Естественный кондиционер

Естественный кондиционер

Реферат

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха, в частности к оборудованию для кондиционирования воздуха в помещениях в летнее время года в местностях распространения вечномерзлых грунтов.

В северных районах, отличающихся резкоконтинентальным климатом, характеризующимся значительными годовыми температурными перепадами (до 100-110°C), в летнее время температура воздуха нередко поднимается до +40°C, что приводит к нагреванию от солнца стен здания подобно «каменной печи», которые не успевают остывать за ночь. В этом случае, для обеспечения благоприятных условий проживания актуальными становятся вопросы создания условий для эффективного охлаждения помещений. При этом эффективная работа охлаждающих устройств должна быть обеспечена в бесперебойном режиме.

Известна установка для охлаждения, функционирующая за счет конвенции жидкости в хладоносителях, где холод наружного воздуха зимой аккумулируется в жидкости, что в целом представляет собой аккумулятор холода с захолаживанием жидкости и переносом тепла от холодной камеры к аккумулятору (см. RU №2073819, F25D 3/00, F25D 7/00, 20.02.1997). Недостатками установки являются высокая стоимость хладоносителя, обеспечивающего аккумулирование холода, и значительные энергозатраты в целом при функционировании устройства.

Известен кондиционер с улучшенным распределением воздуха в помещении вдоль стенок за счет использования подвесного потолка, распорок между стеной и крепежным фасонным профилем, позволяющих впускать обработанный воздух по всему периметру помещения (см. RU №2272967, F24F 7/10, 10.10.2004). В данном случае способ преобразования кондиционером воздуха из теплого в холодный, который используется для охлаждения помещения, достаточно традиционен и малоэффективен в условиях устойчивой жаркой погоды.

Наиболее близким заявленному техническому решению является устройство для аккумулирования холода, функционирующее за счет интенсивного теплообмена в резервуаре с водой, помещенном в грунт, где искусственным способом осуществляется послойное намораживание льда (см. RU №2191958, F28B 9/06, 27.10.2002). Устройство отличается сложной и энергозатратной конструкцией, создающей условия естественного холода.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в использовании естественного холода вечномерзлых грунтов для кондиционирования воздуха в помещениях в летний период.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении устройства для кондиционирования воздуха и уменьшении энергозатрат на выработку холода в летнее время.

Для решения поставленной задачи естественный кондиционер использует холод вечномерзлых грунтов, а его устройство включает змеевик, помещенный в вечномерзлый грунт на глубину до 3-5 м и присоединенный с трубопроводом замкнутого цикла воздухообмена, снабженного впускной заслонкой и размещаемого по периметру охлаждаемых помещений. При этом циркулирование охлажденного воздуха по трубопроводу осуществляется при помощи насоса с автоматическим контроллером включения-выключения по температуре окружающей среды, вмонтированного в общую систему охлаждения. Кроме того, змеевик выполнен с выходными отверстиями наружу и внутрь для подачи воздуха.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно использование естественного холода вечномерзлых грунтов для кондиционирования воздуха в помещениях в течение всего летнего периода. Известно, что на глубине не менее 3 м в условиях вечномерзлых грунтов круглогодично поддерживается постоянная отрицательная температура минус 6°C.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежом, где схематически показано устройство естественного кондиционера.

На чертеже показаны змеевик 1, размещенный непосредственно в грунте на глубину не менее 3-5 м и присоединенный к трубопроводу 2, в котором вмонтированы насос 3 и контроллер 4. Контроллер включает насос в автоматическом режиме в зависимости от температуры окружающего воздуха. Охлажденный воздух принудительно циркулирует по замкнутому циклу трубопровода 2 и при необходимости через заслонку 5 распространяется по всему периметру помещения (см. чертеж).

Устройство работает следующим образом.

В летний период времени, например при температуре выше 20°C, контроллер 4 автоматически включает насос 3 и охлажденный в условиях естественного холода вечномерзлых грунтов воздух из змеевика 1, помещенного на глубину 3-5 м в вечномерзлый грунт, принудительно направляется в трубопроводы замкнутого цикла 2, размещаемые по периметрам охлаждаемых помещений. При этом впуск охлажденного воздуха осуществляется посредством открытия заслонки 5. При температуре окружающей среды ниже 20°C подача охлажденного воздуха прекращается посредством автоматического выключения насоса 3.

Технико-экономический эффект изобретения определен сравнительным расчетом энергозатрат стандартного электрического кондиционера и заявленного устройства для охлаждения воздуха.

Так, при эксплуатации стандартного кондиционера мощностью 3 кВт в летний период времени в условиях Республики Саха (Якутия) (в среднем 333 часа) показатели энергозатрат составляют 999 кВт. В то время как энергозатраты естественного кондиционера, функционирующего с помощью насоса мощностью 350 Вт, за летний период времени составят 115,5 кВт. Устройство по заявляемому изобретению потребляет в 8,6 раз меньше электроэнергии по сравнению с затратами стандартного кондиционера.

Естественный кондиционер для использования холода вечномерзлых грунтов, включающий змеевик, помещенный в вечномерзлый грунт на глубину до 3-5 м и присоединенный к трубопроводу замкнутого цикла воздухообмена, снабженному впускной заслонкой и размещаемому по периметру охлаждаемых помещений, при этом средство для циркулирования охлажденного воздуха выполнено в виде насоса с автоматическим контроллером включения-выключения по температуре окружающей среды.