Устройство для регенерации энергии в установке техники кондиционирования и вентиляции
Устройство для регенерации энергии в установке техники кондиционирования и вентиляции может быть использовано для регенерации энергии отработанного или вытяжного воздуха в комбинированных системах для нагрева и охлаждения, в частности для кондиционирования помещений. Устройство для регенерации энергии с объемным потоком приточного и объемным потоком отработанного воздуха, содержит систему регенерации тепла, соединяющую объемные потоки приточного и отработанного воздуха с целью теплопередачи между потоками. Система регенерации содержит блок рекуперации 1 и теплообменники 2 и 5, один из которых размещен в объемном потоке приточного воздуха, а второй - в объемном потоке отработанного воздуха, тепловой насос 4, посредством теплообменников связанный с объемными потоками воздуха, накопительные контуры 3 и 6, связанные с тепловым насосом и с теплообменниками, размещенными в объемных потоках воздуха, а также блок автоматики 9, систему теплоснабжения 10 и систему горячего водоснабжения 8. Новым в техническом решении является то, что теплообменники соединены между собой посредством магистрального трубопровода 7, что позволяет максимально полно снимать излишки тепла одновременно с обоих потоков воздуха, и эффективно использовать полученную энергию. Кроме того, устройство оборудовано датчиками температуры 11, связанными с блоком автоматики 9, причем один из датчиков установлен в объемном потоке отработанного воздуха после теплообменника 5, второй датчик размещен в объемном потоке приточного воздуха перед блоком рекуперации, а третий датчик установлен после теплообменника 2, расположенного в объемном потоке приточного воздуха. 1 илл.
Полезная модель относится к устройствам регенерации энергии в установках техники кондиционирования и вентиляции. Системы регенерации тепла, установки с рекуперативными и регенеративными теплопередатчиками, а также установки с промежуточной средой или тепловыми насосами используются в технике кондиционирования и вентиляции для регенерации энергии их отработанного или вытяжного воздуха.
Известны различные системы для регенерации тепла.
Например, патент РФ 
2168116, опубл. 27.06.99 г., RU, МПК F24F 3/147, 12/00 Устройство для системы кондиционирования воздуха, содержащее средство регенерации тепла и средство подвода дополнительного нагрева и охлаждения, в котором, по меньшей мере, одно нагревательное или охлаждающее устройство, установленное в потоке поступающего воздуха, сторона жидкости которого соединена с нагревательным или охлаждающим устройством. Недостатком известного устройства является высокое энергопотребление на подогрев и доохлаждение воздуха, а также невозможность утилизации излишков теплоты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятое за прототип полезной модели техническое решение по патенту РФ 2362946, опубл. 10.09.10, RU, МПК F24F 12/00. Известный патент представляет способ и устройство для регенерации энергии, в котором описано устройство для регенерации энергии в установке техники кондиционирования и вентиляции с объемным потоком приточного воздуха и объемным потоком отработанного воздуха, содержащее блок рекуперации, теплообменники, тепловой насос, накопительный контур, систему теплоснабжения и систему ГВС. Устройство также оснащено блоком автоматики, связанным и теплообменниками и системой теплоснабжения. Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности использования теплообменников, установленных в объемных потоках приточного и отработанного воздуха, для одновременной работы на съем излишков теплоты, что не позволяет наиболее полно сохранять и эффективно использовать полученную энергию, а также отсутствие возможности оперативного реагирования блока автоматики на образование излишков теплоты.
Задача полезной модели заключается в возможности наиболее полного снятия излишков теплоты объемных потоков воздуха и сохранении энергии за счет повышения автоматизации устройства с одновременным созданием требуемых температурных параметров воздуха в помещении и в возможности утилизации избытков теплоты.
Поставленная задача решается следующим образом.
В устройстве, содержащем блок рекуперации (для непосредственной передачи энергии от приточного потока воздуха вытяжному и наоборот), теплообменники, накопительный контур (для стабилизации работы системы и связи теплообменников с тепловым насосом), тепловой насос (для преобразования низкопотенциальной теплоты, полученной от вытяжного потока воздуха и использования ее для нагрева воды системы горячего водоснабжения), а также блок автоматики (для получения и обработки данных о параметрах воздуха в системе), систему теплоснабжения и систему горячего водоснабжения. Один теплообменник размещен в потоке приточного воздуха, после рекуператора, а второй теплообменник установлен перед блоком рекуперации для изменения температуры вытяжного воздуха в потоке отработанного воздуха. Теплообменники, при этом, соединены между собой магистральным трубопроводом, что дает возможность наиболее полно снимать излишки теплоты (одновременно) с отработанного и с приточного потоков воздуха. Кроме того, устройство снабжено датчиками температуры, связанными с блоком автоматики, один из которых установлен в объемном потоке отработанного воздуха после теплообменника, второй датчик расположен в объемном потоке приточного воздуха, перед блоком рекуперации, а третий датчик - после теплообменника, размещенного в потоке приточного воздуха, что дает возможность блоку автоматики незамедлительно реагировать на изменение температуры потоков воздуха и не тратить лишнюю энергию на его согрев (или охлаждение).
Устройство поясняется графическими материалами.
На фиг. показано схематичное изображение устройства для регенерации энергии.
Устройство содержит, размещенные в проеме для прохождения потоков воздуха, блок рекуперации 1, для непосредственной передачи энергии между объемными потоками приточного и вытяжного воздуха, теплообменник 2, расположенный в объемном потоке приточного воздуха для отбора и передачи теплоты приточному воздуху, связанный с накопительным контуром 3 для регулирования передачи теплоты или отбора теплоты от приточного воздуха. Накопительный контур 3 связан с тепловым насосом 4. Теплообменник 5, расположен в объемном потоке отработанного воздуха, для отбора и передачи теплоты отработанному воздуху. Теплообменник 5 связан с накопительным контуром 6 (для регулирования передачи или отбора теплоты от вытяжного воздуха и связи с тепловым насосом 4). Теплообменники 2 и 5 связаны между собой посредством трубопровода 7, что дает возможность теплообменникам работать одновременно на съем теплоты и с отработанного и с приточного воздуха. Тепловой насос 4 служит для преобразования низкопотенциальной теплоты, полученной от вытяжного и приточного воздуха и направления ее для использования при нагреве воды системы горячего водоснабжения 8. Устройство содержит также, блок автоматики 9, связанный, в свою очередь, с накопительными контурами 3 и 6, системой теплоснабжения 10, блоком рекуперации 1, тепловым насосом 4. Накопительные контуры соединены с тепловым насосом 4 и системой горячего водоснабжения (ГВС) 8. В вытяжном потоке (отработанного) воздуха (по ходу перемещения потока) после теплообменника 5 установлен датчик температуры 11. Аналогичные датчики температуры 11 установлены также в объемном потоке приточного воздуха после теплообменника 2 и перед блоком рекуперации 1. Датчики температуры 11 связаны с блоком автоматики 9.
Устройство работает следующим образом.
Наружный воздух, который после вентиляционно-технической обработки становится приточным воздухом, поступает в зону перед блоком рекуператора 1, где расположен датчик температуры 11. Датчик фиксирует температуру наружного воздуха и отправляет данные в блок автоматики 9. Если температура наружного воздуха, ниже необходимой температуры приточного воздуха, тогда блок автоматики посылает сигнал блоку рекуперации 1 и задействует его для непосредственной теплопередачи между объемными потоками приточного и вытяжного воздуха, тем самым повышая температуру приточного воздуха до требуемой. Одновременно с нагревом приточного воздуха в блоке рекуперации 1 в установке работает теплообменник 5, который снимает оставшийся тепловой потенциал с вытяжного воздуха, и передает его накопительному контуру 6. Накопительный контур 6, связан с тепловым насосом 4, который, в свою очередь, связан с накопительным контуром 3. Накопительный контур 3, передает теплоту системе горячего водоснабжения (ГВС) 8 здания. Если же теплового потенциала вытяжного воздуха не хватает для нагрева приточного воздуха непосредственно в блоке рекуперации, датчик температуры 11, расположенный после теплообменника 2 фиксирует это и блок автоматики 9 подключает теплообменник 2 к накопительному контуру 3. Циркуляционная жидкость накопительного контура 3 нагревается с помощью теплового насоса 4, который связан с накопительным контуром 6, связанным с теплообменником 5, снимающим оставшийся тепловой потенциал с вытяжного воздуха, прошедшего блок рекуперации 1. Нагрев воды системы горячего водоснабжения прекращается.
Если же датчик 11 сообщает, что температуры циркуляционной жидкости накопительного контура 3 не хватает для нагрева приточного воздуха, блок автоматики подключает действующую систему теплоснабжения 10 здания. Теплоноситель системы теплоснабжения передает тепловой потенциал циркуляционной жидкости накопительного контура 3, тем самым повышая ее температуру до требуемой, чтобы нагреть приточный воздух.
Если датчик 11 фиксирует температуру наружного воздуха выше требуемой температуры приточного воздуха, тогда блок автоматики отключает блок рекуперации 1 и подключает теплообменник 2, через соединительную магистраль 7, путем открытия трехходового вентиля (на фиг. не показан) к накопительному контуру 6 для охлаждения приточного воздуха. Вытяжной воздух поступает в теплообменник 5, где отдает теплоту и тоже охлаждается. Теплота передается циркуляционной жидкости, находящейся в накопительном контуре 6. Температура циркуляционной жидкости задается максимально низкой и регулируется блоком автоматики 9 на основании данных, получаемых от датчика температуры 11. Таким образом, воздух охлаждается до максимально низкой температуры и достигается максимально возможный съем теплового потенциала с вытяжного воздуха. После обработки вытяжной воздух выбрасывается в атмосферу.
Данная установка позволяет в переходный период года нагревать приточный воздух без дополнительного подогрева системой теплоснабжения, с одновременным нагревом воды системы горячего водоснабжения. В холодный период времени приточный воздух нагревается за счет теплообмена с вытяжным воздухом и частично с помощью системы теплоснабжения здания. В теплый период происходит охлаждение приточного и вытяжного воздуха, а тепловой потенциал максимально передается системе горячего водоснабжения здания.
Таким образом, предлагаемое выполнение теплообменников, размещенных в воздушных потоках приточного и отработанного воздуха сообщающимися и снабжение устройства датчиками температуры, связанными с блоком автоматики, позволяют обеспечить максимальное снятие излишков теплоты с воздушных потоков, эффективное использование энергии, и направление ее на нагревание воды (т.е. утилизацию).
Таким образом, задача полезной модели решена.
Устройство для регенерации энергии в установке техники кондиционирования и вентиляции с объемным потоком приточного воздуха и объемным потоком отработанного воздуха, содержащее систему регенерации тепла, соединяющую объемные потоки приточного и отработанного воздуха с целью теплопередачи между объемным потоком приточного воздуха и объемным потоком отработанного воздуха, которая содержит блок рекуперации и теплообменники, один из которых размещен в объемном потоке приточного воздуха, а второй - в объемном потоке отработанного воздуха, тепловой насос, посредством теплообменников связанный с объемными потоками воздуха, накопительные контуры, связанные с тепловым насосом и с теплообменниками, размещенными в объемных потоках воздуха, а также блок автоматики, систему теплоснабжения и систему горячего водоснабжения, отличающееся тем, что теплообменники соединены между собой посредством магистрального трубопровода, кроме того, устройство оборудовано датчиками температуры, связанными с блоком автоматики, причем один из датчиков установлен в объемном потоке отработанного воздуха после теплообменника, второй датчик размещен в объемном потоке приточного воздуха перед блоком рекуперации, а третий датчик - после теплообменника, размещенного в потоке приточного воздуха.
