Спосіб підігрівання і охолодження повітря природним середовищем

Реферат: Спосіб підігрівання і охолодження повітря природним середовищем включає розміщення труб в природному середовищі з температурою, вищою початкової температури повітря, подачу повітря через вхідні канали в труби та у вихідні канали споживачів підігрітого повітря і передачу теплоти з природного середовища через стінку труби. Труби занурюють під поверхню води, яка взимку замерзає на трубах, для утримання заповнених повітрям труб під водою їх кріплять нерухомо, а при охолодженні повітря його подають, переважно, у вхідні канали, куди взимку подавалось холодне повітря. UA 103185 U (54) СПОСІБ ПІДІГРІВАННЯ І ОХОЛОДЖЕННЯ ПОВІТРЯ ПРИРОДНИМ СЕРЕДОВИЩЕМ UA 103185 U UA 103185 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Спосіб належить до систем тепло- та холодопостачання і в першу чергу до систем вентиляції та систем з тепловими насосами. Відомий спосіб підігрівання повітря з від'ємними температурами та теплотою фазового переходу води в лід і водою в охолоджувачі-кристалізаторі з використанням бурульок (пат. України № 93148, МПК F25C1/00, F24D15/00 опублік. 25.09.14 р.) Повітря рухається назустріч краплям води, розпилених форсунками, що зрошують горизонтальні основи, на яких утворюються бурульки. Повітря підігрівається до температури, що становить 0 °C. Отриманим льодом можна охолоджувати повітря. Такий спосіб не дозволяє отримати високу продуктивність по нагрітому повітрю через обмежені габарити апарата і вимагає періодичного видалення бурульок. Найближчим за технічною суттю є спосіб підігрівання і охолодження повітря у каналах, що закладені в природний ґрунт (природне середовище) (Пуховой И.И., Безродный М.К., Фединчик Н.А. "Использование грунта в качестве источника тепловой энергии и холода в системах вентиляции, подачи воздуха на горение и кондиционирование". Кн. "Экономическая безопасность государства и интеграционные формы ее обеспечения". Под ред. Вороновского Г.К. и Недина И.В. Киев: Знания Украины. - 2007. - с. 271-274). В цьому способі використовують теплоту і холод, що акумульовані в ґрунті, відповідно під час літа і зими шляхом закладання горизонтальних теплообмінників на глибину 1-2 м, або вертикальних теплообмінників з бурінням свердловин з трубами переважно діаметром 120-200 мм при подачі повітря вентиляторами. Труби об'єднують у паралельні колекторні системи для збільшення площі. При горизонтальній закладці труб їх з'єднують каналами з атмосферним повітрям та зі споживачами підігрітого повітря. Передача теплоти чи холоду відбувається через стінку труб, які виготовляються з традиційних матеріалів (метал, кераміка, пластик тощо). Недоліком способу є зниження ефективності в кінці опалювального сезону при зменшенні температури ґрунту та великі затрати на закладку труб в ґрунті (траншеї і свердловини). В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб використання води в природних і штучних водоймах замість ґрунту для підігрівання повітря, і при потребі його охолодження з використанням теплоти фазового переходу води в лід і навпаки. Поставлена задача вирішується таким чином, що спосіб підігрівання і охолодження повітря природним середовищем включає розміщення труб в природному середовищі з температурою, вищою початкової температури повітря, подачу повітря через вхідні канали в труби та у вихідні канали споживачів підігрітого повітря і передачу теплоти з природного середовища через стінку труби, згідно з корисною моделлю, що труби занурюють під поверхню води, що взимку замерзає на трубах для утримання заповнених повітрям труб під водою їх кріплять нерухомо, а при охолодженні повітря його подають переважно у вхідні канали, куди взимку подавалось холодне повітря. Зі сторони входу морозного повітря намерзатиме більший шар льоду. При позитивних температурах повітря нагрівається шляхом теплопередачі від води до повітря через стінку труби, особливо вночі, коли повітря холодніше. З настанням морозів на зовнішній поверхні труб наростає лід, а виділена при цьому теплота кристалізації води проходить через шар льоду і підігріває морозне повітря до температури 0 °C. Для утримання заповнених повітрям труб під водою від спливання вгору використовують тягарі чи кріплення до дна водойми. Новим є те, що труби занурюють у відкриту водойму нижче максимального в зимовий період шару льоду на водоймі з використанням поверхні льоду та фіксують до льоду. Таким чином, труби будуть завжди у воді, тобто знаходяться у водоймі без судна чи інших засобів. Новим також є те, що труби виготовляють із льоду, а вхідні і вихідні канали для повітря виконують гнучкими. Таке виконання труб дозволяє менше витрачати традиційних матеріалів через те, що термічний опір тепловіддачі до повітря більший термічних опорів льоду і тепловіддачі від води, тому зростаюча при морозах товщина стінки льодяних труб, в деяких межах, мало впливає на теплопередачу від води через стінку з льоду до повітря. Труби з льоду не потребують виймання, зберігання і ремонту - вони розтають весною при пропусканні теплого повітря чи природним шляхом. Канали для повітря виконують гнучкими, що забезпечує надійність роботи при можливих переміщеннях і деформаціях труб. Труби виготовляють, наприклад, у формі з водою на морозі з видаленням труби термічним методом. Спосіб не потребує виконання земляних робіт. Він тим ефективніший, чим нижча температура атмосферного повітря. При наявності водойм спосіб забезпечує підігрівання повітря теплотою кристалізації води в найхолодніший період року для систем вентиляції перед традиційними калориферами і для теплових насосів на повітрі, що підвищує ефективність теплових насосів. Можуть бути використані водойми у вигляді басейнів, озера та ріки. В 1 UA 103185 U теплових насосах і системах вентиляції економія традиційної високотемпературної енергії складатиме до 30-50 %. 5 10 Джерела інформації: 1. Патент України № 93148, МПК F25C1/00, F24D15/00 опублік. 25.09.14 р. 2. Пуховой И.И., Безродный М.К., Фединчик Н.А. "Использование грунта в качестве источника тепловой энергии и холода в системах вентиляции, подачи воздуха на горение и кондиционирование". Кн. "Экономическая безопасность государства и интеграционные формы ее обеспечения". Под ред. Вороновского Г.К. и Недина И.В… Киев: Знания Украины. 2007 - с. 271-274. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Спосіб підігрівання і охолодження повітря природним середовищем, що включає розміщення труб в природному середовищі з температурою, вищою початкової температури повітря, подачу повітря через вхідні канали в труби та у вихідні канали споживачів підігрітого повітря і передачу теплоти з природного середовища через стінку труби, який відрізняється тим, що труби занурюють під поверхню води, яка взимку замерзає на трубах, для утримання заповнених повітрям труб під водою їх кріплять нерухомо, а при охолодженні повітря його подають, переважно, у вхідні канали, куди взимку подавалось холодне повітря. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що труби занурюють у відкриту водойму нижче максимального в зимовий період шару льоду на водоймі з використанням поверхні льоду та фіксують до льоду. 3. Спосіб за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що труби виготовляють із льоду, а вхідні і вихідні канали для повітря виконують гнучкими. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2