RU2672958C1 - Supply ventilation device with heat energy recovery - Google Patents
Supply ventilation device with heat energy recovery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672958C1 RU2672958C1 RU2018122176A RU2018122176A RU2672958C1 RU 2672958 C1 RU2672958 C1 RU 2672958C1 RU 2018122176 A RU2018122176 A RU 2018122176A RU 2018122176 A RU2018122176 A RU 2018122176A RU 2672958 C1 RU2672958 C1 RU 2672958C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- supply
- ventilation device
- exhaust ventilation
- thin
- recovery
- Prior art date
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims description 2
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 claims 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 102220638341 Spartin_F24D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
- F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
- F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к приточно-вытяжным вентиляционным устройствам с рекуперацией тепловой энергии для обеспечения приточно-вытяжной вентиляции воздуха и утилизации тепловой энергии в образовательных, медицинских, административных, развлекательных учреждениях; квартирах, офисах, бытовках, индивидуальных и многоквартирных домах; автомобильной, морской, авиационной технике, котельных, на производствах, железнодорожной, технике, метро, вокзалах и в любых других помещениях, где требуется замена воздуха.The invention relates to the field of ventilation and air conditioning, in particular to supply and exhaust ventilation devices with recovery of thermal energy to ensure supply and exhaust ventilation of air and utilization of thermal energy in educational, medical, administrative, entertainment institutions; apartments, offices, change houses, individual and multi-apartment buildings; automotive, marine, aircraft, boiler houses, manufacturing, railway, engineering, metro, train stations and in any other premises where air replacement is required.
Из источников научно-технической и патентной информации известно несколько способов для обеспечения вентиляции и кондиционирования с применением рекуперации тепловой энергии (рекуператоров): пластинчатые, с промежуточным теплоносителем, камерные, роторные.From the sources of scientific, technical and patent information, several methods are known for providing ventilation and air conditioning using heat energy recovery (recuperators): lamellar, with an intermediate heat carrier, chamber, rotary.
Известны пластинчатые рекуператоры, которые изготавливаются в двух конструктивных решениях: перекрестный и противоточный. Наиболее популярный вариант - это перекрестный пластинчатый рекуператор, в котором потоки приточного и вытяжного воздуха движутся по множеству небольших каналов, образованных этими теплопроводящими пластинами, по схеме противотока. Коэффициент полезного действия (КПД) такого рекуператора может достигать 70% (см. патент RU 129617, кл. F28F 3/08, опубл. 27.03.2015; RU 2531738, кл. F24F 7/013, опубл. 27.10.2014; https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).Lamellar recuperators are known which are manufactured in two constructive solutions: cross and counterflow. The most popular option is a cross plate heat exchanger, in which the supply and exhaust air flows through many small channels formed by these heat-conducting plates, according to the counterflow scheme. The efficiency (efficiency) of such a recuperator can reach 70% (see patent RU 129617, class F28F 3/08, publ. 03/27/2015; RU 2531738, class F24F 7/013, publ. 10/27/2014; https: //www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).
Недостатком таких рекуператоров является необходимость установки двух вентиляторов, для получения приемлемого КПД применяют несколько рекуператоров последовательно, большой вес, большой размер, большая материалоемкость, высокая стоимость, средний КПД.The disadvantage of such recuperators is the need to install two fans; to obtain an acceptable efficiency, several recuperators are used in series, large weight, large size, high material consumption, high cost, average efficiency.
Известны рекуператоры с промежуточным теплоносителем, которые состоят из двух теплообменников, соединенных между собой трубопроводами с циркулирующей по ним жидкостью. В таких рекуператорах один из теплообменников помещен в канал с потоком вытяжного воздуха и получает теплоту от него. Теплота через теплоноситель с помощью насоса и труб переносится в другой теплообменник, расположенный в канале приточного воздуха. Приточный воздух воспринимает это тепло и нагревается. Такие рекуператоры позволяют достичь КПД 45-60% (см. патент RU 2300056, кл. F24F 3/14, опубл. 27.05.2007; https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).Known recuperators with an intermediate heat carrier, which consist of two heat exchangers interconnected by pipelines with a fluid circulating through them. In such recuperators, one of the heat exchangers is placed in a channel with a stream of exhaust air and receives heat from it. The heat is transferred through a heat carrier using a pump and pipes to another heat exchanger located in the supply air duct. The supply air absorbs this heat and heats up. Such recuperators can achieve an efficiency of 45-60% (see patent RU 2300056, class F24F 3/14, published May 27, 2007; https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii -analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).
Недостатком таких рекуператоров является необходимость установки двух вентиляторов, наличие отдельного насоса для перекачки жидкости, большой вес, большой размер, большая материалоемкость, высокая стоимость, низкий КПД.The disadvantage of such recuperators is the need to install two fans, the presence of a separate pump for pumping liquid, large weight, large size, large material consumption, high cost, low efficiency.
Известны камерные рекуператоры. В таких рекуператорах камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. При этом загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Разновидностью таких рекуператоров является «дышащий» рекуператор, в котором используется одна камера, а направление потоков изменяется при помощи изменения направления вращения вентилятора. Такой рекуператор позволяет достичь КПД 85% (см. https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).Chamber recuperators are known. In such recuperators, the chamber is divided into two parts by a damper. The exhaust air heats one part of the chamber, then the damper changes the direction of the air flow so that the supply air is heated from the heated walls of the chamber. In this case, pollution and odors can be transmitted from the exhaust air to the supply air. A variation of such recuperators is a “breathing” recuperator, in which one chamber is used, and the direction of flows is changed by changing the direction of rotation of the fan. Such a recuperator allows achieving an efficiency of 85% (see https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).
Недостатком таких рекуператоров является необходимость установки одного-двух вентиляторов, наличие устройства для переключения заслонки, большой вес, большой размер, большая материалоемкость, высокая стоимость, средний КПД, заметное на слух переключение режимов.The disadvantage of such recuperators is the need to install one or two fans, the presence of a device for switching the damper, a large weight, a large size, a large material consumption, high cost, average efficiency, and a noticeable switching of modes.
Известны рекуператоры - теплоутилизаторы, например теплоутилизатор FRIVENT (http://www.frivent-russia.com/equipment/). Теплоутилизатор Фривент является теплообменником воздух-воздух, устанавливаемым в установках вентиляции и кондиционирования. В спиральном корпусе с двумя всасывающими и двумя выпускными отверстиями и рабочим колесом из пористого материала одновременно производится перемещение наружного и вытяжного воздуха и обмен тепла. Рабочее колесо вентилятора служит при этом для передачи тепла. Теплоутилизатор Фривент позволяет достичь КПД 48%.Recuperators are known as heat recovery units, for example FRIVENT heat recovery unit (http://www.frivent-russia.com/equipment/). Frevent heat exchanger is an air-to-air heat exchanger installed in ventilation and air conditioning systems. In a spiral casing with two suction and two exhaust openings and an impeller made of porous material, the external and exhaust air and heat are simultaneously exchanged. In this case, the fan impeller serves to transfer heat. Freevent heat exchanger allows achieving an efficiency of 48%.
Недостатком рекуператора Фривент является низкий КПД, который не может превысить 50%, смешивание входящего и удаляемого воздуха, прохождение воздуха по одним и тем же каналам, прохождение свежего и удаляемого воздуха в одном направлении, от оси наружу.The disadvantage of the Freevent recuperator is its low efficiency, which cannot exceed 50%, mixing of incoming and removed air, the passage of air through the same channels, the passage of fresh and removed air in one direction, from the axis out.
Наиболее близким к заявленному является роторный рекуператор, представляющий собой медленно оборачивающийся ротор-теплонакопитель, который продувается двумя противоположными воздушными потоками входящего и выходящего воздуха. Теплота от одного потока воздуха к другому передается через вращающийся между вытяжной и приточной секциями цилиндрический барабан, который формируется пакетом тонких пластинок, аккумулирующих тепло, называемый ротором-теплонакопителем. Роторный рекуператор позволяет достичь КПД 80% (см. патент RU 165820, кл. F24F 3/147, опубл. 10.11.2016; DE 3627578, кл. F24D 11/00, опубл. 18.02.1988; https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).Closest to the claimed is a rotary heat exchanger, which is a slowly turning rotor-heat accumulator, which is blown by two opposing air flows of incoming and outgoing air. Heat is transferred from one air stream to another through a cylindrical drum rotating between the exhaust and supply sections, which is formed by a package of thin plates that accumulate heat, called a heat-transfer rotor. A rotary recuperator allows to achieve an efficiency of 80% (see patent RU 165820, class F24F 3/147, publ. 10.11.2016; DE 3627578, class F24D 11/00, publ. 02/18/1988; https: //www.promventholod .ru / tekhnicheskaya-biblioteka / rekuperatsiya-v-sistemakh-ventilyatsii-analiz-sistem-rekuperatsii-i-ekonomicheskaya-tselesoobraznost.html).
Недостатком такого рекуператора является необходимость установки двух вентиляторов, наличие отдельного двигателя для вращения ротора, большой вес, большой размер, большая материалоемкость, высокая стоимость, средний КПД.The disadvantage of this recuperator is the need to install two fans, the presence of a separate motor for rotor rotation, large weight, large size, large material consumption, high cost, and average efficiency.
Задачей изобретения является значительное снижение материальных затрат на изготовление рекуператоров, уменьшение размеров, повышение КПД, разделение воздушных потоков.The objective of the invention is to significantly reduce material costs for the manufacture of recuperators, reducing size, increasing efficiency, separation of air flows.
Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД), повышении коэффициента теплопередачи, уменьшении размера и веса, а также в сокращении потребления энергии.The technical result of the claimed technical solution is to increase the coefficient of performance (COP), increase the heat transfer coefficient, reduce the size and weight, as well as reduce energy consumption.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявленное приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией тепловой энергии включает подвижную часть, выполненную в виде тонкостенного цилиндра, стенки которого по внешнему и внутреннему радиусу имеют неровную поверхность; стационарную часть, выполненную в виде внешнего и внутреннего цилиндров, охватывающих вращающуюся часть снаружи и изнутри, при этом внешний и внутренний цилиндры образованы повторяющимися каналами, идущими от одного торца цилиндров к противоположному торцу цилиндров в виде спиральных канавок, а указанные спиральные канавки имеют противоположные направления вращения; и двигатель, вращающий подвижную часть относительно стационарной.The specified technical result is achieved by the fact that the claimed supply and exhaust ventilation device with heat energy recovery includes a movable part made in the form of a thin-walled cylinder, the walls of which have an uneven surface along the outer and inner radii; the stationary part, made in the form of an outer and inner cylinder, covering the rotating part from the outside and from the inside, while the outer and inner cylinders are formed by repeating channels extending from one end of the cylinders to the opposite end of the cylinders in the form of spiral grooves, and these spiral grooves have opposite directions of rotation ; and an engine rotating the movable part relatively stationary.
В предпочтительном варианте неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра по внешнему и внутреннему радиусу выполнена в виде канавок, которые направлены параллельно оси вращения.In a preferred embodiment, the uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder along the outer and inner radius is made in the form of grooves that are parallel to the axis of rotation.
В предпочтительном варианте неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра по внешнему и внутреннему радиусу выполнена в виде шероховатой поверхности.In a preferred embodiment, the uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder along the outer and inner radius is made in the form of a rough surface.
В предпочтительном варианте неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра по внешнему и внутреннему радиусу выполнена в виде отдельных выемок, распределенных по поверхности в хаотическом порядке.In a preferred embodiment, the uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder along the outer and inner radius is made in the form of separate grooves distributed on the surface in a chaotic order.
В предпочтительном варианте неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра по внешнему и внутреннему радиусу выполнена в виде продольных лопастей, направленных параллельно оси вращения.In a preferred embodiment, the uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder along the outer and inner radius is made in the form of longitudinal blades directed parallel to the axis of rotation.
В предпочтительном варианте неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра по внешнему и внутреннему радиусу выполнена в виде продольных лопастей или канавок, направленных от одного торца к другому в виде спирали, а указанные спирали имеют противоположные направления вращения.In a preferred embodiment, the uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder along the outer and inner radius is made in the form of longitudinal blades or grooves directed from one end to another in the form of a spiral, and these spirals have opposite directions of rotation.
В предпочтительном варианте двигатель имеет возможность реверса направления вращения.In a preferred embodiment, the engine has the ability to reverse the direction of rotation.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр вращающейся части выполнен из материалов с высокой теплопроводностью.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder of the rotating part is made of materials with high thermal conductivity.
В предпочтительном варианте внешний и внутренний цилиндры стационарной части выполнены из материалов с низкой теплопроводностью.In a preferred embodiment, the outer and inner cylinders of the stationary part are made of materials with low thermal conductivity.
В предпочтительном варианте двигатель разделен на статор и ротор, расположенные, соответственно, на стационарной и вращающейся частях.In a preferred embodiment, the motor is divided into a stator and a rotor located respectively on the stationary and rotating parts.
В предпочтительном варианте двигатель расположен вне вентиляционного устройства и приводит в движение вращающуюся часть при помощи ремня.In a preferred embodiment, the engine is located outside the ventilation device and drives the rotating part by means of a belt.
В предпочтительном варианте двигатель расположен вне вентиляционного устройства и приводит в движение вращающуюся часть при помощи магнитной системы.In a preferred embodiment, the motor is located outside the ventilation device and drives the rotating part by means of a magnetic system.
В предпочтительном варианте диаметр цилиндров составляет от 10 мм (для маленьких объемов) до 5000 мм (для крупных объектов).In a preferred embodiment, the cylinder diameter is from 10 mm (for small volumes) to 5000 mm (for large objects).
В предпочтительном варианте длина цилиндров составляет от 30 мм до 2000 мм.In a preferred embodiment, the length of the cylinders is from 30 mm to 2000 mm.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из пористого материала.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of porous material.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из материала, впитывающего влагу.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of a material that absorbs moisture.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из материала, пропускающего водяной пар.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of a material that passes water vapor.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из композитных материалов.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of composite materials.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из ткани. В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из материалов, пропускающих пар.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of fabric. In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of materials that allow steam to pass through.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из металлической сетки, совмещенной с паропроницаемой мембраной.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of a metal mesh, combined with a vapor-permeable membrane.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из мембраны.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of a membrane.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из металлической сетки.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of metal mesh.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из металлической фольги.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of metal foil.
В предпочтительном варианте тонкостенный цилиндр выполнен из нескольких отдельных частей, разделенных прокладками с низкой теплопроводностью.In a preferred embodiment, the thin-walled cylinder is made of several separate parts, separated by gaskets with low thermal conductivity.
В предпочтительном варианте внешний и внутренний цилиндры выполнены из вспененных материалов (вспененный полиуретан, вспененный полистирол, вспененный пвх, вспененный каучук, вспененный полиэтилен, вспененный полипропилен, вспененный силикон, вспененная резина).In a preferred embodiment, the outer and inner cylinders are made of foam materials (foamed polyurethane, foamed polystyrene, foamed pvc, foamed rubber, foamed polyethylene, foamed polypropylene, foamed silicone, foamed rubber).
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 - Общий вид приточно-вытяжного вентиляционного устройства с рекуперацией тепловой энергии;in FIG. 1 - General view of the supply and exhaust ventilation device with the recovery of thermal energy;
на фиг. 2 - Вид сверху в разрезе приточно-вытяжного вентиляционного устройства с рекуперацией тепловой энергии;in FIG. 2 - Top view in section of the supply and exhaust ventilation device with the recovery of thermal energy;
на фиг. 3 - Направление движения воздуха и зоны высокого и низкого давления в приточно-вытяжном вентиляционном устройстве с рекуперацией тепловой энергии (для наглядности показано в линейном виде).in FIG. 3 - The direction of movement of air and the high and low pressure zones in the supply and exhaust ventilation device with the recovery of thermal energy (for clarity, shown in a linear form).
Заявленное приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией тепловой энергии включает вращающуюся часть, стационарную часть и двигатель. Вращающаяся часть выполнена в виде тонкостенного цилиндра (2), стенки которого по внешнему и внутреннему радиусу имеют неровную поверхность. Указанная неровная поверхность стенок тонкостенного цилиндра (2) по внешнему и внутреннему радиусу может быть выполнена либо в виде канавок, которые направлены параллельно оси вращения, либо в виде шероховатой поверхности, либо в виде отдельных выемок, распределенных по поверхности в хаотическом порядке, либо в виде продольных лопастей, направленных параллельно оси вращения, либо в виде продольных лопастей или канавок, направленных от одного торца к другому в виде спирали, а указанные спирали имеют противоположные направления вращения. Указанные канавки или выемки, или лопасти направлены параллельно оси вращения двигателя и при вращении создают повторяющиеся радиальные биения и завихрения. Стационарная часть выполнена в виде внешнего (3) и внутреннего (4) цилиндров, которые образованы повторяющимися каналами, идущими от одного торца цилиндров (3 и 4) к противоположному торцу цилиндров (3 и 4) в виде спиральных канавок. При этом внешний (3) и внутренний (4) цилиндры стационарной части охватывают тонкостенный цилиндр (2) вращающейся части снаружи и изнутри. Спиральные канавки имеют противоположные направления вращения друг относительно друга. Двигатель (1) устройства, в предпочтительном варианте, может быть закреплен на стационарной части с возможностью реверса направления вращения. Также двигатель (1) устройства, в предпочтительном варианте, может быть разделен на статор и ротор, расположенные, соответственно, на стационарной и вращающейся частях. В еще одном варианте двигатель (1) устройства может быть расположен вне вентиляционного устройства и приводить в движение вращающуюся часть при помощи ремня, при помощи магнитной системы, шестерен или вала.The claimed supply and exhaust ventilation device with the recovery of thermal energy includes a rotating part, a stationary part and an engine. The rotating part is made in the form of a thin-walled cylinder (2), the walls of which have an uneven surface along the outer and inner radii. The specified uneven surface of the walls of the thin-walled cylinder (2) along the outer and inner radius can be made either in the form of grooves that are parallel to the axis of rotation, or in the form of a rough surface, or in the form of separate grooves distributed on the surface in a chaotic order, or in the form longitudinal blades directed parallel to the axis of rotation, or in the form of longitudinal blades or grooves directed from one end to another in the form of a spiral, and these spirals have opposite directions of rotation. These grooves or recesses or blades are directed parallel to the axis of rotation of the engine and during rotation create repeated radial beats and turbulences. The stationary part is made in the form of external (3) and internal (4) cylinders, which are formed by repeating channels extending from one end of the cylinders (3 and 4) to the opposite end of the cylinders (3 and 4) in the form of spiral grooves. In this case, the outer (3) and inner (4) cylinders of the stationary part cover a thin-walled cylinder (2) of the rotating part from the outside and from the inside. Spiral grooves have opposite directions of rotation relative to each other. The engine (1) of the device, in the preferred embodiment, can be mounted on a stationary part with the possibility of reversing the direction of rotation. Also, the motor (1) of the device, in a preferred embodiment, can be divided into a stator and a rotor located, respectively, on the stationary and rotating parts. In yet another embodiment, the motor (1) of the device can be located outside the ventilation device and drive the rotating part using a belt, using a magnetic system, gears or shaft.
Между указанными цилиндрами (3 и 4) стационарной части и тонкостенным цилиндром (2) имеется зазор. Предпочтительно, что бы зазор между цилиндрами (3 и 4) стационарной части и тонкостенным цилиндром (2) составлял от 0,01 до 200 мм. Указанный зазор влияет на КПД приточно-вытяжного вентиляционного устройства и возможность сквозного продува в выключенном состоянии. В оптимальном режиме зазор должен иметь минимально возможное значение.There is a gap between the indicated cylinders (3 and 4) of the stationary part and the thin-walled cylinder (2). Preferably, the gap between the cylinders (3 and 4) of the stationary part and the thin-walled cylinder (2) is from 0.01 to 200 mm. The specified gap affects the efficiency of the supply and exhaust ventilation device and the possibility of through-blowing in the off state. In optimal mode, the clearance should be as small as possible.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2 двигатель (1) приводит во вращение тонкостенный цилиндр (2) и тем самым создает вращение воздуха (газа) между тонкостенным цилиндром (2) и цилиндрами стационарной части (3 и 4) вокруг оси (5). Образованные каналы (6) и (7) на внешнем (3) и внутреннем (4) цилиндрах, имея вид спиральных канавок, создают два противоположных осевых вектора движения воздушного (газового) потока (8) и (9). Воздушные (газовые) потоки (8) и (9), соприкасаясь с вращающимся тонкостенным цилиндром (2), передают ему тепловую энергию и в результате, не смешиваясь между собой, передают тепловую энергию друг другу. Изменение направления вращения тонкостенного цилиндра (2) меняет местами направление движения воздушных потоков (8) и (9), что может быть очень полезно при работе системы в отрицательных температурах и позволяет производить оттаивание образовавшихся наледей, а также для сервисных режимов очистки и т.п.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the engine (1) rotates the thin-walled cylinder (2) and thereby creates the rotation of air (gas) between the thin-walled cylinder (2) and the cylinders of the stationary part (3 and 4) around the axis (5). The formed channels (6) and (7) on the outer (3) and inner (4) cylinders, having the form of spiral grooves, create two opposite axial motion vectors of the air (gas) flow (8) and (9). Air (gas) flows (8) and (9), in contact with a rotating thin-walled cylinder (2), transfer thermal energy to it and, as a result, without mixing with each other, transfer thermal energy to each other. Changing the direction of rotation of the thin-walled cylinder (2) interchanges the direction of movement of the air flows (8) and (9), which can be very useful when the system is operating at low temperatures and allows thawing of the formed ice, as well as for service cleaning modes, etc. .
Как видно из фиг. 1 и фиг. 2 заявленное приточно-вытяжное вентиляционное устройство не имеет классических лопастей для продвижения воздуха. Так, тонкостенный цилиндр (2) выполняет роль вращателя воздушной массы между внешним (3) и внутренним (4) цилиндрами, а осевое направление движения создают спиральные канавки на них, при этом тонкостенный цилиндр (2) является своеобразным радиатором-рекуператором, который вращаясь, создает рабочую поверхность теплообмена равную площади поверхности тонкостенного цилиндра (2), умноженную на количество оборотов (в заданный период времени).As can be seen from FIG. 1 and FIG. 2, the claimed supply and exhaust ventilation device does not have classic blades for moving air. So, a thin-walled cylinder (2) acts as a rotator of the air mass between the outer (3) and inner (4) cylinders, and the axial direction of movement is created by spiral grooves on them, while the thin-walled cylinder (2) is a kind of heat sink-recuperator, which rotates, creates a heat exchange working surface equal to the surface area of a thin-walled cylinder (2), multiplied by the number of revolutions (in a given period of time).
Вращаясь, тонкостенный цилиндр (2) создает на фронтах поверхности области высокого (10) и низкого (11) давления (фиг. 3), частота (количество во времени) которых прямо пропорциональна скорости вращения и количества спиральных канавок тонкостенного цилиндра (2). Проходя через гребни (12) спиральных канавок внешнего цилиндра (3) и внутреннего цилиндра (4) области высокого и низкого давления от тонкостенного цилиндра (2) создают ударные волны и завихрения, которые в разы увеличивают эффективность теплообменных процессов между тонкостенным цилиндром (2) и воздушными потоками, а, следовательно, и КПД устройства в целом.While rotating, the thin-walled cylinder (2) creates on the surface fronts a region of high (10) and low (11) pressure (Fig. 3), the frequency (amount of time) of which is directly proportional to the speed of rotation and the number of spiral grooves of the thin-walled cylinder (2). Passing through the ridges (12) of the spiral grooves of the outer cylinder (3) and the inner cylinder (4), the high and low pressure regions from the thin-walled cylinder (2) create shock waves and vortices, which significantly increase the efficiency of heat transfer processes between the thin-walled cylinder (2) and air flows, and, consequently, the efficiency of the device as a whole.
Тонкостенный цилиндр (2) вращающейся части может быть выполнен из пористого материала или из материала, впитывающего влагу или из материала, пропускающего водяной пар или из композитных материалов, или из ткани или из материалов, пропускающих пар или из металлической сетки, совмещенной с паропроницаемой мембраной или из мембраны, или из металлической сетки или из металлической фольги.The thin-walled cylinder (2) of the rotating part can be made of a porous material or of a material that absorbs moisture or of a material that transmits water vapor or of composite materials, or of fabric or of materials that transmits steam or of a metal mesh combined with a vapor-permeable membrane or from a membrane, or from a metal mesh or from a metal foil.
Кроме того, в одном из вариантов тонкостенный цилиндр (2) может быть выполнен из нескольких отдельных частей, разделенных прокладками с низкой теплопроводностью.In addition, in one embodiment, the thin-walled cylinder (2) can be made of several separate parts, separated by gaskets with low thermal conductivity.
Указанные внешний (3) и внутренний (4) цилиндры могут быть выполнены из вспененных материалов, например, из вспененного полиуретана, вспененного полистирола, вспененного пвх, вспененного каучука, вспененного полиэтилена, вспененного полипропилена, вспененного силикона или вспененной резины и других вспененных материалов.Said outer (3) and inner (4) cylinders can be made of foamed materials, for example, foamed polyurethane, foamed polystyrene, foamed PVC, foamed rubber, foamed polyethylene, foamed polypropylene, foamed silicone or foamed rubber and other foamed materials.
Диаметр указанных цилиндров может составлять от 10 мм (для маленьких объемов) до 5000 мм (для крупных объектов), а длина цилиндров может составлять от 30 мм до 2000 мм.The diameter of these cylinders can be from 10 mm (for small volumes) to 5000 mm (for large objects), and the length of the cylinders can be from 30 mm to 2000 mm.
В заявленном изобретении отсутствует вентилятор, а роль движителя воздуха выполняет вращающийся тонкостенный цилиндр (2), который раскручивает воздушный поток (8) и (9) вокруг себя, а для придания встречных направлений движения воздушных потоков (8) и (9) служат внешний (3) и внутренний (4) цилиндры, на которых имеются каналы (6) и (7) в виде спиральных канавок, идущих от одного торца к другому, причем эти спиральные канавки имеют противоположные направления вращения.In the claimed invention, there is no fan, and the role of an air propulsion device is played by a rotating thin-walled cylinder (2), which spins the air flow (8) and (9) around itself, and to give the opposite directions of the air flows (8) and (9) serve the external ( 3) and inner (4) cylinders, on which there are channels (6) and (7) in the form of spiral grooves extending from one end to the other, and these spiral grooves have opposite directions of rotation.
За счет того, что в заявленном изобретении потоки удаляемого и подаваемого воздуха разделены вращающимся тонкостенным цилиндром (2) и не смешиваются, а также двигаются во встречных направлениях, это позволяет получить КПД близкий к 100%. Кроме того, КПД зависит от площади поверхности теплообменника, а так как тонкостенный цилиндр (2) (рекуператор) в заявленном изобретении вращается, то площадь его поверхности равна произведению площади рекуператора и количества оборотов в заданный период времени. Это позволяет в десятки раз снизить материалоемкость, вес, размеры, и значительно увеличить полезную площадь рекуператора.Due to the fact that in the claimed invention, the flows of the removed and supplied air are separated by a rotating thin-walled cylinder (2) and do not mix, and also move in opposite directions, this allows to obtain an efficiency close to 100%. In addition, the efficiency depends on the surface area of the heat exchanger, and since the thin-walled cylinder (2) (recuperator) in the claimed invention rotates, its surface area is equal to the product of the area of the recuperator and the number of revolutions in a given period of time. This allows tens of times to reduce material consumption, weight, size, and significantly increase the useful area of the recuperator.
За счет того, что в заявленном изобретении ударные волны и завихрения (фиг. 3), создающиеся в приточно-вытяжном вентиляционном устройстве, препятствуют оседанию пыли на поверхностях цилиндров (2), (3) и (4), это позволяет значительно увеличить межсервисный интервал.Due to the fact that in the claimed invention, shock waves and swirls (Fig. 3) created in the supply and exhaust ventilation device prevent dust from settling on the surfaces of the cylinders (2), (3) and (4), this can significantly increase the service interval .
Claims (29)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122176A RU2672958C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Supply ventilation device with heat energy recovery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122176A RU2672958C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Supply ventilation device with heat energy recovery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672958C1 true RU2672958C1 (en) | 2018-11-21 |
Family
ID=64556550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018122176A RU2672958C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Supply ventilation device with heat energy recovery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672958C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115930197A (en) * | 2023-02-18 | 2023-04-07 | 烟台通天达风机制造有限公司 | Rotating collision heat generation high temperature steam hot air blower |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249167C2 (en) * | 1996-10-08 | 2005-03-27 | Олег ШТОЛЬЦ | Regenerative heat exchanger |
| RU2282795C1 (en) * | 2005-04-05 | 2006-08-27 | Олег Савельевич Кочетов | Conditioner with rotating heat exchanger |
| KR20130022400A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-06 | 석 규 이 | Waste Heat Recovery Ventilator with Transparent Mining |
| KR20130022399A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-06 | 석 규 이 | Waste Heat Recovery Ventilator with Noiseless Fan |
-
2018
- 2018-06-19 RU RU2018122176A patent/RU2672958C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249167C2 (en) * | 1996-10-08 | 2005-03-27 | Олег ШТОЛЬЦ | Regenerative heat exchanger |
| RU2282795C1 (en) * | 2005-04-05 | 2006-08-27 | Олег Савельевич Кочетов | Conditioner with rotating heat exchanger |
| KR20130022400A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-06 | 석 규 이 | Waste Heat Recovery Ventilator with Transparent Mining |
| KR20130022399A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-06 | 석 규 이 | Waste Heat Recovery Ventilator with Noiseless Fan |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115930197A (en) * | 2023-02-18 | 2023-04-07 | 烟台通天达风机制造有限公司 | Rotating collision heat generation high temperature steam hot air blower |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7357830B2 (en) | Device for dehumidifying room air | |
| AU2006301121B2 (en) | Phase change material heat exchanger | |
| EP3126770B1 (en) | Recuperator, the heat-exchanging channels of which extend transversely of the main flow direction | |
| JP2008215795A (en) | Movable heat exchange system, and air conditioner, hot water storage device, electric fan, other heat exchanger and heat exchange system applying the system | |
| FI114942B (en) | Air conditioner | |
| CN112789451B (en) | Ductless reverse ventilation system for ventilation equipment and buildings | |
| US4000778A (en) | Temperature-control system with rotary heat exchangers | |
| RU2672957C1 (en) | Method of ventilation and air conditioning | |
| US3877515A (en) | Temperature-control system with rotary heat exchangers | |
| CN102197268A (en) | Air conditioning system for buildings | |
| RU2672958C1 (en) | Supply ventilation device with heat energy recovery | |
| RU2174475C2 (en) | Thermoelectric liquid-type generator for generation of cold or heat | |
| CN106170661A (en) | Ventilation equipment | |
| KR100683055B1 (en) | Rotary Heat Recovery Ventilator | |
| KR101678665B1 (en) | Energy saving air conditioner having membrane | |
| CN213747110U (en) | Air conditioning system | |
| CN222528405U (en) | Rotary heat exchange system | |
| EP4663954A1 (en) | Drive unit for double-contained pipe system stream splitters with accumulation and duct exchangers and/or hybrid exchangers and/or turbine | |
| RU2253814C2 (en) | Arrangement for utilization of heat and cold | |
| CN112325406A (en) | Air conditioning system | |
| SU840601A1 (en) | Apparatus for utilizing heat energy | |
| PL233744B1 (en) | Single-duct supply-exhaust ventilation system with heat recovery on the whole length of the system. | |
| CA3112823A1 (en) | A three-port breathable-shell shell-and-tube heat exchanger for air-to-air and liquid-to-air heat and moisture recovery | |
| SU792037A1 (en) | Ventilation plant | |
| JPS6233232A (en) | Heat recovery type heating and cooling apparatus |