 соединен с систечто любая (из двух) жидкость может быть мой труб 7 с помощью магистрали 13 через подана в каждый теплообменник независидополнительный теплообменник. В зимнее время тепло забирается от отработанного воздуха и передается подаваемому воздуху с помощью теплопередающего средства 4. Регулирующее средство 17 сохраняет клапаны 14, 15 и вентиль 16 за- 5 крытыми до тех пор, пока в теплопередающем средстве не будет осуществлен подогрев подаваемого воздуха, достаточный для повышения температуры подаваемого воздуха до желательного уровня. 10 В тех случаях, когда подогрев подаваемого воздуха путем теплопередачи от отра- ^ бота и н о г о воздуха не достаточен, регулирующее средство 17 подает импульсы регулирующим средствам 26 и 20 клапа- 15 на 14 и вентиля 16, чтобы открыть их. Таким образом у источника тепла 8 появляется возможность подать больше тепла в систему труб 7 и ко второму теплообменнику 6. Когда в летнее время подаваемый воз- 20 дух необходимо охладить, регулировочное средство 17 генерирует импульсы, чтобы привести в действие увлажняющее средство 24 и чтобы заставить регулирующие средства 19 и 20 клапана 15 и вентиля 16 открыть 25 клапан и вентиль. Таким образом обеспечивается возможность большей подачи холода от средства охлаждения 9 в систему труб 7 и ко второму теплообменнику 6, если холода, переданного теплопередающим средст- 30 вом 4 от о т р а б о т а н н о г о воздуха, недостаточно для того, чтобы охладить подаваемый воздух. 21949 13 14 бретению не обязательно должно включать все процессы, показанные на фиг. 1. Напри мер, операцию увлажнения, если она не нужна, можно исключить. Конечно, в изоВышеприведенные варианты исполнебретении также можно использовать все изния изобретения никоим образом не предвестные виды соединений труб, как назначены для того, чтобы ограничить например двухходовые клапаны и т.д. Также изобретение, напротив, изобретение пожев изобретении могут использоваться все изланию может быть модифицировано в рамвестные методы регулирования, например, ках объема пунктов формулы. Если это сочтут необходимым, устройство по изобре- 10 выходные сообщения регулятора 17 могут подаваться непосредственно вентилям 11 и тению может осуществлять все операции, 16 с сервоприводами и т.д. но очевидно, что устройство согласно изомо от типа жидкости, поданной в другие теплообменники. г іФі ~! £> 23 20 21949 CO с: і 21949 і л—* ФИГ. 4 Упорядник Замовлення 4462 І Техред М.Келемеш Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України,254655, ГСП, КиТв-53. Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101