Пристрій для випарного охолодження повітря

Реферат: Пристрій для випарного охолодження повітря містить з'єднані між собою системою трубопроводів та повітроводів вентилятор, теплообмінник і водяний насос. Він додатково містить фанкойл, градирню і теплообмінник повітря-повітря, при цьому вентилятор, теплообмінник повітря-повітря, теплообмінник повітря-вода, градирня та водяний насос установлені і з'єднані між собою послідовно, вихід водяного насоса через регулюючі вентилі з'єднаний з теплообмінником повітря-вода і з фанкойлом, вихід фанкойла з'єднаний із зрошувачем градирні, який також з'єднаний з виходом теплообмінника повітря-вода, другий вхід теплообмінника повітря-повітря з'єднаний з градирнею, а другий вихід - з повітроводом викиду повітря із приміщення. UA 116855 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИПАРНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ ПОВІТРЯ UA 116855 U UA 116855 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до альтернативних систем кондиціювання повітря. Відомий пристрій для непрямого випарного охолодження повітря (див. USA Patent. Patent №.: US 6,497,107 B2. Dec. 24, 2002. Metod and Apparatus of Indirect-Evaporative Cooling). В патенті наведено ряд рішень для випарного повітроохолоджувача непрямого типу, виконаного за суміщеною схемою (прямий і непрямий охолоджувачі в одному апараті), що відрізняються напрямом руху контактуючих потоків. Описано випарний повітроохолоджувач непрямого типу, в якому забезпечується попереднє "сухе" охолодження зовнішнього повітряного потоку, що подається вентилятором в апарат, і подальше випарне охолодження в самому апараті. Для попереднього охолодження зовнішнього повітря використовується охолоджена в даному апараті вода. Апарат насадковий багатоканальний, всередину його вбудований теплообмінник, що забезпечує попереднє "сухе" охолодження зовнішнього повітряного потоку, частина якого ("допоміжний" потік) надходить у "сухі" канали, а інша частина - "основний" потік - у сусідні "мокрі" канали. У "мокрих" каналах охолоджується вода, що стікає по їх стінках, і відводить тепло від основного повітряного потоку через стінки, що розділяють канали. "Мокрі" канали чергуються з "сухими", забезпечуючи таким чином непряме випарне охолодження повітря в апараті. В результаті потенціал подальшого випарного охолодження зростає, оскільки знижується величина природної межі випарного охолодження - температура мокрого термометра повітря, яке надходить в канали з випарним охолодженням. Недоліками аналога, порівняно з пропонованим рішенням, є: - порівняно високі енергозатрати на організацію руху повітряних потоків в щільній багатоканальній насадковій структурі, що представляє собою випарний охолоджувач і розташований всередині нього теплообмінник для охолодження зовнішнього повітря; - порівняно високі втрати при розподілі повітряних потоків між "сухими" і "мокрими" каналами випарного повітроохолоджувача непрямого типу, нерівномірність розподілу повітря, а особливо води, між каналами апарату; - значні втрати води з викидним допоміжним потоком (краплі, що виносяться повітрям з "мокрих" каналів через малі розміри каналів і протиточний рух повітряного потоку і води, що стікає по поверхні цих каналів у вигляді плівки); - обмеження в продуктивності одиничного апарату та необхідність, при значних потоках повітря, компонувати апарат із ряду ідентичних блоків, що, в свою чергу, призводить до додаткового зростання енерговитрат. У пристрої, який заявляється, процеси прямого і непрямого охолодження повітря здійснюються в різних апаратах: градирні та фанкойлі, завдяки чому можна уникнути недоліків, перелічених вище. Найближчим до пристрою, що заявляється, є агрегат випарного охолодження повітря Adia Vent (див. Вишневский Е.П., Малков Г.В., Косвенное адиабатическое охлаждение объектов. СОК, 2011. - № 8. - С. 54-59). Прототип - агрегат Adia Vent - складається із з'єднаних між собою системою трубопроводів і повітроводів вентиляторів зовнішнього та внутрішнього контурів, пластинчастого теплообмінника, водяного насоса, розбризкувача води - атомайзера, піддона. Зовнішній відкритий контур містить вентилятор, "сухі" канали пластинчастого теплообмінника; до внутрішнього контуру входить вентилятор, водяний насос, піддон, "мокрі" канали пластинчастого теплообмінника. "Сухі" канали пластинчастого теплообмінника та один із вентиляторів складають зовнішній відкритий контур, а "мокрі" канали пластинчастого теплообмінника, другий вентилятор, водяний насос, розбризкувач води - атомайзер і піддон утворюють внутрішній рециркуляційний контур. Пристрій, вибраний за прототип, працює наступним чином. У зовнішньому (відкритому) контурі зовнішнє повітря вентилятором прокачується через зрошувані канали пластинчастого теплообмінника, де адіабатично охолоджується, зволожуючись при цьому, та викидається в атмосферу. Одночасно через внутрішній (закритий) контур другим вентилятором подається повітря із приміщення, яке, проходячи через "сухі" канали пластинчастого теплообмінника, охолоджується без зміни вологовмісту та повертається в приміщення. Відмічається, що можливе підмішування до рециркуляційного повітря невеликої кількості свіжого зовнішнього повітря. Прототип і корисна модель, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: вентилятор, теплообмінники і водяний насос, сполучені між собою системою трубопроводів і повітроводів. Прототипу притаманні наступні недоліки: - майже 100 %-ва рециркуляція (при підмішуванні зовнішнього повітря падає холодовидатність агрегату); 1 UA 116855 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - викид в атмосферу холодного зволоженого повітря. В основу корисної моделі поставлено задачу створити удосконалений пристрій для випарного охолодження повітря, в якому шляхом введення додаткових апаратів - фанкойла, градирні і теплообмінника повітря-повітря, а також схеми з'єднання нових і відомих елементів забезпечити підвищення холодовидатності пристрою для випарного охолодження повітря за рахунок зменшення температури продуктового повітря. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для випарного охолодження повітря, який містить з'єднані між собою системою трубопроводів та повітроводів вентилятор, теплообмінник і водяний насос, згідно з корисною моделлю, він містить додатково фанкойл, градирню і теплообмінник повітря-повітря, при цьому вентилятор, теплообмінник повітряповітря, теплообмінник повітря-вода, градирня та водяний насос установлені і з'єднані між собою послідовно, вихід водяного насоса через регулюючі вентилі з'єднаний з теплообмінником повітря-вода і з фанкойлом, вихід фанкойла з'єднаний із зрошувачем градирні, який також з'єднаний з виходом теплообмінника повітря-вода, другий вхід теплообмінника повітря-повітря з'єднаний з градирнею, а другий вихід - з повітроводом викиду повітря із приміщення. На відміну від прототипу пристрій, що заявляється, позбавлений недоліків, перелічених вище. Це пояснюється тим, що: - по-перше, рециркуляція може складати до 30 %, як передбачено нормативами для адміністративних, громадських та житлових приміщень; - по-друге, холодне зволожене повітря (внаслідок адіабатичного процесу) після градирні не викидається в атмосферу, а спрямовується в теплообмінник повітря-повітря для попереднього охолодження зовнішнього повітря; - по-третє, завдяки попередньому охолодженню зовнішнього повітря в теплообмінниках повітря-вода та повітря-повітря температура за мокрим термометром повітря, яке входить в градирню, нижча, ніж у зовнішнього повітря: вона знаходиться між температурою за мокрим термометром та температурою точки роси зовнішнього повітря. Це дозволяє за однакової кількості повітря забезпечити у пристрої, який заявляється, більшу холодовидатність, ніж у прототипу. Пристрій, що заявляється, забезпечує технічний результат - зниження температури повітря за мокрим термометром перед градирнею. Це досягається за рахунок попереднього охолодження повітря перед градирнею. В результаті після градирні температура повітря стає нижчою від температури зовнішнього повітря за мокрим термометром, але вище його температури точки роси. Таким чином розширяється сфера практичного використання випарного охолодження: воно охоплює частину області температур, доступної раніше тільки холодильним машинам, але за меншого енергоспоживання та за більшої екологічної безпеки. Пристрій для випарного охолодження повітря зображено на кресленні. Пристрій для випарного охолодження повітря складається із вентилятора 1, теплообмінника повітря-вода 2, зрошувача 3 градирні 4, водяного насоса 5 та фанкойла 6 і додаткового теплообмінника повітря-повітря 9. При цьому вентилятор 1 з'єднаний з теплообмінником повітря-повітря 9, перший вихід якого з'єднаний повітроводом з теплообмінником повітря-вода 2, а другий вихід відкритий в атмосферу. Другий вхід теплообмінника повітря-повітря 9 з'єднаний повітроводом з виходом градирні 4. Градирня 4 з'єднана з водяним насосом 5, вихід якого через регулюючий вентиль 7 підключений до теплообмінника повітря-вода 2, а через регулюючий вентиль 8 - до фанкойла 6. Вихід фанкойла 6 і вихід теплообмінника повітря-вода 2 трубопроводами з'єднані із зрошувачем 3 градирні 4. Працює пристрій у наступному порядку. Зовнішнє повітря всмоктується вентилятором 1 і проходить через теплообмінник повітряповітря 9, де попередньо охолоджується викидним повітрям із градирні 4, яке має температуру нижчу, ніж у зовнішнього повітря. Далі повітря через теплообмінник повітря-вода 2 надходить в градирню 4, де охолоджується та зволожується за рахунок контакту з оборотною водою, циркуляцію якої забезпечує насос 5. Після насоса 5 за допомогою вентилів 7 і 8 вода розподіляється між фанкойлом 6 і теплообмінником повітря-вода 2. Завдяки попередньому охолодженню зовнішнього повітря вихідним повітрям із градирні 4 та охолодженню перед градирнею 4 в теплообміннику повітря-вода 2 зменшується його температура за мокрим термометром: температура повітря, яке входить в градирню 4, нижча ніж у зовнішнього повітря - вона знаходиться між температурою за мокрим термометром та температурою точки роси зовнішнього повітря. Це дозволяє за однакової кількості повітря забезпечити більшу холодовидатність пристрою. 60 2 UA 116855 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Пристрій для випарного охолодження повітря, що містить з'єднані між собою системою трубопроводів та повітроводів вентилятор, теплообмінник і водяний насос, який відрізняється тим, що він додатково містить фанкойл, градирню і теплообмінник повітря-повітря, при цьому вентилятор, теплообмінник повітря-повітря, теплообмінник повітря-вода, градирня та водяний насос установлені і з'єднані між собою послідовно, вихід водяного насоса через регулюючі вентилі з'єднаний з теплообмінником повітря-вода і з фанкойлом, вихід фанкойла з'єднаний із зрошувачем градирні, який також з'єднаний з виходом теплообмінника повітря-вода, другий вхід теплообмінника повітря-повітря з'єднаний з градирнею, а другий вихід - з повітроводом викиду повітря із приміщення. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3