Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6647
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
F 24D 7/00
(54) ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА ЗДАНИЯ
(21) Номер заявки: u 20100266
(22) 2010.03.18
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Автор: Синяков Анатолий Леонидович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Белорусский государствен-
ный аграрный технический универси-
тет" (BY)
(57)
Отопительно-вентиляционная система здания, содержащая расположенные в цоколе
здания две приточные венткамеры с установленными в них калориферами и приточными
вентиляторами; размещенный в основной вытяжной шахте основной рекуперативный
теплообменник, к распределительному коллектору теплого воздуха которого присоедине-
ны выходами расположенные в помещениях и оборудованные воздухозаборными отвер-
стиями вытяжные воздуховоды, а к собирающему коллектору теплого воздуха
присоединен входом вытяжной вентилятор, выход которого сообщен с наружной средой,
с которой также сообщены входы выполненных из навесных панелей и расположенных на
наружных поверхностях наружных стен помещений дополнительных теплообменников,
выходы которых через теплообменные трубы основного теплообменника и через калори-
феры присоединены ко входам приточных вентиляторов, к выходам которых подключены
BY6647U2010.10.30

2. BY 6647 U 2010.10.30
2
входами сообщенные воздуховыпускными отверстиями с помещениями приточные возду-
ховоды, примыкающие боковыми стенками к внутренним поверхностям наружных стен
помещений, отличающаяся тем, что снабжена двумя дополнительными вытяжными и
двумя приточными шахтами, которые оборудованы клапанами, а в верхних торцах вы-
тяжных воздуховодов выполнены отверстия, и навесные панели дополнительных тепло-
обменников выполнены в виде стеклопакетов, при этом дополнительные вытяжные
шахты, оборудованные клапанами, установлены на крыше здания и к ним присоединены
верхними торцами вытяжные воздуховоды; стеклопакеты установлены с зазорами и при-
креплены к окрашенным в черный цвет наружным поверхностям наружных стен помеще-
ний, а приточные шахты, оборудованные клапанами, установлены около цоколя здания,
входами сообщены с наружной средой, а выходами присоединены дополнительно ко вхо-
дам калориферов системы.
(56)
1. Драганов Б.Х. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - Киев: Вища школа,
1990.- С. 79-80.
2. Патент BY 1134, МПК F 24D 7/00, 2003.
Предлагаемое техническое решение относится к прямоточным системам воздушного
отопления помещений многоэтажных зданий.
Известна конструкция прямоточной отопительно-вентиляционной системы помеще-
ний многоэтажного здания [1].
Эта система содержит расположенный в подвале здания и сообщенный входом с
наружной средой через калорифер и приточную шахту приточный вентилятор, к выходу
которого через распределительный коллектор присоединены входы приточных воздухо-
водов, подающих свежий воздух в помещения; расположенный на техническом этаже зда-
ния и сообщенный выходом с наружной средой через вытяжную шахту вытяжной
вентилятор, ко входу которого присоединены выходами через собирающий коллектор вы-
тяжные воздуховоды, сообщенные входами с помещениями.
Известная система работает следующим образом. В холодный период года непрерыв-
но работают приточный и вытяжной вентиляторы, при этом приточный вентилятор подает
свежий воздух, предварительно подогретый в калорифере, в помещения многоэтажного
здания через распределительный коллектор и приточные воздуховоды, а вытяжной венти-
лятор удаляет загрязненный воздух из помещений в наружную среду при помощи вытяж-
ных воздуховодов, собирающего коллектора и вытяжной шахты.
К недостатку этой отопительно-вентиляционной системы следует отнести большие за-
траты тепловой мощности калорифера системы на поддержание нормируемой температу-
ры в помещениях в отопительный период.
Большие затраты тепловой мощности калорифера обусловлены большими потерями
теплоты с вентиляционным загрязненным воздухом, который удаляется из помещений в
наружную среду при помощи вытяжных воздуховодов через вытяжную шахту вытяжным
вентилятором.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции системы является прямоточная отопи-
тельно-вентиляционная система помещений многоэтажного здания [2].
Отопительно-вентиляционная система содержит расположенные в цоколе здания две
приточные вентиляционные камеры с установленными в них калориферами и приточны-
ми вентиляторами, основной рекуперативный теплообменник, расположенный в основной
вытяжной шахте, собирающий коллектор теплого воздуха которого сообщен через вы-
тяжной вентилятор с наружной средой; два дополнительных теплообменника, располо-

3. BY 6647 U 2010.10.30
3
женные на наружных поверхностях наружных стен помещений; приточные воздуховоды,
оборудованные воздуховыпускными отверстиями, и вытяжные воздуховоды, оборудован-
ные воздухозаборными отверстиями.
Эта отопительно-вентиляционная система работает следующим образом. В холодный
период года работают непрерывно приточные и вытяжной вентиляторы. При этом каждый
приточный вентилятор забирает наружный воздух, протягивает его через дополнительный
теплообменник, основной теплообменник, калорифер и подает его в помещения через
приточный воздуховод. При движении наружного воздуха по этому контуру он предвари-
тельно подогревается в дополнительном теплообменнике за счет теплового излучения
солнца и теплоты, теряемой помещениями через наружные стены, а также в основном
теплообменнике теплотой удаляемого воздуха из помещений. При необходимости допол-
нительный нагрев предварительно нагретого воздуха в теплообменниках происходит в
калорифере системы, после чего воздух приточным вентилятором подается через приточ-
ный воздуховод в помещения здания.
В то же время вытяжной вентилятор забирает загрязненный воздух из помещения при
помощи вытяжного воздуховода, протягивает его через межтрубное пространство основ-
ного теплообменника и выбрасывает в наружную среду.
В основном теплообменнике при противоточном движении холодного и теплого воз-
духа происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты удаляемого воздуха из поме-
щений. Благодаря предварительному подогреву холодного воздуха в основном и
дополнительном теплообменниках снижаются затраты тепловой мощности калорифера на
поддержание нормируемой температуры в помещениях, то есть система работает в режи-
ме энергосбережения.
В теплый период года система работает в режиме охлаждения воздуха в помещениях
путем предварительного охлаждения наружного воздуха в калорифере артезианской хо-
лодной водой, при этом вытяжной вентилятор отключается и приточный вентилятор обес-
печивает принудительную циркуляцию охлажденного воздуха через помещения с
выбросом отработанного воздуха через межтрубное пространство основного теплообмен-
ника в атмосферу.
К недостатку этой отопительно-вентиляционной системы следует отнести ее повы-
шенные энергозатраты (тепловой и электрической энергии) на отопление и вентиляцию
помещений здания.
Повышенные затраты тепловой энергии калориферов в отопительный период обу-
словлены малой тепловой мощностью дополнительных теплообменников из-за выполне-
ния навесных панелей, выполняющих роль преобразователей солнечного излучения в
тепловую энергию, без защиты их внешних поверхностей от воздействия холодной воз-
душной среды. В результате этого не вся тепловая энергия панелей - преобразователей
солнечного излучения передается холодному воздуху, движущемуся в каналах дополни-
тельных теплообменников.
Повышенные затраты электрической энергии в теплый период обусловлены большим
гидравлическим сопротивлением: канал холодного воздуха - вход холодного воздуха в
дополнительный теплообменник - движение по дополнительному теплообменнику - дви-
жение по трубам основного теплообменника - вход приточного вентилятора - движение по
приточному воздуховоду; канал теплого воздуха: забор теплого воздуха через воздухоза-
борные отверстия - движение по вытяжному воздуховоду - движение по межтрубному
пространству основного теплообменника - выброс в наружную среду. В теплый период
года не работает вытяжной вентилятор и каждому электродвигателю приточных вентиля-
торов приходится преодолевать гидравлическое сопротивление, равное сумме гидравли-
ческих сопротивлений холодного и теплого каналов. Поэтому имеем повышенный расход
электроэнергии при работе приточных вентиляторов в теплый период года.

4. BY 6647 U 2010.10.30
4
Кроме того, в теплый период при движении наружного воздуха по дополнительным
теплообменникам происходит подогрев воздуха тепловым излучением солнца, поэтому
требуется повышенный расход артезианской воды через калорифер для охлаждения воз-
духа перед подачей его в помещения. Это, опять-таки, связано с дополнительной затратой
электроэнергии на привод насоса, прокачивающего артезианскую воду через калорифер.
Задачей предлагаемой полезной модели отопительно-вентиляционной системы здания
является снижение ее энергозатрат на отопление и вентиляцию помещений многоэтажно-
го здания.
Поставленная задача решается тем, что отопительно-вентиляционная система здания,
содержащая расположенные в цоколе здания две приточные венткамеры с установленны-
ми в них калориферами и приточными вентиляторами; размещенный в основной вытяж-
ной шахте основной рекуперативный теплообменник, к распределительному коллектору
теплого воздуха которого присоединены выходами расположенные в помещениях и обо-
рудованные воздухозаборными отверстиями вытяжные воздуховоды, а к собирающему
коллектору теплого воздуха присоединен входом вытяжной вентилятор, выход которого
сообщен с наружной средой, с которой также сообщены входы выполненных из навесных
панелей и расположенных на наружных поверхностях наружных стен помещений допол-
нительных теплообменников, выходы которых через теплообменные трубы основного
теплообменника и через калориферы присоединены ко входам приточных вентиляторов, к
входам которых подключены входами сообщенные воздуховыпускными отверстиями с
помещениями приточные воздуховоды, примыкающие боковыми стенками к внутренним
поверхностям наружных стен помещений, снабжена двумя дополнительными вытяжными
и двумя приточными шахтами, которые оборудованы клапанами, а в верхних торцах вы-
тяжных воздуховодов сделаны отверстия, и навесные панели дополнительных теплооб-
менников выполнены в виде стеклопакетов, при этом дополнительные вытяжные шахты,
оборудованные клапанами, установлены на крыше здания и к ним присоединены верхни-
ми торцами вытяжные воздуховоды; стеклопакеты установлены с зазором и прикреплены
к окрашенным в черный цвет наружным поверхностям наружных стен помещений, при-
точные шахты, оборудованные клапанами, установлены около цоколя здания, входами
сообщены с наружной средой, а выходами присоединены дополнительно ко входам кало-
риферов системы.
На фигуре изображена схема заявляемой отопительно-вентиляционной системы здания.
Отопительно-вентиляционная система здания содержит расположенные в цоколе зда-
ния две приточные венткамеры 1, 2 с установленными в них калориферами 3, 4 и приточ-
ными вентиляторами 5, 6, размещенный в основной вытяжной шахте 7 основной с
теплообменными трубами 8 рекуперативный теплообменник, к распределительному кол-
лектору 10 теплого воздуха которого присоединены входами расположенные в помещени-
ях 11, 12 оборудованные воздухозаборными отверстиями 13 вытяжные воздуховоды 14,
15, а к собирающему коллектору 16 теплого воздуха основного теплообменника присо-
единены входом вытяжной вентилятор 17, выход которого сообщен с наружной средой, с
которой также сообщены входы 18, 19 выполненных из навесных панелей 20, 21 и распо-
ложенных на наружных поверхностях наружных стен помещений 11, 12 дополнительных
теплообменников 22, 23, выходы 24, 25 которых через теплообменные трубы 8, 9 основно-
го теплообменника и через калориферы 3, 4 присоединены ко входам приточных вентиля-
торов 5, 6, к выходам которых подключены входами сообщенные воздуховыпускными
отверстиями 26 с помещениями 11, 12 приточные воздуховоды 27, 28.
Для снижения энергозатрат на отопление и вентиляцию помещений 11, 12 система
снабжена двумя 29, 30 дополнительными вытяжными и двумя 31, 32 приточными шахта-
ми, которые оборудованы клапанами соответственно 33, 34, 35, 36, а в верхних торцах вы-
тяжных воздуховодов 14, 15 сделаны отверстия 37, 38, и навесные панели 20, 21
дополнительных теплообменников 22, 23 выполнены в виде стеклопакетов 39, 40, при

5. BY 6647 U 2010.10.30
5
этом дополнительные вытяжные шахты 29, 30 установлены на крыше 41 здания и к ним
присоединены верхними торцами вытяжные воздуховоды 14, 15; стеклопакеты 39, 40
установлены с зазорами и прикреплены к окрашенным в черный цвет наружным поверх-
ностям наружных стен помещений 11, 12, а приточные шахты 31, 32 установлены около
цоколя здания и входами сообщены с наружной средой, а выходами при помощи воздухо-
водов 42, 43 присоединены дополнительно ко входам калориферов 3, 4.
Заявляемая отопительно-вентиляционная система работает следующим образом. В
отопительный период клапаны 33, 34, 35, 36 шахт 29, 30, 31, 32 закрыты, непрерывно ра-
ботают приточные 5, 6 и вытяжной 17 вентиляторы. Приточные вентиляторы 5, 6 забира-
ют наружный воздух через входы 18, 19 дополнительных теплообменников 22, 23,
протягивают его по дополнительным теплообменникам 22, 23, теплообменным трубам 8, 9
основного теплообменника, через калориферы 3, 4 и подают его в помещения 11, 12 через
приточные воздуховоды 27, 28.
В это же время вытяжной вентилятор 17 забирает загрязненный воздух из помещений
11, 12 при помощи вытяжных воздуховодов 14, 15, протягивает его через межтрубное
пространство основного теплообменника и выбрасывает его в наружную среду.
При движении холодного воздуха по дополнительным теплообменникам 22, 23 он су-
щественно подогревается тепловым излучением солнца благодаря выполнению теплооб-
менников 22, 23 из навесных стеклопакетов 39, 40, а также теплотой удаляемого воздуха
из помещений при противоточном движении теплого и холодного воздуха в основном
теплообменнике. При необходимости дополнительный нагрев приточного воздуха осу-
ществляется калориферами 3, 4.
Выполнение дополнительных теплообменников 22, 23 из стеклопакетов 39, 40 позво-
ляет более эффективно использовать тепловое излучение солнца для предварительного
нагрева холодного воздуха, в результате чего снижается тепловая мощность калориферов
на отопление помещений, то есть система работает более эффективно.
В теплый период клапаны 33, 34, 35, 36 шахт 29, 30, 31, 32 открыты и работают только
приточные вентиляторы 5, 6. В этом случае наружный воздух на входы вентиляторов по-
ступает через приточные шахты 31, 32, присоединительные воздуховоды 42, 43, калори-
феры 3, 4, минуя основной и дополнительный теплообменники, и вентиляторы 5, 6
подают свежий наружный воздух в помещения через приточные воздуховоды 27, 28.
Под действием давления воздуха, подаваемого вентиляторами 5, 6 в помещения, за-
грязненный воздух из помещений через отверстия 13 поступает в вытяжные воздуховоды
14, 15 и через дополнительные вытяжные шахты 29, 30 при открытых клапанах 33, 34 по-
ступает в наружную среду, минуя основной теплообменник.
В результате этого уменьшаются затраты электроэнергии, потребляемой электродви-
гателями вентиляторов 5, 6, на вентиляцию помещений в теплое время.
В летний период система может работать в режиме охлаждения воздуха, подаваемого
приточными вентиляторами 5, 6 в помещения 11, 12, при подаче в калориферы 3, 4 арте-
зианской холодной воды, при этом вентиляторы 5, 6 обеспечивают циркуляцию охла-
жденного воздуха через помещения с выбросом отработанного воздуха через
дополнительные вытяжные шахты 29, 30. Так как на входы вентиляторов 5, 6 поступает
наружный воздух, минуя основной и дополнительный теплообменники, то требуется
меньший расход артезианской воды через калориферы 3, 4 для охлаждения наружного
воздуха, то есть в этом случае экономится электроэнергия на привод насосов артезиан-
ской воды.
Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой отопительно-вентиляционной
системы происходит достижение поставленной технической задачи - снижение энергоза-
трат на отопление и вентиляцию помещений здания путем повышения тепловой мощно-
сти дополнительных теплообменников в холодный период и уменьшения гидравлического
сопротивления каналов приточного и вытяжного воздуха в теплый период за счет обору-

6. BY 6647 U 2010.10.30
6
дования системы двумя дополнительными вытяжными и двумя приточными шахтами, ко-
торые оборудованы клапанами, выполнения отверстий в торцах вытяжных воздуховодов и
навесных панелей дополнительных теплообменников в виде стеклопакетов и соответ-
ствующего включения дополнительного оборудования в существующую систему отопле-
ния и вентиляции здания.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.