Патент на изобретение №2291355

(54) СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА

(57) Реферат:

Система предназначена для кондиционирования и вентиляции воздуха и создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях. Система содержит емкость, выполняющую функцию аккумулятора ночного холода, воздухоохладитель, камеру орошения, вентилятор, трехходовой клапан, центробежные насосы, задвижку, воздушные заслонки и камеру смешения. Камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала, а вал с дисками вращается по ходу воздуха от двигателя, причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными. Технический результат – повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха в зимний период времени. 3 ил.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система кондиционирования по патенту РФ №2031319, кл. F 24 F 5/00, от 27.04.92 (прототип), содержащая кондиционер с последовательно расположенными теплообменниками, вентилятор, аппарат испарительного охлаждения и вентиляторную градирню.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса тепло-влажностной обработки воздуха в зимний период времени.

Технический результат – повышение эффективности и надежности тепловлажностной обработки воздуха в зимний период времени.

Это достигается тем, что в системе кондиционирования с использованием естественного холода, содержащей емкость, выполняющую функции аккумулятора ночного холода, воздухоохладитель, камеру орошения, вентилятор, трехходовой клапан, центробежные насосы, задвижку, воздушные заслонки и камеру смешения, камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала толщиной 0,5…1 мм, а вал с дисками вращается по ходу воздуха с частотой 4…24 мин^-1 от двигателя, причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными или плоскими, в корпусе расположены защитные козырьки для уменьшения каплеуноса, а поддон с жидкостью связан с трубопроводом с шаровым клапаном и переливным трубопроводом.

На фиг.1 изображена принципиальная схема системы кондиционирования с использованием естественного холода, на фиг.2 – общий вид роторного тепломассообменника, на фиг.3 – вид сверху фиг.2.

Система кондиционирования с использованием естественного холода (фиг.1) содержит емкость 1, выполняющую функции аккумулятора ночного холода, воздухоохладитель 2, камеру орошения 9, представляющую собой роторный тепломасоообменник, вентилятор 3, трехходовой клапан 14, центробежные насосы 11 и 12, задвижку 13, воздушные заслонки 5, 6, 7, 10 и камеру смешения 4.

Роторный тепломассообменник, представляющий собой камеру орошения, содержит входной патрубок 21 в корпусе 20 (фиг.3 и фиг.4), закрепленные на валу 23 вращающиеся диски 15, выходной патрубок 22. Нижняя часть дисков 15 находится в поддоне 16 с водой. Диски 15 выполняются из хорошо смачиваемого материала (дюралюминия, пластмассы с шершавой обезжиренной поверхностью или др.) толщиной 0,5…1 мм. Вал 23 с дисками 15 вращается от двигателя 19; при меньшей частоте наблюдается неполное смачивание дисков 15, а при большей – срыв капель с поверхности дисков. По форме диски 15 могут быть выполнены гофрированными (фиг.4) для увеличения поверхности контакта тепломассообмена, причем гофры могут быть выполнены в форме многоугольника, синусоиды, полуокружности (на чертеже не показано). Между собой диски 15 скрепляются шпильками 25 с разделительными шайбами 26. В корпусе 20 расположены защитные козырьки 18 для уменьшения каплеуноса. В поддоне 16 закреплены горизонтальные пластины 29 и 30, а также с поддоном 16 связаны трубопровод с шаровым клапаном 27 и переливной трубопровод 28.

Система кондиционирования с использованием естественного холода работает следующим образом.

Ночью кондиционер работает как градирня, охлаждая циркулирующую в системе и поступающую в емкость 1 воду, а нагревшийся в камере 9 воздух выбрасывается наружу. В дневное время система осуществляет охлаждение воздуха, поступающего в помещение 8, сначала “сухое” в воздухоохладителях 2, в которые направляется вода из емкости 1, а затем испарительное в камере 9. При работе установки в ночном режиме заслонки 5 открыты, а остальные закрыты. Клапан 14 находится в открытом положении и вода из емкости 1 поступает в камеру 9.

Роторный тепломассообменник камеры орошения 9 работает так. Обрабатываемый воздух поступает в тепломассообменник через входной патрубок 21 в корпусе 20 в радиальном направлении к вращающимся дискам 15, проходит в щелевых каналах между ними и направляется к выходному патрубку 22. Нижняя часть дисков ротора находится в поддоне 16 с водой, поэтому при вращении ротора на поверхности дисков образуется тонкая пленка воды, с которой взаимодействует поток воздуха. Ротор вращается по ходу воздуха с частотой 4…24 мин^-1, так как при меньшей частоте наблюдается неполное смачивание дисков, а при большей – срыв капель с поверхности дисков 15. При вращении ротора по ходу воздуха пленка воды растекается по поверхности дисков под действием потока воздуха и удерживается без срыва капель при скорости в живом сечении 11-17 м/с (в зависимости от размера зазора между дисками), причем с уменьшением зазора предельная скорость возрастает. При хорошем качестве изготовления и сборки ротор вращается с частотой 6…9 мин^-1 под действием набегающего потока воздуха. Постоянный уровень воды в поддоне поддерживается за счет подпитки водопроводной водой из трубопровода 27. Насос для этого режима обработки вообще не требуется. При политропических процессах нагрева или охлаждения необходимо обеспечить подачу и удаление теплой или холодной воды из поддона с помощью насоса, однако требуемый напор насоса будет очень небольшим. Эффективность тепло- и масоообмена в режиме изоэнтальпийного достаточно велика, причем с увеличением зазора между дисками коэффициент эффективности уменьшается, а с увеличением диаметра возрастает. Это объясняется следующим: так, при увеличении зазора коэффициент эффективности действительно уменьшается, однако удельное количество явной теплоты, передаваемой от воздуха к воде с единицы площади поверхности дисков, возрастает, т.е. возрастает и коэффициент теплоотдачи, что объясняется увеличением турбулентности потока воздуха. При изменении диаметра дисков изменяются удельная площадь поверхности переноса, пропускная способность аппарата и его аэродинамическое сопротивление.

Предложенная система кондиционирования воздуха с использованием естественного холода может успешно применяться в районах с жарким и сухим климатом, где разность между дневной и ночной температурой наружного воздуха в летний период достигает 23…30°С, а относительная влажность ночью не превышает 50…65%.

Формула изобретения

Система кондиционирования с использованием естественного холода, содержащая емкость, выполняющую функции аккумулятора ночного холода, воздухоохладитель, камеру орошения, вентилятор, трехходовой клапан, центробежные насосы, задвижку, воздушные заслонки и камеру смешения, отличающаяся тем, что камера орошения выполнена в виде роторного тепломассообменника и содержит входной и выходной патрубки, расположенные в корпусе, закрепленные на валу вращающиеся диски, нижняя часть которых находится в поддоне с водой, причем диски скреплены между собой шпильками через шайбы и выполнены из хорошо смачиваемого материала, а вал с дисками вращается по ходу воздуха от двигателя; причем диски по форме могут быть выполнены гофрированными, а гофры по форме могут быть выполнены в форме многоугольника, синусоиды, полуокружности.

РИСУНКИ