Спосіб створення та підтримання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері

1. Спосіб створення та підтримання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері, наприклад інкубаторі, який включає забирання свіжого повітря в кліматичну камеру, його нагрівання та зволожування, перемішування забраного повітря з повітрям кліматичної камери і подальше видалення відпрацьованого повітря з кліматичної камери, який відрізняється тим, що свіже повітря з навколишнього середовища забирають постійно чи періодично в автоматичному режимі у внутрішній об'єм кліматичної камери, при цьому здійснюють постійне перемішування повітря у всьому об'ємі кліматичної камери, нагрівають його в зоні збільшеного тиску повітря, причому підігрів здійснюють постійно чи періодично, в залежності від потреби, вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють в автоматичному режимі, шля C2 2 (19) 1 3 причому температурою повітряного потоку керують за допомогою теплообмінників [1]. Недоліком цього способу є його велика енергомісткість, через те, що великі витрати теплової енергії виникають за рахунок використання великої кількості теплообмінників. В кожного теплообмінника є свій власний коефіцієнт корисної дії. До того ж повітря що забирається не підлягає фільтруванню від пилу. Найбільш близьким є спосіб створення та підтримання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері (інкубаторі), котрий включає забирання свіжого повітря в кліматичну камеру, нагрівання та зволожування забраного повітря в кліматичній камері, а також переміщування забраного повітря з іншим повітрям кліматичної камери, і подальше видалення відпрацьованого повітря з кліматичної камери [2]. Основним недоліком цього способу є також: його велика енергомісткість, через те, що забране свіже повітря нагрівають в зоні зменшеного тиску повітря, що зменшує швидкість нагрівання повітря і призводить до невиправданих теплових втрат. Значна кількість вологи, що отримана нагрівом та випаровуванням води, не розповсюджується по кліматичній камері, а викидається в навколишнє середовище в нижній частині кліматичної камери, що також невиправдано збільшує витрати енергії. До того ж повітря що забирається, також; не підлягає фільтруванню від пилу. В основу винаходу поставлена задача, шляхом вдосконалення способу створення та підтримання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері, наприклад інкубаторі, зменшити енергомісткість кліматичної камери, та забезпечити фільтрування повітря що забирається до кліматичної камери. Поставлена задача вирішується тим, що в способі створення та підтримання температурновологісного режиму в кліматичній камері, наприклад інкубаторі, який включає забирання свіжого повітря в кліматичну камеру, його нагрівання та зволожування, перемішування забраного повітря з повітрям кліматичної камери, і подальше видалення відпрацьованого повітря з кліматичної камери, новим є те, що свіже повітря з навколишнього середовища забирають постійно чи періодично в автоматичному режимі у внутрішній об'єм кліматичної камери, при цьому здійснюють постійне перемішування повітря у всьому об'ємі кліматичної камери, нагрівають його в зоні збільшеного тиску повітря, причому підігрів здійснюють постійно чи періодично, в залежності від потреби, вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють в автоматичному режимі, шляхом випаровування води, при цьому контролюють температуру та вологість повітря в щонайменше одній точці кліматичної камери, і при надмірному їх збільшенні - подають звуковий та/або світловий сигнал, після чого здійснюють аварійне скидання відпрацьованого повітря. Випаровування води можуть здійснювати шляхом її нагрівання, при цьому контролюють об'єм води що нагрівається, а видалення відпрацьованого повітря здійснюють в верхній частині кліма 87339 4 тичної камери. Також вологість повітря всередині кліматичної камери можуть регулювати шляхом збільшення або зменшення швидкості повітряного потоку над поверхнею води, що випаровується або шляхом зміни площі випаровувальної поверхні води. Випаровування води також можливо здійснювати за допомогою ультразвукових коливань або шляхом розпилювання води в зоні нагрівання повітря. Додатково при забиранні свіжого повітря до кліматичної камери його очищають від пилу шляхом фільтрування, а тепло відпрацьованого повітря використовують для підігріву повітря, що забирають до кліматичної камери. Всю інформацію щодо температури та вологості в кліматичній камер фіксують на будь-яких матеріальних носіях інформаціїта використовують для автоматичного регулювання температурновологісного режиму. На Фіг.1 схематично зображено здійснення способу створення та підтримання температурновологісного режиму в кліматичній камері згідно до пп.1-5 формули. Рух повітря в кліматичній камері вказаний пунктирними стрілками. На Фіг.2 схематично зображено здійснення способу створення та підтримання температурновологісного режиму в кліматичній камері (інкубаторі) згідно п.6 формули. Рух повітря в кліматичній камері вказаний пунктирними стрілками. Спосіб здійснюють наступним чином. Свіже повітря з навколишнього простору забирають вентилятором 1 через вікно 2 та його прикриваючу поверхню 3 в внутрішній об'єм кліматичної камери 4, об'єм котрої обмежений теплоізолюючим корпусом кліматичної камери 5. Забране свіже повітря змішують з повітрям кліматичної камери, подаючи його в кліматичну камеру постійно чи періодично в автоматичному режимі через отвори 6 за допомогою спрямовуючих поверхонь 7 (Фіг.1). Забране свіже повітря, змішують з повітрям кліматичної камери також; за допомогою вентилятора 1, вікна 8 та отворів 6. Вікно 8 розташоване в перегородці 9. В перегородці 9 також розташовані отвори 6. Таким чином перегородка 9 разом з внутрішньою поверхнею корпусу кліматичної камери 5 утворюють об'єм підготовки повітря для кліматичної камери. Повітря кліматичної камери нагрівають в зоні збільшеного тиску повітря нагрівачем 10. Нагрівачем повітря 10 може бути звичайний тен. Підігрівання повітря здійснюють постійно чи періодично, в залежності від потреби, а потім подають підігріте повітря в кліматичну камеру, в автоматичному режимі через отвори 6, за допомогою спрямовуючих поверхонь 7. Вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють, також: в автоматичному режимі, шляхом випаровування об'єму води, яка має можливість вільно випаровуватися в повітря. Випаровування води здійснюють з пристроїв 11, котрі мають можливість регулювання випаровування води (Фіг.1). При цьому контролюють температуру повітря в одній чи в різних точках кліматичної камери, та 5 контролюють вологість повітря в одній чи в різних точках кліматичної камери та при цьому здійснюють постійне перемішування повітря у всьому об'ємі кліматичної камери. Видалення відпрацьованого повітря з кліматичної камери здійснюють через вікно 12, котре також; регулюють заслінкою 13 в ручному чи автоматичному режимі. Всю отриману інформацію щодо температури та вологості всередині кліматичної камери використовують для автоматичного регулювання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері, а при неможливості автоматичного підтримування потрібного температурно-вологісного режиму в кліматичній камері, подають звуковий сигнал та/або світловий сигнал також в автоматичному режимі. При збільшенню температури в кліматичній камері відносно потрібної норми, здійснюють аварійне скидання температури. Аварійне скидання температури здійснюють за допомогою вентилятора 14 та клапана 15 здатного пропускати потік повітря тільки з кліматичної камери, через вікно 16. Завдяки тому, що повітря нагрівають в зоні збільшеного тиску, зменшуються теплові втрати, оскільки в цьому випадку повітря нагрівається перш за все швидше, ніж: в зоні зменшеного тиску. Повітряний потік в зоні збільшеного тиску більш ефективно охолоджує нагрівальний елемент, його температура є меншою, ніж при тій же тепловіддачі в зоні зниженого тиску, і таким чином теж: зменшуються теплові витрати на нагрів суміжних деталей. Вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють також шляхом нагрівання води в пристроях 11а допомогою тенів (на Фіг.1 не вказані). При цьому контролюють об'єм води що нагрівається. Це потрібно, перш за все, щоб в будь який час збільшувати вологість повітря, а по друге виключити можливість виходу з ладу пристроїв 11. Але оскільки повітря з кліматичної камери видаляють в верхній її частині, через вікно 12, то вся випарованої вологість з пристроїв 11, попадає в кліматичну камеру, а не зразу виноситься за її межі. Це додатково зменшує енерговитрати. Вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють шляхом збільшення чи зменшення швидкості повітряного потоку над поверхнею води, що випаровується. Збільшення швидкості повітряного потоку над поверхнею води, збільшує випаровування води, не потребуючи при цьому додаткових енерговитрат на нагрівання води. Це також зменшує енерговитрати. При цьому також іде інтенсивне перемішування повітря в кліматичній камері, що додатково зменшує енерговитрати на нагрівання повітря. Збільшення швидкості повітряного потоку над водовипарювальної поверхнею може бути здійснено не тільки завдяки збільшенню потужності вентилятора 1, але й шляхом перекривання отворів 6 спрямовуючими поверхнями 7 чи якими іншими задвижками, так, щоб весь повітряний потік проходив над пристроями 11 (Фіг.1). Вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють шляхом регулювання площини водовипарювальної поверхні води, яка має можли 87339 6 вість вільно випаровуватися в повітря. (На Фіг.1 не вказано). Регулювання водовипарювальної поверхні можуть здійснювати шляхом використання на пристроях 11 барабанів, чи смугових транспортерів, котрі змочуються водою і повільно обертаються, так щоб вся волога на їх поверхні встигала переходити в повітря. Швидкістю обертання барабанів чи смугових транспортерів регулюють площину водовипарювальної поверхні. Це не потребує додаткового нагрівання води для збільшення вологості в кліматичній камері. Тому, таким чином, також зменшують енерговитрати вказаного способу. Вологість повітря всередині кліматичної камери регулюють ще і шляхом випаровування води за допомогою ультразвукових коливань. Такий спосіб випаровування води потребує значно менше енерговитрат, ніж спосіб, що включає нагрівання та випаровування води. Вологість повітря всередині кліматичної камери також регулюють шляхом розпилювання води в зоні нагрівання повітря, тобто в зоні нагрівача 10. Розпилювання води здійснюють форсункою 17 (Фіг.2). В цьому способі для випаровування води потрібно нагрівати тільки той об'єм води, що зразу буде випаруваний. Тут також зменшують енергомісткість способу створення та підтримання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері (інкубаторі). При забиранні свіжого повітря до кліматичної камери, забране свіже повітря очищають від пилу шляхом фільтрування. Тобто повітря, що забирають в кліматичну камеру через вікно 2 пропускають через пиловий фільтр. (На Фіг.1, 2 фільтр не вказаний). Таким чином забезпечують фільтрування повітря, що забирається до кліматичної камери. Що ще додатково зменшити енерговитрати, з повітря, котре видаляють з кліматичної камери, відбирають теплову енергію і знову повертають її в кліматичну камеру шляхом нагрівання повітря, що забирають до кліматичної камери. Це можна здійснювати, використовуючи звичайний теплообмінник, або тепловий насос. (На Фіг.1, 2 не вказані). Всю отриману інформацію щодо температури та вологості в кліматичній камері, котру використовують для автоматичного регулювання температурно-вологісного режиму в кліматичній камері, фіксують на будь яких матеріальних носіях інформації. Використання отриманої інформації дозволяє оптимізувати весь процес роботи кліматичної камери та зробити її енергоспоживання мінімальним. Оптимізацію чи мінімізацію енергоспоживання кліматичної камери здійснюють використовуючи інформаційну систему (комп'ютер) та спеціальне програмне забезпечення, котре містить методики вирішення екстремальних задач. Таким чином, при застосуванні вказаного способу створення та підтримання температурновологісного режиму в кліматичній камері, можна значно зменшити енерговитрати та забезпечити фільтрування повітря що забирається до кліматичної камери - (інкубатора); не використовуючи при цьому складного обладнання. Приклад конкретного використання 7 87339 Спосіб випробуваний в кліматичній камері з внутрішніми розмірами: довжина - 750мм, ширина - 880мм, вишина - 1725мм, при вилуплюванні яєць водоплавного птаха (качок) в кількості - 900шт., котрі були розташовані в лотках. Період інкубації яєць складав - 672 годин. На процес інкубації яєць витрачено 330кіловат/годин електроенергії. При забиранні свіжого повітря до кліматичної камери, його пропускали через пиловий фільтр. При видаленні відпрацьованого повітря в верхній частині кліматичної камери енерговитрати зменшилися на 5%. При регулюванні вологості повітря всередині кліматичної камери шляхом збільшення чи зменшення швидкості повітряного потоку над поверхнею води, що випаровується, енерговитрати також зменшились на 2-3%. При регулюванні вологості повітря всередині кліматичної камери шляхом зменшення чи збільшення площини водовипарювальної поверхні води, яка має можливість вільно випаровуватися в повітря, енерговитрати також; зменшувались на 23%. Комп’ютерна верстка О. Рябко 8 При регулюванні вологості повітря всередині кліматичної камери шляхом випаровування води за допомогою ультразвукових коливань, енерговитрати зменшились приблизно на 10%. При регулюванні вологості повітря всередині кліматичної камери шляхом розпилювання води в зоні нагрівання повітря, енерговитрати зменшувались на 5-7%. При відбиранні з повітря, котре видаляли з кліматичної камери теплової енергії, за допомогою звичайного теплообмінника, і нагрівання цією тепловою енергією свіжого повітря що забирали до кліматичної камери, енерговитрати вдалося зменшити майже на 20%. При досконалому дослідженні процесу інкубації яєць та його енергетичній оптимізації за допомогою інформаційної системи (комп'ютера), енерговитрати додатково вдалося скоротити на 15%. Джерела інформації: 1. Патент України на винахід №67789, 7 А01К41/00, 41/02, F24F13/068, бюл. №7, 2004р. 2. Деклараційний патент України на винахід №61793, 7 А01К41/00, бюл. №11, 2003р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601