Устройство для вентиляции зданий

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЙ Предлагаемое изобретение относится к устройству для вентиляции зданий с вторичным использованием тепла. В частности, настоящее изобретение касается такого устройства для вентиляции зданий, с помощью которой тепло воздуха помещений, выводимого наружу,рекуперируется, и полученная тепловая энергия может быть использована для начального нагрева холодного воздуха, забираемого снаружи и направляемого внутрь здания. Система вентиляции предназначена для интеграции в один из элементов здания и включает теплообменный элемент(1), который включает первую зону (2) с первым теплообменником и вторую зону (3) со вторым теплообменником, которые соединены друг с другом посредством полых каналов и образуют теплообменный контур. В первой зоне (2) предусмотрены внутренние выводящие вентиляционные отверстия (4), соединяющие первую зону (2) с внутренней частью помещения, и внешние выводящие вентиляционные отверстия (5), соединяющие первую зону (2) с внешней частью,улицей, при этом внутренние выводящие вентиляционные отверстия (4) расположены ниже по потоку теплообменного агента, чем внешние вентиляционные отверстия в теплообменном элементе (1). Во второй зоне (3) предусмотрены внутренние приточные вентиляционные отверстия(6), соединяющие вторую зону (3) с внутренней частью помещения, и внешние приточные вентиляционные отверстия (7), соединяющие вторую зону (3) с наружной частью помещения,причем внутренние вентиляционные приточные отверстия (6) расположены выше по потоку теплообменного агента, чем внешние приточные отверстия (7).(71)(73) Заявитель и патентовладелец: УЛЬРИХ ШТИЛЕР КЮНСТШТОФФСЕРВИС Е.К. (DE) Предлагаемое изобретение относится к устройству для вентиляции зданий с вторичным использованием тепла. В частности, настоящее изобретение касается такого устройства для вентиляции зданий, с помощью которой тепло воздуха помещений, выводимого наружу, рекуперируется, и полученная тепловая энергия может быть использована для начального нагрева холодного воздуха, забираемого снаружи и направляемого внутрь здания. Без регулярной вентиляции помещений нельзя обойтись, так как плохая вентиляция может иметь очень тяжелые последствия. Недостаточная вентиляция ведет не только к плохому микроклимату в жилом помещении, но и предотвращает выравнивание содержания влаги в воздухе помещения, что может привести к возникновению затхлого запаха, а в тяжелых случаях к образованию плесени. С другой стороны, хорошая вентиляция, особенно в холодное время года, ведет к значительной потере тепла и энергии. С одной стороны, тепло выводится наружу, а с другой стороны, холодный наружный воздух должен нагреваться до определенной температуры помещения. Вентиляция помещений или зданий проводится, как правило, путем активного проветривания, причем окна или двери при этом наклоняются или открываются. Но такой способ проветривания повышает риск взлома и кражи. Известны устройства для вентиляции и кондиционирования, которые применяются в зданиях и которые выполнены в виде систем по рекуперации тепла, причем тепло извлекается из использованного воздуха с помощью системы теплообменников и при необходимости передается поступающему воздуху с улицы, который следует нагреть. Такие системы по рекуперации тепла могут быть выполнены в виде объединенных кольцевых систем, причем один теплообменник находится в потоке выходящего воздуха для поглощения тепла отработанного выходящего воздуха, и теплообменник находится в потоке приточного воздуха с улицы для передачи ему тепла, рекуперированного из воздуха помещения. Дальнейшим усовершенствованием данных известных установок по вентиляции и кондиционированию является предмет патента DE 102005008565 А 1, который дополнительно к рекуперации тепла обеспечивает получение остаточного холода и, в частности, дальнейшее охлаждение остаточного холода. Эти известные установки обычно устанавливаются в выемке в стене здания или выполняются в виде вспомогательного пускового или навесного аппарата и соединяются с внутренними помещениями здания. Предлагаемое изобретение представляет вентиляционную систему, которая обеспечивает эффективную вентиляцию помещений или зданий без необходимости открывания окон и дверей. Кроме этого, предлагаемая в качестве изобретения вентиляционная система обеспечивает рекуперацию тепла воздуха, выводимого из помещения наружу, причем рекуперируемое тепло одновременно может использоваться для предварительного нагрева холодного уличного воздуха, который поступает снаружи в помещение или здание. В качестве изобретения в этой связи предлагается система вентиляции для помещений и зданий,причем система вентиляции может быть интегрирована в один из элементов здания, также система вентиляции включает теплообменный элемент, который включает в себя первую зону с первым теплообменником и вторую зону со вторым теплообменником, а первый и второй теплообменники соединены друг с другом посредством полых каналов (трубок) и образуют теплообменный контур, причем в первой зоне предусмотрены внутренние выводящие вентиляционные отверстия, соединяющие первую зону с внутренней частью помещения, и внешние выводящие вентиляционные отверстия, соединяющие первую зону с внешней частью (улицей), при этом внутренние выводящие отверстия размещены ниже по потоку теплообменного агента чем внешние вентиляционные отверстия в теплообменном элементе, а во второй зоне предусмотрены внутренние приточные вентиляционные отверстия, соединяющие вторую зону с внутренней частью помещения и внешние приточные вентиляционные отверстия, соединяющие вторую область с внешней частью (улицей), при этом внутренние приточные вентиляционные отверстия расположены выше по течению теплообменного агента в теплообменном элементе, чем внешние приточные вентиляционные отверстия. В основе предлагаемого изобретения лежит задача предоставить устройство для вентиляции здания с рекуперацией тепла, представляющее собой составную часть строительного элемента здания, как, например, окна или двери, и которое, таким образом, может быть без проблем установлено вместе с данным элементом. Первый теплообменник и второй теплообменник соединены между собой с помощью полых каналов (трубок), образуя при этом друг с другом теплообменный контур. Первый и второй теплообменники, а также соединяющие их полые каналы (трубки) размещены при этом в соответствующих полостях конструктивных элементов здания и образуют в данном элементе здания циркуляционный контур. Если конструктивный элемент установлен в здании вертикально или наклонно, первая зона находится преимущественно в верхней части, а вторая зона в нижней части конструктивного элемента. Ниже предлагаемое изобретение будет более подробно разъяснено на примере прилагаемого чертежа, схематично изображающего конструктивное решение предлагаемого изобретения. В показанном на чертеже конструктивном решении демонстрируется предлагаемая вентиляционная система, размещенная в створке окна. На чертеже показана створка окна изнутри, т.е. со стороны комнаты, и является, таким образом, видом изнутри. Створка окна располагает проходящей по всему периметру рамой, в которую вставлено стекло. Данная рама в современных окнах выполняется, как правило, из пустотелого профиля. В край оконной рамы интегрирован теплообменный элемент 1, который проходит по всей длине рамы и образует закрытый теплообменный контур. Теплообменный элемент 1 является полым и заполнен теплообменным агентом. Направление течения теплообменного агента изображено здесь в направлении движения часовой стрелки и показано с помощью стрелок внутри теплообменного элемента 1. Теплообменный элемент 1 содержит размещенную в верхней части рамы первую зону 2 для выпуска воздуха и размещенную в нижней части рамы вторую зону 3 для впуска воздуха в помещение или здание. Первая зона 2 содержит первый теплообменник, а вторая зона 3 содержит второй теплообменник,которые соединены проходящими с боков полыми каналами. Предлагаемая в качестве изобретения система вентиляции может быть установлена практически в любой элемент здания. Примерами наряду с изображенной на чертеже створкой оконной рамы могут быть дверная рама, полотно двери, элемент стены или элемент самой крыши. Система может быть встроена как в неподвижные, так и в подвижные элементы здания. Предлагаемая в качестве изобретения система вентиляции может, например, быть легко интегрирована в жилой контейнер. В этом смысле понятие "элемент здания" включает также элементы жилого контейнера, жилого фургона и т.п. Во всяком случае, в областях, где воздух проходит между внутренними и внешними вентиляционными отверстиями, элементы здания должны иметь достаточную полость, чтобы обеспечивать прохождение воздушного потока. Дополнительно к этому теплообменники могут быть выполнены в виде спирали, чтобы движение воздушного потока могло осуществляться внутри спирали. Вентиляционные приточные и выводящие отверстия могут иметь любую подходящую форму. Они могут быть сделаны также из воздухопроницаемого материала. Примерами подходящих форм могут служить круглые или угловатые отверстия, щелевидные отверстия и т.д. Количество внутренних и внешних выводных вентиляционных отверстий 4, 5 или внутренних и внешних приточных вентиляционных отверстий 6, 7 может выбираться по необходимости. Оно может ориентироваться на длину теплообменника в первой или во второй области. Преимущественно количество выбирается так, чтобы область с внутренними отверстиями не накладывалась на область с внешними отверстиями. В верхней части рамы размещены внутренние вентиляционные выводные отверстия 4, через которые комнатный воздух направляется из помещения внутрь рамы. Далее предусмотрены внешние вентиляционные выводные отверстия 5, через которые комнатный воздух из внутренней части рамы выводится наружу. Внутренние вентиляционные выводные отверстия 4 и внешние вентиляционные выводные отверстия 5 размещены соответственно вдоль теплообменного элемента 1, причем внешние вентиляционные выводные отверстия 5 расположены выше по потоку по отношению к внутренним выводным вентиляционным отверстиям 4. Воздух обтекает теплообменный элемент внутри рамы по направлению против течения теплообменного агента. При этом поступающий внутрь рамы теплый воздух из помещения отдает тепло теплообменному агенту и выходит из рамы через внешние выводные вентиляционные отверстия 5. Поток нагретого теплообменного агента направляется во вторую зону 3. Как и в первой зоне 2, во второй зоне 3 предусмотрены внутренние приточные вентиляционные отверстия 6 и внешние приточные отверстия 7. Как и в первой зоне 2, внутренние приточные вентиляционные отверстия 6 и внешние приточные вентиляционные отверстия 7 размещены соответственно вдоль теплообменного элемента, причем внешние приточные отверстия 7 находятся ниже по потоку по отношению к внутренним приточным отверстиям 6. Причем между внутренними приточными вентиляционными отверстиями 6 и внешними приточными вентиляционными отверстиями 7 в элементе здания предусмотрено полое пространство, которое позволяет воздушному потоку двигаться. Холодный уличный воздух проникает через внешние приточные вентиляционные отверстия 7 внутрь рамы и движется против направления движения теплообменного агента к внутренним приточным отверстиям 6, где нагретый уличный воздух выходит из рамы внутрь помещения. В результате размещения выводных вентиляционных отверстий 4, 5 в верхней части рамы, а приточных вентиляционных отверстий 6, 7 в нижней части рамы данное предлагаемое изобретение использует тот факт, что теплый воздух поднимается вверх, таким образом, в закрытом помещении воздух у потолка или у верхней рамы окна имеет большую температуру, чем в нижней части окна или помещения. Данная разница температур используется при таком размещении отверстий. Как минимум, внешние приточные и выводные вентиляционные отверстия могут быть оборудованы сеткой, чтобы, например, предотвратить попадание насекомых, это может также действовать в каче-2 021688 стве звукоизоляции. На кругооборот теплообменного агента может оказать воздействие естественная конвекция, например расширение в результате нагревания. При необходимости или для усиления эффекта может быть,например, предусмотрена установка электрических устройств для подкачки. Работа электроустройств для подкачки может осуществляться за счет их подключения к электропитанию. В соответствии с наиболее перспективным конструктивным решением электрические устройства для подкачки могут питаться за счет солнечных батарей, установленных вне здания, например на оконных рамах или рядом с оконной рамой. В соответствии с другим конструктивным решением привод электрических устройств для подкачки может осуществляться за счет потоков воздуха в системе. В соответствии с одним из конструктивных решений может быть предусмотрена установка одного или нескольких обратных клапанов 8, 9. Обратные клапаны 8, 9 поддерживают течение теплообменного агента, которое возникает в результате разницы давления, связанной с нагревом и охлаждением теплообменного агента. На изображении конструктивного решения, приведенного на чертеже, предусмотрен нижний обратный клапан 8 внутри теплообменного элемента 1, непосредственно перед местом поступления теплопереносящей жидкости в нижней области 3, а также верхний обратный клапан 9, непосредственно перед местом поступления теплопереносящей жидкости в верхней области 2. Наиболее перспективна тепловая изоляция теплообменного элемента 1, по меньшей мере, в области между внутренними выводными вентиляционными отверстиями 4 и внутренними приточными отверстиями 6, чтобы предотвратить преждевременное охлаждение нагретого теплообменного агента. Также возможна тепловая изоляция области теплообменного элемента 1 между внешними приточными вентиляционными отверстиями 7 и внешними выводными вентиляционными отверстиями 5. Теплообменный контур для поддержания нагревания воздуха может быть соединен с одним или несколькими солнечными коллекторами. В качестве теплообменного агента может применяться любой известный жидкий теплообменный агент. Примерами могут служить субстанции на водной основе, масляной основе или антифризы, известные по использованию в технике кондиционирования. Форма первого и второго теплообменника не имеет каких-либо ограничений. Она, однако, должна иметь достаточную площадь поверхности, чтобы обеспечивать эффективный теплообмен. Так, теплообменник может быть проложен в форме волнистой линии или исполнен в виде спирали. Он может также быть оборудован элементами, увеличивающими его площадь, как пластины или штифты, изготовленные из материала, обладающего хорошей теплопроводностью, например из металла или сплава металлов. Перечень обозначений 1 - Теплообменный элемент,2 - первая зона,3 - вторая зона,4 - внутренние выводные вентиляционные отверстия,5 - внешние выводные вентиляционные отверстия,6 - внутренние приточные вентиляционные отверстия,7 - внешние приточные вентиляционные отверстия,8 - первый обратный клапан,9 - второй обратный клапан,а - направление движения теплообменного агента,б - направление движения воздуха. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система вентиляции для помещений и зданий, предназначенная для интеграции в один из элементов здания, включающая теплообменный элемент (1), который включает первую зону (2) с первым теплообменником и вторую зону (3) со вторым теплообменником, которые соединены друг с другом посредством полых каналов и образуют теплообменный контур, причем в первой зоне (2) предусмотрены внутренние выводящие вентиляционные отверстия (4), соединяющие первую зону (2) с внутренней частью помещения, и внешние выводящие вентиляционные отверстия (5), соединяющие первую зону (2) с внешней частью, улицей, при этом внутренние выводящие вентиляционные отверстия (4) расположены ниже по потоку теплообменного агента, чем внешние выводящие вентиляционные отверстия (5) в теплообменном элементе (1), а во второй зоне (3) предусмотрены внутренние приточные вентиляционные отверстия (6), соединяющие вторую зону (3) с внутренней частью помещения, и внешние приточные вентиляционные отверстия (7), соединяющие вторую зону (3) с наружной частью помещения, причем внутренние вентиляционные приточные отверстия (6) расположены выше по потоку теплообменного агента,чем внешние приточные отверстия (7). 2. Система вентиляции по п.1, в которой, как минимум, полые каналы, проложенные ниже по пото-3 021688 ку относительно первого теплообменника, имеют тепловую изоляцию. 3. Система вентиляции по п.1 или 2, в которой выше по потоку относительно второго теплообменника предусмотрен обратный клапан (9) и/или выше по потоку относительно первого теплообменника предусмотрен второй обратный клапан (8). 4. Система вентиляции по любому из предшествующих пунктов, в которой выводящие или приточные вентиляционные отверстия выполнены с возможностью закрывания. 5. Система вентиляции по любому из предшествующих пунктов, в которой предусмотрены устройства для подкачки и для поддержки циркуляции теплообменного агента. 6. Система вентиляции по п.5, в которой устройства для подкачки являются электрическими устройствами. 7. Система вентиляции по п.6, в которой устройства для подкачки питаются от элементов солнечных батарей. 8. Система вентиляции по любому из предшествующих пунктов, в которой, как минимум, внешние выводящие (5) и внешние приточные вентиляционные отверстия (7) закрыты снаружи сеткой.