Результат интеллектуальной деятельности: ВЕНТИЛЯЦИОННО-ОТОПИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ, ОЗОНИРОВАНИЕМ И РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к электротепловым энергоэффективным устройствам, предназначенным для создания требуемых параметров микроклимата в производственных помещениях животноводческих ферм.

Известна электротеплоутилизационная установка, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, установленный между приточным вентилятором и патрубком подачи воздуха, рециркуляционный канал, соединяющий через заслонку выбросной и приточный воздуховоды (патент РФ №2296463 от 08.11.2005 г.). К ее недостаткам следует отнести отсутствие системы очистки и обеззараживания удаляемого из помещения воздуха, что существенно ограничивает возможность применения его рециркуляции, а также высокую влажность рециркуляционного воздуха.

Известно также устройство очистки воздушной среды животноводческих и птицеводческих помещений, содержащее вентилятор, охладитель, калорифер, озонатор, причем на линии движения воздушного потока установлены эжектор и сепаратор (патент РФ №2473213 от 14.03.2011). Основным недостатком такого устройства является отсутствие устройства утилизации теплоты циркулирующего воздуха при его охлаждении до точки росы. При этом затраты энергии на его дополнительный подогрев до требуемой температуры весьма велики. Не предусмотрена защита теплообменника от замерзания образующегося из воздуха конденсата, что снижает эффективность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электротеплоутилизатор с озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащий вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал с заслонкой и смесительной камерой (патент РФ №2337276 от 27.10.2008).

Недостатками прототипа являются: недостаточное качество очистки и обеззараживания воздуха в камере смешения рециркуляционного воздуховода из-за малого времени экспозиции и слабого перемешивания воздушной смеси с озоном, что существенно ограничивает возможность применения рециркуляции внутреннего воздуха помещений, которая не превышает 30% от необходимой величины приточного воздуха (см. статью В.Н. Расстригин, Д.А. Тихомиров. «Исследования электрической вентиляционно-отопительной установки для животноводческих ферм» в журнале «Техника в селском хозяйстве», №1, 2010 г., стр.3…6); высокий уровень влажности рециркуляционного воздуха, который выходит из теплообменника, где охлаждается встречным холодным потоком приточного уличного воздуха до точки росы. Ограничение рециркуляции внутреннего воздуха приводит к дополнительным затратам энергии на подогрев приточного воздуха путем включения встроенного пикового электроподогревателя. Кроме того, при снижении температуры приточного воздуха может произойти замерзание образующегося конденсата на поверхности теплообмена со стороны удаляемого воздуха. Это приводит к ухудшению теплообмена и снижению эффективности работы теплообменника.

Повышенная влажность рециркуляционного воздуха при его повторной подаче в животноводческое помещение способствует увеличению содержания влаги во внутреннем воздухе, что неблагоприятно сказывается на микроклимате помещения и самочувствии животных.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемых параметров микроклимата (температура, газовый состав и чистота воздуха) в рабочей зоне размещения животных производственных помещений животноводческих ферм при значительном (до 60%) снижении энергозатрат на подогрев приточного воздуха, повышении надежности работы электротеплового оборудования и улучшении окружающей среды.

В результате использования предлагаемого изобретения, появляется возможность обеспечить подогрев приточного вентиляционного воздуха в наиболее холодный период года с помощью полимерного теплообменника и за счет увеличения количества рециркуляционного теплого внутреннего воздуха после его углубленной очистки и обеззараживания методом озонирования, осушения, что обеспечивает экономию энергозатрат до 60%; существенно улучшить газовый состав приточного и удаляемого воздуха; нормализовать экологическую обстановку вокруг животноводческого предприятия; повысить эффективность и расширить область применения установки.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха, содержащая вентиляторы приточного и удаляемого воздуха, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов, патрубок подачи воздуха, выбросной и приточный воздуховоды, электроподогреватель приточного воздуха, фильтры очистки воздуха, распределитель приточного воздуха, озонатор коронного разряда с трубопроводами подачи озона, рециркуляционный канал, отличающаяся тем, что по пути движения удаляемого воздуха в рециркуляционном канале последовательно установлены побудительный вентилятор, эжектор и влагоотделитель, причем заборное отверстие вентилятора расположено в канале выбросного воздуховода, а второй вход эжектора соединен с озонатором при помощи трубопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функционально-технологическая схема работы вентиляционно-отопительной установки с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха.

Установка включает в себя вентилятор удаляемого воздуха 1, малогабаритный теплообменник из полимерных материалов 2, электровентилятор приточного воздуха 3, пиковый электроподогреватель приточного воздуха 4, патрубок подачи воздуха 5, распределитель приточного воздуха 6, штуцер 7, тройник 8, гибкие трубопроводы подачи озона 9, озонатор коронного разряда 10, фильтр удаляемого воздуха 11, фильтр приточного воздуха 12, приточный воздуховод 13, рециркуляционный канал 14, содержащий влагоотделитель 15, эжектор 16, побудительный вентилятор 17 с регулируемой производительностью, воздуховод выбросного воздуха 18.

Работает вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты, озонированием и рециркуляцией воздуха следующим образом. Теплый и влажный воздух из помещения забирается через всасывающее отверстие теплообменника 2 с помощью вытяжного вентилятора 1 проходит через фильтр 11, где очищается от механических примесей и, охлажденный и осушенный в процессе теплообмена, через воздуховод выбросного воздуха 18 удаляется на улицу. Наружный воздух забирается через отверстие приточного воздуховода 13 с помощью приточного вентилятора 3, проходит через фильтр 12 и подается в теплообменник 2, и подогретый в процессе теплообмена с теплым удаляемым внутренним воздухом, по патрубку подачи воздуха 5 поступает в электрический подогреватель 4, в котором при необходимости дополнительно подогревается до требуемой температуры. После него приточный воздух подается в распределитель воздуха 6, где после смешивания с озоном, поступающим от озонатора коронного разряда 10 через штуцеры 7 и тройник 8 по трубопроводу 9, подается в места расположения животных.

При снижении температуры наружного воздуха t_н ниже критической t_кр включается вентилятор 17, заборное устройство которого расположено в канале воздуховода выбросного воздуха 18, и часть отработанного теплого воздуха помещения, подается в рециркуляционный канал 14. Под критической температурой t_кр понимается такая температура наружного воздуха, при которой происходит обмерзание теплообменной поверхности со стороны удаляемого из помещения воздуха, величина которой зависит от конструктивных особенностей и параметров установленного теплообменного аппарата. В эжекторе 16 создаются условия образования водяного аэрозоля (тумана). Одновременно в эжектор 16 при помощи трубопровода 9 подсасывается озон из озонатора 10. Мельчайшие частицы воды имеют большую площадь поверхности, что способствует усиленному перемешиванию с озоном и интенсификации абсорбции углекислого газа и других вредных веществ, а также уничтожению вредной микрофлоры, содержащихся в рециркуляционном воздухе. По окислительному воздействию озон (O₃) превосходит другие вещества, и это обстоятельство предполагает его использование, как высокоэффективное и недорогое средство санации воздуха.

Во влагоотделителе 15, например циклонного типа, происходит осушение рециркуляционного воздуха, после чего он подается в приточный воздуховод 13, где смешивается с приточным наружным воздухом. Отделившаяся при этом влага, содержащая растворы солей и другие загрязнения, образовавшиеся после обработки воздуха озоном, удаляется в канализацию.

При таком углубленном способе очистки внутреннего воздуха допускается его 75%-я рециркуляция. 100%-я рециркуляция нежелательна из-за снижения содержания кислорода в воздухе помещения в результате жизнедеятельности животных.

В зависимости от температуры наружного воздуха меняется производительность вентилятора 17. При этом за счет увеличения рециркуляционной составляющей обеспечивается эффективная работа теплообменника без обмерзания его поверхности со стороны удаляемого воздуха.

Благодаря углубленной очистке, обеззараживанию и осушению внутреннего воздуха расширена степень его рециркуляции с 30 до 75%, что позволяет значительно сократить энергозатраты на подогрев наружного приточного воздуха, снизить установленную мощность пикового электроподогревателя, нормализовать экологическую обстановку внутри и вокруг животноводческого предприятия, повысить эффективность, надежность и расширить область применения установки при пониженных отрицательных температурах наружного воздуха.