Результат интеллектуальной деятельности: Клапан приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха

Изобретение относится к области вентиляции, в частности к клапанам принудительной вентиляции с очисткой воздуха. Предназначено для подачи воздуха в помещение и его эффективной очистки.

Известен клапан инфильтрации воздуха (КИВ-М) (патент на изобретение № RU 2400676 С1, МПК F24F 13/10 (2006/01), опубл. 27.09.2010, Бюл. №27, автор: Демидов Михаил Александрович), который включает в себя канал (патрубок), пористый утеплитель, расположенный в патрубке, внутренний вставыш, крепеж, внутренний оголовок, состоящий из регулируемой заслонки (шибера), фильтра и декоративной крышки с отверстиями для прохода воздуха, а также наружную решетку с жестко закрепленным на ней с внутренней стороны стержнем (шпилькой) либо складную наружную решетку, состоящую из двух частей, шарнирно закрепленных между собой, с шарнирно закрепленным на одной из частей с внутренней стороны стрежнем (шпилькой).

Недостатком клапана, при регулируемом притоке воздуха в помещение, является отсутствие фильтрации от газообразных загрязнений, таких как оксид углерода (II), фенол, формальдегид, углеводороды алифатические и др.

Известен клапан приточной вентиляции (патент на изобретение № RU 2523224 С2, МПК F24F 13/00 (2006/01), опубл. 20.07.2014, Бюл. №20, автор Дубичев Владимир Петрович). Клапан приточной вентиляции состоит из короба, плотно огибающего раму окна. Одна огибающая раму окна часть короба выходит снаружи здания, имеет входное отверстие, в которое устанавливается фильтр и заборная решетка. Вторая огибающая раму окна часть короба выходит внутрь здания и имеет выходное отверстие. Основная часть короба имеет отверстие, которое закрывается крышкой. Между внутренней полостью короба, входным и выходным отверстием огибающих раму окна частей имеются перемычки, в которых также имеются соответственно входные и выходные отверстия. Внутрь короба устанавливается регулируемая заслонка, которая прижимается к поверхности короба и перемычек прижимной планкой и пружинами. Регулируемая заслонка может передвигаться в зазоре между поверхностью короба и прижимной планкой, одновременно открывая или закрывая входные и выходные отверстия перемычек короба. На внутренние поверхности крышки и прижимной планки установлены накладки из шумопоглощающего материала.

Недостатком клапана является то, что его конструкция не позволяет улучшать качество воздуха внутри помещения, не предусмотрена очистка поступающего воздуха от газообразных примесей в районах с высокой степенью загрязнения воздуха, установка данного клапана может привести к еще большому загрязнению воздуха внутри помещения от внешних источников выброса в городской среде.

Известно устройство приточной вентиляции (патент на изобретение № RU 2364800 С1, МПК F24F 7/00 (2006.01), F24F 12/00 (2006.01), F24F 13/24 (2006.01), опубл. 20.08.2009, Бюл. №23, автор Дмитриев Николай Валерьевич). Устройство содержит воздухозаборный патрубок, устанавливаемый в отверстие стены здания и закрытый с наружного торца заборной решеткой. Устройство снабжено регулируемой заслонкой и фильтром. Устройство снабжено соединенным с воздухозаборным патрубком, воздуховодом, устанавливаемым вдоль внутренней стороны стены здания и располагаемым в непосредственной близости от отопительного радиатора или, по меньшей мере, частично за отопительным радиатором, в стенке дополнительного воздуховода выполнено, по меньшей мере, одно воздуховыпускное окно или перфорация, направляющая поток воздуха на радиатор, а регулируемая заслонка и фильтр расположены в дополнительном воздуховоде.

Недостатком данного устройства приточной вентиляции является то, что фильтр устройства приточной вентиляции не эффективен от газообразных примесей в районах с высокой степенью загрязнения атмосферы.

Известен приточный вентиляционный клапан (патент на полезную модель №178462, опубл. 04.04.2018, автор Малетин Андрей Михайлович), предназначенный для комфортного проветривания помещений с недостаточным притоком воздуха и который может быть использован в закрытых жилых, административных, общественных, складских, производственных и иных помещениях. Содержит воздуховод из теплошумоизолирующего материала, с расположенным на одном из его концов корпусом с установленным на его внешней стороне с возможностью поворота регулятором воздушного потока, выполненным с окном на боковой поверхности, при этом корпус выполнен с размещенными по бокам щелями и каналом-воздуховодом с внутренней стороны с обеспечением возможности его совмещения с окном регулятора при повороте регулятора для регулирования величины воздушного потока.

Недостатками является невозможность очистки поступающего через клапан воздуха от газообразных примесей, увеличение воздухообмена в помещении может привести к высокому уровню загрязнения воздуха при установке данного приточного вентиляционного клапана в зданиях, расположенных в районах с высокой степенью загрязнения наружного воздуха.

Известен клапан приточной вентиляции (патент на полезную модель № RU 66488 U1, МПК F24F 13/08 (2006.01), опубл. 10.09.2007, автор Роскошный Станислав Сергеевич) для бытовых и вспомогательных помещений и установки в наружной стене здания, в частности, для системы вентиляции, содержащий в трубе воздушный канал, теплошумоизоляцию, отличающийся тем, что в воздушном канале расположены две воздушные камеры разной длины и разного диаметра, где одна из камер имеет перегородку, а другая в качестве теплошумоизоляции имеет звукопоглощающую вставку.

Недостатком данного клапана приточной вентиляции помещений является отсутствие очистки приточного наружного воздуха в помещение.

Известен клапан приточной вентиляции (патент на полезную модель № RU 177794 U1, МПК F16К 24/00 (2006.01), опубл. 13.03.2018, Бюл. №8, автор Балобанов Сергей Алексеевич). Клапан приточной вентиляции содержит цилиндрический корпус, образующий канал для потока воздуха, в котором установлены нагреватель и воздухораспределительное устройство. Последнее выполнено в виде выходного диска и каскадно расположенных перед ним кольцевых ярусов большего радиуса, состоящих из полочек с бортами и ступенек. Во входной части воздухораспределительного устройства расположена заслонка, выполненная в виде поворотных утепленных створок. Створки расположены симметрично относительно продольной оси клапана и снабжены механизмом управления.

Основным недостатком клапана приточной вентиляции является невозможность ограничивать сильные потоки воздуха, что особенно актуально в холодное время, что в свою очередь может привести к еще большому загрязнению внутреннего воздуха помещений при размещении зданий в районах с повышенным загрязнением атмосферного воздуха.

Известно вентиляционное устройство (патент на полезную модель № RU 136541, МПК F24F 7/00, опубл. 10.01.2014, автор Исенов Кайрат Аманович). Данное вентиляционное устройство состоит из воздуховода, выполненного с возможностью установки в сквозном канале, образованном в стене помещения, защитной решетки, выполненной с возможностью установки на одном из концов указанного канала, регулятор воздушного потока, выполненный с возможностью установки на конце сквозного канала со стороны указанного помещения и содержащий регулируемый ограничитель потока, съемный воздухоочистной и теплошумоизолирующую вставку, выполненную с возможностью установки в воздуховоде, при этом регулятор воздушного потока дополнительно содержит индикатор положения регулируемого ограничителя потока, а воздухоочистной фильтр расположен в регуляторе воздушного потока. Данное вентиляционное устройство обеспечивают воздухообмен в помещениях, защиту от пыли, насекомых, а также снижение уровня воздушного и транспортного шумов.

Недостатком клапана приточной вентиляции является отсутствие очистки воздуха от газообразных веществ.

Известен воздухообменный клапан (патент на полезную модель № RU 148405 U1, опубл. 10.12.2014, Бюл. №34, авторы: Овсянников Сергей Николаевич, Самохвалов Алексей Сергеевич). Клапан состоит из пластиковой трубы с единым воздушным каналом для подачи наружного воздуха в помещение. В канале размещена теплошумоизоляция в виде рукава. Снаружи канал снабжен защитным элементом в виде наружной решетки с мелкой сеткой, который предназначен для защиты от насекомых, тополиного пуха и пр. Внутри помещения воздушный канал закрыт оголовком, который включает заслонку с уплотнительным концом, фильтр и узел регулировки поступающего воздуха. Узел регулировки поступающего воздуха позволяет открывать и закрывать заслонку при помощи ручки на крышке оголовка или шнура. Клапан устанавливается в стену помещения предпочтительно над окном или рядом с окном для лучшей циркуляции воздуха в помещении за счет конвекции воздуха при работе отопительного прибора и удобства обслуживания наружной решетки через окно, внутри воздушного канала, дополнительно установлен электрический вентилятор.

Недостаток воздухообменного клапана - очистка приточного воздуха только от насекомых, пуха и мелкодисперсных вредных веществ наружного воздуха.

Известен стенной проветриватель (патент на полезную модель № RU 83318 U1, опубл. 27.05.2009, МПК F24F 7/04, Е04В 1/70 (2006.01), авторы: Клапишевский Александр Станиславович, Цьомык Анатолий Михайлович). Стенной проветриватель, состоящий из внутренней части, в которую входят: внутренняя крышка, фильтр, регулировочный клапан, внутренняя труба и внешняя труба, внешняя крышка проветривателя, внешняя решетка и элемент управления, отличающийся тем, что внутренняя крышка представляет собой диффузор с разной геометрией вентиляционной щели, регулировочный клапан выполнен в виде выдвижных пластин, которые синхронно выдвигаются к центру отверстия и количество пластин составляет от 4 до 24, которые контролируются при помощи элементов управления, а внутренняя труба вместе с внешней трубой образовывает «телескопическую трубу». Разная геометрия вентиляционной щели обеспечивает необходимое распределение потока воздуха, который выходит через вентиляционную щель.

Основным недостатком стенного проветривателя является то, что вентиляционная щель может привести к загрязнению воздуха помещения газообразными органическими и неорганическими веществами при расположении в зданиях в районах с оживленными транспортными магистралями.

За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принят прибор для принудительного проветривания помещений (патент на полезную модель № RU 54659 U1, МПК F24F 7/013 (2006.01), опубл. 10.07.2006, автор: Провадкин Геннадий Георгиевич). Прибор для принудительного проветривания помещений, устанавливаемый в оконную форточку либо в проем во внешней стене помещения, содержащий электровентилятор, обеспечивающий приток воздуха внутрь помещения, фильтр, служащий для очистки приточного воздуха от вредных загрязняющих веществ и аэрозольных частиц, через который и происходит проветривание помещения, спиральный электрический нагревательный элемент, служащий для подогрева воздуха, поступающего в помещение при проветривании через прибор в холодное время года, снабженный многостворчатым клапаном, оборудованным электрическим активатором, служащим для открывания/перекрывания доступа атмосферного воздуха в помещение.

Основным недостатком наиболее близкого аналога является то, что данный прибор не может обеспечить высокое качество очистки поступающего в помещение приточного воздуха от газообразных неорганических и органических веществ.

Задача заявляемого изобретения является повышение качества воздуха внутри помещений путем его принудительного проветривания для зданий, находящихся в условиях высокой загрязненности наружного воздуха, с очисткой воздуха от газообразных неорганических и органических веществ, таких как оксид углерода (II), углеводороды алифатические, фенол, формальдегид.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества очистки поступающего в помещение приточного воздуха от газообразных неорганических и органических веществ.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит последовательно расположенные фильтры внутри пластикового оголовка прямоугольной формы размером 200 на 200 мм с щелями, устанавливаемого в пластиковую трубу с наружным диаметром 100 мм: первый и второй фильтр - с сорбционными загрузками шунгитом (фракции 1 мм) и цеолитом (фракции 1-3 мм), толщина каждого слоя сорбента 20 мм, и третий фильтр - фотокаталитический, состоящий из тонкой пористой пластины диоксида титана (TiO₂) и двух ультрафиолетовых ламп с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая, расположенных вертикально в ряд. Фильтры с сорбционной загрузкой шунгит (фракции 1 мм) и с сорбционной загрузкой цеолит (фракции 1-3 мм) адсорбируют твердые и газообразные примеси и затем приточный воздух проходит через фотокаталитический фильтр, где газообразные вещества между тонкой пористой пластиной диоксида титана (TiO₂) и двумя УФ-лампами окисляются до простых безопасных соединений (углекислого газа и газообразной воды - водяных паров). Далее воздух с высоким качеством после очистки в клапане поступает во внутрь помещения.

Изобретение поясняется чертежами с изображением клапана приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха. На Фиг. 1 изображен вертикальный разрез клапана приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха. На Фиг. 2 изображен вид сверху.

Клапан приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха состоит из пластиковой трубы 1 (ПВХ-труба) с наружным диаметром 100 мм, длина которой подрезается в зависимости от толщины наружной стены 2. Для теплоизоляции и шумопоглощения пластиковая труба обернута фольгированным изолоном 12. Пластиковая труба 1 с фольгированным изолоном 12 монтируется в наружную стену здания 2. Пластиковая труба 1 после монтажа образует две стороны: сторона А с наружной стороны здания (с улицы), и сторона В внутри здания.

Со стороны А пластиковой трубы 1 располагается решетка с сеткой 3, которая предотвращает попадание в воздуховод воды и снега, насекомых, тополиного пуха и листьев.

Со стороны В пластиковой трубы 1, которая расположена внутри помещения, устанавливается пластиковый оголовок 4 в пластиковую трубу 1 прямоугольной формы размером 200 на 200 мм с щелями 5 для равномерного проникновения воздуха во внутрь помещения. Приточный поступающий со стороны А пластиковой трубы 1 воздух в помещение очищается в соответствии с последовательно расположенными фильтрами внутри пластикового оголовка 4 прямоугольной формы с щелями 5:

первый фильтр с сорбционной загрузкой шунгитом 6 (фракции 1 мм), толщина слоя сорбента 20 мм;

второй фильтр 7 с сорбционной загрузкой цеолитом (фракции 1-3 мм), толщина слоя сорбента 20 мм;

третий - фотокаталитический фильтр, состоящий из тонкой пористой пластины 8 диоксида титана (TiO₂), выступающей в роли катализатора и двух ультрафиолетовых ламп 9 с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая, расположенных вертикально в ряд.

Для нагнетания наружного воздуха с улицы в середине пластиковый трубы 1 расположен осевой электрический вентилятор 10 (производительностью 300 м³/ч). Включение осевого электрического вентилятора 10 осуществляется с помощью регулятора оборотов с выключателем 11, расположенного на торце пластикового оголовка 4 прямоугольной формы.

Клапан приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха работает следующим образом.

Включается осевой электрический вентилятор 10, для нагнетания наружного воздуха с улицы, управление которым осуществляется с помощью регулятора оборотов с выключателем 11, расположенного на торце пластикового оголовка 4.

Наружный воздух с улицы поступает через решетку с сеткой 3 в пластиковую трубу 1 со стороны А. Затем приточный воздух из пластиковой трубы 1 последовательно проходит фильтры 6, 7, 8, расположенные внутри пластикового оголовка 4. Приточный воздух проходит через первый фильтр 6 с сорбционной загрузкой шунгитом, затем проходит через второй фильтр 7 с сорбционной загрузкой цеолитом, данные фильтры адсорбируют твердые и газообразные примеси. На последнем этапе приточный воздух проходит через фотокаталитический фильтр, где газообразные вещества между тонкой пористой пластиной диоксида титана 8 и двумя УФ-лампами 9 окисляются до простых безопасных соединений (углекислый газ и воды). Две ультрафиолетовые лампы 9 с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая, расположены вертикально в ряд, для того чтобы УФ-излучение равномерно попадало на тонкую пористую пластину диоксида титана 8. Далее очищенный воздух поступает во внутрь помещения со стороны В пластиковой трубы 1 через щели 5 пластикового оголовка 4 прямоугольной формы.

Изобретение поясняется примером. Для достижения цели изобретения проведена очистка воздуха внутри помещения жилого здания.

Для проведения испытаний клапан размещен в наружной стене помещения объемом 32,4 м³ на 1 этаже жилого здания. Для загрязнения воздушной среды помещения выбран двигатель внутреннего сгорания объемом 190 л/с, воздух подавался в клапан по воздуховоду от выхлопной трубы легкового автомобиля на холостом ходу.

В процессе эксперимента снаружи и внутри помещения измерялась концентрация оксида углерода (II), фенола, формальдегида, углеводородов алифатических (С1-С5), фиксировались значения скорости воздушного потока, температура и влажность воздушной среды, средние параметры которых составили в теплый период: температура наружного воздуха 25,3°С, влажность 48,6%, скорость воздуха 5,9 м/с, в холодный период соответственно: -11°С, 23%, 5-6 м/с. Концентрация измерялась сертифицированным оборудованием: газоанализатором Testo 340 и газоанализатором ГАНК-4 (АР).

Для оценки эффективности очистки поступающего воздуха в помещение с помощью заявляемого изобретения были выбраны три варианта загрузки фильтров:

1 вариант - фильтр с сорбционной загрузкой активированный уголь (фракции 3 мм) и фотокаталитический фильтр (тонкая пористая пластина диоксида титана (TiO₂) и две ультрафиолетовые лампы с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая);

2 вариант - фильтр с сорбционной загрузкой шунгит (фракции 1 мм), фильтр с сорбционной загрузкой цеолит (фракции 1-3 мм), фотокаталитический фильтр (тонкая пористая пластина диоксида титана (TiO₂) и две ультрафиолетовые лампы с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая);

3 вариант - фильтр с сорбционной загрузкой активированный уголь (фракции 3 мм), фильтр с сорбционной загрузкой цеолит (фракции 1-3 мм), фотокаталитический фильтр (тонкая пористая пластина диоксида титана (TiO₂) и две ультрафиолетовые лампы с длиной волны 365 нм (УФ-А диапазона), мощностью 6 Вт каждая).

Толщина слоя сорбентов в каждом варианте загрузки 20 мм.

В таблице 1, 2 приведены результаты концентраций загрязнений внутри помещения и снаружи, а также рассчитанной эффективности очистки воздуха с помощью заявляемого клапана приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха.

По результатам исследования использования трех вариантов фильтров, изложенных в примере, наиболее эффективным себя показал вариант 2.

Представленные данные свидетельствуют о повышении качества поступающего в помещение приточного воздуха после его очистки от газообразных неорганических и органических веществ с использованием заявляемого клапана приточной принудительной вентиляции с очисткой воздуха.