Способ распределения воздуха в помещении

011697 Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха, а именно к способам распределения воздуха в помещении, обеспечивающим необходимые параметры микроклимата зон работы и отдыха человека в помещениях зданий, в которых применяется кондиционирование воздуха. Известен способ распределения воздуха в помещении, включающий подачу в помещение потока,обработанного в установке кондиционирования воздуха, в нижнюю часть зоны отдыха человека вдоль ограждающих поверхностей, а удаление этого воздуха осуществляется из верхней части зоны отдыха в направлении, обратном потоку, поступающему из кондиционера. При этом движение потоков обеспечивается при критерии Рейнольдса Re2000, т.е. в ламинарном режиме, что дает возможность уменьшить интенсивность теплообмена потоков с ограждающими поверхностями [1]. Данный способ имеет следующие недостатки: ограниченность количества людей в кондиционируемом помещении (примерно 1-2 человека) вследствие необходимости одновременного соблюдения ограничений предельно допустимого перепада температур воздушного потока (не более 6-7 С) и Re2000; сильное влияние температуры омываемых потоком поверхностей помещения на эффективность кондиционирования, что ограничивает применение способа до наружной температуры относительно сухого воздуха в 35 С; низкая эффективность использования теплообменников-утилизаторов уходящего (отработанного) воздуха; отсутствие изменения высоты забора удаляемого воздуха из верхней зоны отдыха в зависимости от поступления тепла в помещение. Известен способ распределения воздуха в помещении, включающий основные положения в [1], отличающийся удалением воздуха из верхней зоны отдыха на различной высоте в зависимости от поступления тепла в помещение [2]. Данный способ имеет недостатки предыдущего способа за исключением отсутствия изменения высоты удаления отработанного воздуха из верхней зоны в зависимости от поступления тепла в помещение. Известен способ распределения воздуха в помещении, включающий обеспечение распределения приточного воздуха по всей зоне отдыха или работы человека в ламинарном режиме, а удаление загрязненного воздуха осуществляется над зоной отдыха или работы человека также в ламинарном режиме [3]. Данный способ принят за прототип. Существенным недостатком данного способа является ограниченность количества находящихся в кондиционируемом помещении людей (2-3) изза больших теплоотдающих поверхностей (пол и нижние части стен) и по этой причине повышенный нагрев обратного потока, приводящий к низкой эффективности использования теплообменниковутилизаторов в кондиционере. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования кондиционированного воздуха при одновременном снятии ограничения количества находящихся в помещении людей. Поставленная задача решается достижением технического результата посредством предлагаемого способа распределения воздуха в помещении, заключающегося в том, что в зону отдыха или работы одного или нескольких близко расположенных людей подают обработанный в устройстве кондиционирования воздух и затем удаляют отработанный воздух из зоны или помещения. Отличия предлагаемого способа в том, что для подачи кондиционированного и удаления отработанного воздуха в зоне отдыха или работы дополнительно создают стационарный или временный объем кондиционирования посредством установки ограждений, которые изготавливают малопроницаемыми для воздуха, обеспечивают их плотное примыкание соответствующими гранями к полу и друг к другу, причем высота упомянутых ограждений или хотя бы одного из них не выше верхней границы зоны отдыха или работы человека. При этом в локальном объеме кондиционирования образуют подачу кондиционированного воздуха и его удаление в холодоутилизатор кондиционера путем образования ламинарных или близких к ним потоков. Понятие малой воздухонепроницаемости ограждающих боковых поверхностей (ограждения) включает возможность утечки воздуха не более 10% из локального объема кондиционирования в окружающий объем. Подачу кондиционированного воздуха в упомянутый объем кондиционирования осуществляют через систему специальных воздуховодов. Благодаря устройству локальных объемов кондиционирования с гораздо (примерно в 5 раз) меньшими поверхностями теплообмена с окружающей средой, особенно при существенном термическом сопротивлении последних (плотная ворсистая ткань, двухслойная пленка с воздушным промежутком и т.п.), основные (80%) холодопотери кондиционированного воздуха приходятся на охлаждение людей,находящихся в упомянутых объемах. Кроме того, с учетом рекуперации значительной (60%) части возвращаемого в кондиционер холода, его непроизводительные потери при использовании предлагаемого способа многократно уменьшаются, что позволяет уменьшить затраты энергии на кондиционирование в расчете на 1 человека в 2-3 раза по сравнению с аналогами и прототипом и эффективно применять маломощные кондиционеры при наружной температуре воздуха до 45 С. Образование локальных объемов кондиционирования позволяет ограничиться подачей в них по 30-40 м 3/ч кондиционированного воздуха на каждого человека. При этом температура подаваемого в объем воздуха может составлять 21 С (на выходе из кондиционера 20 С) при температуре удаляемого из зоны отработанного воздуха около 2627 С, что создает достаточно комфортные условия легкого труда (канцелярская, научная работа и т.п.) и отдыха при интенсивности сухого тепла (конвекцией и лучеиспусканием) человека около 80 Вт/ч и влаги(потением и дыханием) около 140 г/ч [4]. В соответствии с i-d диаграммой сухое охлаждение воздуха без конденсации влаги с начальной температурой 45 С до температуры 20 С возможно только при начальной относительной влажности 25%. В случае =20% относительная влажность охлажденного воздуха (t=20 С) повысится до =85%,а затем при нагреве в объеме кондиционирования до 27 С снизится до =45%. Добавка на 1 м 3 воздуха примерно 4 г H2O испарений человека повышает относительную влажность воздуха до 70%, что несколько выходит из зоны комфортности (=50-60%) [5], но еще вполне допустимо вследствие обеспечения в кондиционированной зоне средней температуры около 24 С. В таких условиях (горячий сухой воздух) использование предлагаемого изобретения будет наиболее эффективным. В случае влажности наружного воздуха более =20% при t=45C для создания в зоне работы или отдыха человека достаточно комфортных условий пребывания необходимо осушать воздух до 20%. Учитывая отсутствие в локальном объеме кондиционирования верхней части ограждения (потолка),эта зона фактически представляет собой воздушную ванну, в которую погружены 1 или несколько человек. Сущность способа поясняется прилагаемым к настоящему описанию чертежом: фигура - схема движения воздушных потоков в помещении с использованием локального объема кондиционирования. На фигуре изображено следующее: 1 - помещение; 2 - локальный объем кондиционирования; 3 - ограждение локального объема; 4 - устройство кондиционирования; 5 - воздуховод для подачи кондиционированного воздуха; 6 - воздуховод для удаления отработанного воздуха; 7 - воздухоприемное устройство; 8 - приточное воздухораспределительное устройство; 9 - тело человека; 10 - воздухорегулирующие заслонки. Стрелками на схеме показано направление движения воздуха - кондиционированного из кондиционера по подающему воздуховоду 5 и отработанного из локального объема кондиционирования по удаляющему воздуховоду 6 в холодоутилизатор кондиционера 4, в котором производится рекуперация тепла отработанного воздуха и кондиционирование поступающего в помещение 1 воздуха. Вариантов технической реализации распределения кондиционированного воздуха внутри локального объема кондиционирования может быть несколько, в том числе приведенные в аналогах [1] и [2] и прототипе [3]. Наиболее простым и удобным может оказаться вариант реализации предлагаемого способа путем вытеснения отработанного нагретого воздуха через верхнюю грань боковых ограждений 3. При этом поступление свежего кондиционированного воздуха к человеку осуществляется естественным путем благодаря температурному различию плотностей или стратификации атмосферы. В качестве отрицательного фактора в данном случае следует отметить повышенный расход холода,так как отработанный воздух с достаточно низкой температурой (26-28 С) попадает в горячую атмосферу помещения и мало пригоден для рекуперации. Поэтому наиболее энергетически выгодным вариантом распределения воздуха в ограниченном объеме кондиционирования является проточное распределение, при котором приточное воздухораспределительное устройство 8 свежего кондиционированного воздуха располагают с наиболее удобной или выгодной стороны ограждения, а воздухоприемное устройство 7 - с противоположной стороны на уровне ниже минимальной высоты ограждения. При этом массовые (весовые) количества подаваемого свежего и удаляемого отработанного воздуха обеспечиваются примерно равными. В этом случае отработанный воздух с температурой 26-28 С подают в теплообменник-рекуператор кондиционера 4, что позволяет при t=45 С и =20% примерно на 40% уменьшить необходимую холодопроизводительность кондиционера. В таком режиме общий расход холода на локальное кондиционирование воздуха при легкой работе или отдыхе помещенного в объем 2 человека 9 составляет около 100120 Вт/ч, что примерно в три раза меньше по сравнению с расходом холода согласно прототипу при тех же условиях. При необходимости частичной осушки наружного воздуха эффективность предлагаемого способа несколько уменьшается, но при реальных условиях не опускается ниже двукратной по сравнению с прототипом. Ограждения 3 воздушной ванны с целью достижения малой воздухопроницаемости (не более 10%) изготавливают, например, в виде каркасов, обтянутых материалом, подобным полиэтиленовой пленке,пластиковых перегородок (из ПВХ) или в виде ширмы, складывающейся гармошкой и т.д. Применение указанных материалов даже без дополнительной теплоизоляции существенно уменьшает холодопотери в окружающее пространство за счет термического сопротивления переходных зон теплоотдачи и самого ограждения. Однако дополнительная теплоизоляция ограждающих поверхностей путем создания легких многослойных конструкций из материалов с повышенным термическим сопротивлением - многослойных пленок с воздушными промежутками или тканей с густым ворсом - еще более повышает эффективность использования заявляемого способа. Грани на стыках соединяемых частей ограждения, а также грани,примыкающие к полу, проклеивают полосами губчатой резины, резиновым или другими уплотнителями для их более плотного соединения. Пол внутри локального объема также подлежит дополнительной термоизоляции одним из вышеприведенных материалов. Как показывают расчеты, при подаче в воздушную ванну около 30 м 3/ч воздуха на 1 человека обеспечивается ламинарный режим движения воздуха. Это-2 011697 достигается на практике применением воздухораспределительного устройства 8. В качестве последнего может быть применен любой тип современных воздухораспределителей, в частности, с тканевым покрытием на выходе воздуха или, например, приточный воздухораспределитель LVA фирмы ХАЛТОН с лицевой панелью специального изготовления. Приточные воздухораспределительные устройства устанавливают отдельно или совмещают (встраивают) с ограждением. Для таких случаев, например, идеально подходит приточная установка LVE фирмы ХАЛТОН для размещения внутри тонкой стены. Тогда наружные поверхности воздухораспределителей, обращенные в сторону нагретой окружающей среды,необходимо дополнительно теплоизолировать для уменьшения холодопотерь. Для обеспечения ламинарного режима движения воздуха применяют также устройства, регулирующие силу потока воздуха, например заслонки 10, расположенные в сечении воздуховода. Использование в помещении локальных объемов кондиционирования позволяет значительно уменьшить неэффективные холодопотери и при использовании маломощных кондиционеров обеспечить комфортные условия работы и отдыха гораздо большего количества людей, но требует системы воздуховодов, подающих 5 кондиционированный и отводящих 6 отработанный воздух. Такая система может состоять из стационарных (вдоль стен) и гибких воздуховодов или в основном только из гибких воздуховодов, что позволяет создавать локальные зоны кондиционирования в любом месте помещения. При этом воздуховоды должны быть теплоизолированы до такой степени, чтобы холодопотери при транспортировке кондиционированного воздуха к воздушной ванне не превышали 10% от холодопотребления. В зависимости от необходимых условий кондиционирования воздухораспределительные устройства располагают в местах и на уровнях по контуру воздушной ванны, обеспечивающих наиболее эффективное их использование. При этом конструкция воздухораспределительных устройств должна обеспечивать возможность изменения высоты расположения уровней подачи кондиционированного и забора отработанного воздуха, а также ламинарного режима движения воздуха в локальном объеме кондиционирования. Источники информации. 1. Осипов С.Н. и другие. А.с. СССР 1692235. 2. Осипов С.Н. и другие. А.с. СССР 1812860. 3. Осипов С.Н. и другие. А.с. СССР 1786340, опубл. Бюл.1, 07.01.93. 4. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Высшая школа, 1982, с.416. 5. СНиП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988, с.64. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ распределения воздуха в помещении, заключающийся в том, что в зону отдыха или работы одного или нескольких близко расположенных людей подают обработанный в устройстве кондиционирования воздух и затем удаляют отработанный воздух из зоны или помещения, отличающийся тем,что для подачи кондиционированного и удаления отработанного воздуха в зоне отдыха или работы дополнительно создают стационарный или временный локальный объем кондиционирования посредством установки ограждений, которые изготавливают малопроницаемыми для воздуха, обеспечивают их плотное примыкание соответствующими гранями к полу и друг к другу, причем высота упомянутых ограждений или хотя бы одного из них не выше верхней границы зоны отдыха или работы человека. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление отработанного воздуха из локального объема кондиционирования производится путем естественного перелива более холодного по сравнению с остальным объемом помещения воздуха через верхнюю грань хотя бы одного бокового ограждения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в локальном объеме кондиционирования образуют подачу кондиционированного воздуха и его удаление путем образования проточных ламинарных или близких к ним потоков с отводом отработанного воздуха по соответствующему воздуховоду в холодоутилизатор установки для кондиционирования. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределение подаваемого кондиционированного и удаление отработанного воздуха производят через специальные приточные и приемные воздухораспределительные устройства. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для ограждений используют материалы с повышенным термическим сопротивлением, а пол в локальной зоне кондиционирования дополнительно теплоизолируют. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для подачи кондиционированного и удаления отработанного воздуха используют стационарные и гибкие воздуховоды, стенки которых дополнительно теплоизолируют.-3 011697 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что приточные и приемные воздухораспределительные устройства располагают в локальном объеме кондиционирования в местах и на уровнях, обеспечивающих оптимальные показатели комфортности и минимальные холодопотери через ограждения, с учетом обеспечения ламинарности проходящих через объем воздушных потоков. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что наружные поверхности воздухораспределительных устройств, обращенные в сторону нагретой окружающей среды, дополнительно теплоизолируют. 9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что конструкция воздухораспределительных устройств выполнена с обеспечением возможности изменения высоты расположения уровней подачи кондиционированного и удаления отработанного воздуха.