RU2631040C1

RU2631040C1 - Solar heat and cold supply system

Info

Publication number: RU2631040C1
Application number: RU2016120955A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Дмитрий Викторович Беляев; Елена Алексеевна Бойцова; Дмитрий Николаевич Тютюнов; Лариса Ивановна Студеникина; Александр Владимирович Бойков
Priority date: 2016-05-28
Filing date: 2016-05-28
Publication date: 2017-09-15

Abstract

FIELD: heating system.

SUBSTANCE: solar heating system has an automated control and regulation system, it contains a speed controller in the form of a powder electromagnetic clutch unit and a temperature controller with an ambient air temperature sensor installed at the inlet of the converging nozzle, in addition, the temperature controller includes a comparison unit and a reference unit. The comparator is connected to an input of an electron amplifier equipped with a unit of non-linear feedback. Additionally, the output of the electron amplifier is connected to the input of the magnetic amplifier with a rectifier, the output of which is connected to the rotation velocity regulator in form of the unit of powder electromagnetic couplings of the fan drive.

EFFECT: reduction of energy costs.

3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах.The invention relates to a power system and is intended to maintain comfortable air parameters in low-rise buildings, mainly on livestock farms.

Известна система гелиотеплохладоснабжения содержащая южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздуховод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом – с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный – с помещением.A known solar heating system comprising a southern, made of absorbing solar radiation material, and a northern air ducts located on the respective sides of the building, a heat accumulator forming an underground air duct connected to the south with the floor of the building, and also heat exchange and ground air ducts located one above the other under the heat accumulator , the first of which is connected with the north, and the second is equipped with ground heat-conducting pipes, while the system is equipped with a heat to the accumulator by a vortex tube, the inlet connected with the underground air duct, the “cold” channel - with the room, and “hot” - through the heat accumulator with the ground air duct, the outlets of the underground and ground air ducts are connected to the “cold” vortex tube channel, and installed behind the connection point filter, while the southern and northern air ducts are in communication with the atmosphere, and the heat exchange - with the room.

Недостатком технического решения является энергоемкость при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, когда по южному воздуховоду в нагнетательный вентилятор поступают мелкодисперсные загрязнения в виде каплеобразной влаги и твердых частиц, на перемещение которых приводом вентилятора затрачивается дополнительная энергия (см., например, Курчавин А.Г. и др. Экономия тепловой и электрической энергии.-М.:1980 г. – 280 с.,ил.). Кроме того, и твердые частицы загрязнений, например атмосферная и /или технологическая пыль, интенсифицируют износ движущихся частей вентилятора. The disadvantage of the technical solution is the energy intensity under changing weather and climate operating conditions, when finely dispersed contaminants in the form of droplet-like moisture and solid particles enter the discharge fan through the southern air duct, for the movement of which additional energy is expended by the fan drive (see, for example, A. Kurchavin. and others. Saving thermal and electric energy.-M.: 1980 - 280 S., ill.). In addition, particulate matter, such as atmospheric and / or process dust, intensifies wear on moving parts of the fan.

Известна система гелиотеплохладоснабжения содержащая южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом – с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный – с помещением, при этом южный воздухопровод снабжен суживающимся соплом, которое установлено вне помещения и выполнено завихрителем, состоящим из четырех пластин, входные и выходные участки которых расположены один относительно другого под прямым углом, причем у входного отверстия суживающегося сопла на внутренней поверхности выполнена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений.A known solar heating system comprising a southern one made of a material that absorbs solar radiation and a northern air ducts located on the respective sides of the building, a heat accumulator forming an underground air duct connected to the southern one with the floor of the building, and also heat exchange ground air ducts located one above the other under the heat accumulator, the first of which is connected with the north, and the second is equipped with soil heat-conducting pipes, while the system is equipped with a heat to the accumulator by a vortex tube, the inlet connected with the underground air duct, the “cold” channel - with the room, and “hot” - through the heat accumulator with the ground air duct, the outlets of the underground and ground air ducts are connected to the “cold” vortex tube channel, and installed behind the connection point a filter, while the southern and northern air ducts are in communication with the atmosphere, and the heat exchange air duct is connected to the room, while the southern air duct is equipped with a tapering nozzle that is installed outdoors and swirl a unit consisting of four plates, the inlet and outlet sections of which are located relative to each other at right angles, with a circular groove connected to the contaminant removal device at the inlet of the tapering nozzle on the inner surface.

Недостатком являются затраты системы гелиотеплохладоснабжения из-за отсутствия возможности регулирования мощности, потребляемой нагнетательным вентилятором для подачи атмосферного воздуха в помещение с обеспечением заданных параметров микроклимата, особенно во время перехода температуры окружающей среды с отрицательных значений на положительные, и наоборот, когда существенно изменяется плотность воздуха, перемещаемого по подпольному воздухопроводу.The disadvantage is the cost of the solar heating and cooling system due to the lack of the ability to control the power consumed by the blower for supplying atmospheric air to the room with the specified microclimate parameters, especially during the transition of the ambient temperature from negative to positive, and vice versa, when the air density changes significantly, moved through an underground air duct.

Технической задачей предлагаемого изобретения является оптимизация потребляемой мощности на привод нагнетательного вентилятора системы гелиотеплохладоснабжения при изменяющейся температуре окружающей среды путем автоматизации процесса контроля и взаимодействия между подачей воздуха в помещение, т.е. скоростью вращения привода, соответственно, его энергозатратами и погодно-климатическими условиями эксплуатации. The technical task of the invention is to optimize the power consumption for driving the blower fan of the solar heating and cooling system at a changing ambient temperature by automating the control process and the interaction between the air supply to the room, i.e. drive rotation speed, respectively, its energy consumption and weather and climate operating conditions.

Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что система гелиотеплохладоснабжения содержит южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом – с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный – с помещением, при этом южный воздухопровод снабжен суживающимся соплом, которое установлено вне помещения и выполнено завихрителем, состоящим из четырех пластин, входные и выходные участки которых расположены один относительно другого под прямым углом, причем у входного отверстия суживающегося сопла на внутренней поверхности выполнена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений, при этом подпольный воздухопровод соединен с нагнетательным вентилятором, который снабжен приводом с автоматизированной системой контроля и регулирования подачи атмосферного воздуха в помещении, причем автоматизированная система контроля и регулирования содержит регулятор скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятор температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, установленный у входного отверстия суживающегося сопла, кроме того, регулятор температуры включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода нагнетательного вентилятора. The technical result of reducing energy costs is achieved by the fact that the solar heating and cooling system contains a southern one made of a material that absorbs solar radiation and a northern air duct located on the respective sides of the building, a heat accumulator forming an underground air duct connected to the southern one, and also located under the heat one above the other, a heat-exchange ground air ducts, one of which is connected to the north, and the second is equipped with heat-conducting ground while the system is equipped with a vortex tube located in the heat accumulator, the inlet communicates with the underground air duct, the “cold” channel with the room, and the “hot” one through the heat accumulator with the ground air duct, the outlets of the underground and ground air ducts are connected to the “cold” channel a vortex tube, and a filter is installed behind the place of their connection, while the southern and northern air ducts are in communication with the atmosphere, and the heat exchange duct is connected to the room, while the southern air duct is equipped with a tapering nozzle m, which is installed outdoors and made by a swirl consisting of four plates, the inlet and outlet sections of which are located relative to each other at right angles, and at the inlet of the narrowing nozzle on the inner surface there is a circular groove connected to the contaminant removal device, while the air duct is connected to a discharge fan, which is equipped with a drive with an automated system for monitoring and regulating the supply of atmospheric air in the room, and the automated control and regulation system contains a speed controller in the form of a block of electromagnetic powder couplings and a temperature controller with an air temperature sensor installed at the inlet of the tapering nozzle, in addition, the temperature controller includes a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the electronic input an amplifier equipped with a nonlinear feedback unit, and the output of an electronic amplifier is connected to the input of a magnetic amplifier with a rectifier the input is connected to the speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings of the drive of the discharge fan.

На фиг. 1 представлена схема системы гелиотеплохладоснабжения, на фиг. 2 - завихритель сужающегося сопла, на фиг. 3 – вентиляционная камера с нагнетательным вентилятором и приводом, снабженным системой автоматизированного контроля и регулирования подачи атмосферного воздуха. In FIG. 1 is a diagram of a solar heating and cooling system; FIG. 2 - swirl of a tapering nozzle, in FIG. 3 - a ventilation chamber with a blower fan and a drive equipped with a system of automated control and regulation of atmospheric air supply.

Система содержит воздуховоды: южный 1, подпольный 2, северный 3, теплообменный 4 и грунтовый 5 с грунтовыми теплопроводящими трубами 6, помещение 7, под которым расположен тепловой аккумулятор 8, вихревую трубу 9 с входом 10 для обрабатываемого воздуха, каналом «холодного» потока 11, соединенным с входом 12 фильтра 13 и каналом «горячего» потока 14, соединенным воздухопроводом 5, фильтр 13 своим выходом 15 соединен с внутренним объемом помещений 7 нагнетательный вентилятор 16, установленный в вентиляционной камере 17 и соединенный подпольным воздухопроводом 2 через воздушные заслонки 18 и 19 с входом 10 вихревой трубы 9 и с выходом 12 фильтра 13, вытяжной вентилятор 20, установленный в вентиляционной камере 21 и соединенный теплообменным 4 воздуховодом с северным 3 воздуховодом, осуществляющим выброс воздуха из помещения 7 в атмосферу. The system contains air ducts: south 1, underground 2, north 3, heat exchange 4 and soil 5 with ground heat-conducting pipes 6, a room 7, under which there is a heat accumulator 8, a vortex tube 9 with an input 10 for the processed air, a cold flow channel 11 connected to the inlet 12 of the filter 13 and the channel of the "hot" flow 14, connected by an air duct 5, the filter 13 is connected with the outlet 15 to the internal volume of the rooms 7, a blower fan 16 installed in the ventilation chamber 17 and connected by an underground air duct Odom 2 through the dampers 18 and 19 to the input 10 of the vortex tube 9 and outlet 12 with a filter 13, exhaust fan 20 installed in the ventilation chamber 21 and the duct 4 connected to the heat exchange with the North duct 3 carrying out air ejection from the space 7 into the atmosphere.

Южный 1 воздуховод снабжен суживающимся соплом 22, которое установлено вне помещения 7 и выполнено с завихрителем 23, состоящим из четырех 24, 25,26 и 27 пластин, входные 28, 29, 30, 31 и выходные 32, 33, 34 и 35 участки которых распложены один относительно другого под прямым углом. У входного отверстия 36 суживающегося сопла 22 на внутренней поверхности 37 выполнена круговая канавка 38, соединенная с устройством удаления загрязнений 39.South 1 duct is equipped with a tapering nozzle 22, which is installed outdoors 7 and is made with a swirler 23, consisting of four 24, 25,26 and 27 plates, input 28, 29, 30, 31 and output 32, 33, 34 and 35 sections of which arranged one relative to the other at right angles. At the inlet 36 of the tapering nozzle 22, a circular groove 38 is made on the inner surface 37, connected to the contaminant removal device 39.

В вентиляционной камере 17 подпольный воздуховод 2 соединен с нагнетательным вентилятором 16, который снабжен приводом 40 с автоматизированной системой 41 контроля и регулирований подачи атмосферного воздуха в помещение 7. Автоматизированная система 41 контроля и регулирования содержит регулятор скорости вращения 42 в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятор температуры 43 с датчиком температуры 44 атмосферного воздуха, установленного у входного отверстия 36 суживающегося сопла 22 южного воздухопровода 1. In the ventilation chamber 17, the underfloor duct 2 is connected to a blower fan 16, which is equipped with a drive 40 with an automated system 41 for controlling and regulating the supply of atmospheric air into the room 7. The automated system 41 for controlling and regulating comprises a speed controller 42 in the form of a block of powder electromagnetic couplings and a controller temperature 43 with a temperature sensor 44 of atmospheric air installed at the inlet 36 of the tapering nozzle 22 of the southern air duct 1.

Регулятор температуры 43 включает блок сравнения 45 и блок задания 46, причем блок сравнения 45 соединен с входом электронного усилителя 47, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 48, а вход электронного усилителя 47 соединен с входом магнитного усилителя 49 с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости 42 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 40 нагнетательного вентилятора 16. The temperature controller 43 includes a comparison unit 45 and a reference unit 46, wherein the comparison unit 45 is connected to the input of an electronic amplifier 47 equipped with a non-linear feedback unit 48, and the input of the electronic amplifier 47 is connected to the input of a magnetic amplifier 49 with a rectifier, which is connected to the controller at the output speed 42 in the form of a block of powder electromagnetic couplings of the drive 40 of the discharge fan 16.

Система гелиотеплохладоснабжения работает следующем образом: под действием центробежных сил загрязненного атмосферного воздуха частицы загрязнений отбрасываются к внутренней поверхности 37 суживающегося сопла 22 и перемещаются к круговой канавке 38 у входного отверстия 36, откуда поступают в устройство удаления загрязнений 39 для последующего удаления вручную или автоматически. The solar heating and cooling system works as follows: under the action of centrifugal forces of polluted atmospheric air, the particles of dirt are discarded to the inner surface 37 of the tapering nozzle 22 and move to the circular groove 38 at the inlet 36, from where they enter the pollution removal device 39 for subsequent removal manually or automatically.

Подачу атмосферного воздуха в помещение 7 осуществляет нагнетательный вентилятор 16, расположенный в вентиляционной камере 17 посредством перемешивания потока по подпольному воздуховоду 2. Атмосферный воздух поступает во входное отверстие 36 сужающегося сопла 22, расположенного на южном воздухопроводе 1. Датчик температуры 44, установленный у входного отверстия 36 сужающегося сопла 22, регистрирует температуру окружающей среды, определяемую как нормированную (например, 20°C) в зависимости от погодно-климатческих условий эксплуатации системы гелиотеплохладоснабжения, по которой с учетом оптимизации настраивается скорость вращения привода 42 автоматизированной системы 41 контроля и регулирования нагнетательного вентилятора 16 из расчета минимизации энергозатрат на обеспечение заданного микроклимата по поступлению атмосферного воздуха.The supply of atmospheric air to room 7 is carried out by a blower fan 16 located in the ventilation chamber 17 by mixing the flow through the underfloor duct 2. Atmospheric air enters the inlet 36 of the tapering nozzle 22 located on the southern air duct 1. A temperature sensor 44 installed at the inlet 36 tapering nozzle 22, registers the ambient temperature, defined as normalized (for example, 20 ° C) depending on the weather and climate conditions of operation of the systems heliothermal cooling supply, which, taking into account optimization, adjusts the rotation speed of the drive 42 of the automated system 41 for monitoring and regulating the blower fan 16 in order to minimize energy consumption for providing a given microclimate for atmospheric air intake.

При отклонении температуры наружного (атмосферного) воздуха в сторону увеличения от нормированной сигнал, поступающий с датчика температуры 44, становится меньше, чем сигнал блока задания 46, и на выходе блока сравнения 45 регулятора температуры 43 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 47 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи 48. За счет этого в электронном усилителе 47 компенсируется нелинейность характеристики привода 40 нагнетаемого вентилятора 16. Сигнал с выхода электронного усилителя 47 поступает на вход магнитного усилителя 49, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на редуктор скорости времени 42 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 47 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 49. When the temperature of the outside (atmospheric) air deviates upward from the normalized, the signal from the temperature sensor 44 becomes smaller than the signal from the reference unit 46, and a positive polarity signal appears at the output of the comparison unit 45 of the temperature controller 43, which is fed to the input of an electronic amplifier 47 simultaneously with the negative nonlinear feedback signal 48. Due to this, the non-linearity of the characteristic of the drive 40 of the blower fan 16 is compensated in the electronic amplifier 47. The ode of the electronic amplifier 47 enters the input of the magnetic amplifier 49, where it is amplified by power, rectified, and fed to a time speed reducer 42 in the form of a block of powder electromagnetic couplings. The positive polarity of the signal of the electronic amplifier 47 causes an increase in the excitation current at the output of the magnetic amplifier 49.

В результате повышается момент от привода 40 и вентилятор 16 увеличивает подачу воздуха в помещении 7, так как известно, что с увеличением температуры атмосферного воздуха уменьшается его плотность (см., например, стр. 214 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.- М.: Высшая школа – 1980-469 с., ил.) и, как следствие, уменьшилась бы массовая подача атмосферного воздуха, поступающего в помещение 7 для поддержания заданного микроклимата. As a result, the moment from the drive 40 increases and the fan 16 increases the air supply in the room 7, since it is known that with increasing temperature the atmospheric air density decreases (see, for example, p. 214 V.V. Nashchokin. Technical thermodynamics and heat transfer .- M .: Higher school - 1980-469 p., Ill.) And, as a result, the mass supply of atmospheric air entering room 7 would decrease to maintain a given microclimate.

При отклонении температуры атмосферного воздуха в сторону уменьшения по сравнению с нормированной (+20°C) сигнал, поступающий с датчика температуры 44, становится большим, чем сигнал блока задания 46, и на выходе блока сравнения 45 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 47 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи 48. When the temperature of the air deviates downward compared to the normalized (+ 20 ° C), the signal from the temperature sensor 44 becomes larger than the signal from the reference unit 46, and a negative polarity signal appears at the output of the comparison unit 45, which is fed to the input an electronic amplifier 47 simultaneously with a negative nonlinear feedback signal 48.

За счет этого в электронном усилителе 47 компенсируется нелинейность характеристики привода 40 нагнетательного вентилятора 16. Сигнал с выхода электронного усилителя 47 поступает на вход магнитного усилителя 49, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 42 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 47 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 49. В результате понижается момент от привода 40 и нагнетательный вентилятор 16 уменьшает подачу атмосферного воздуха с повышенной плотностью, сохраняя тем самым необходимое массовое количество атмосферного воздуха с поддержанием заданного микроклимата в помещении 7. Но при этом сокращаются энергозатраты на привод 40 нагнетательного вентилятора 16, т.е. обеспечивается снижение энергозатрат при эксплуатации системы гелиотеплохладоснабжения в условиях изменяющихся погодно-климатических воздействий. Due to this, in the electronic amplifier 47, the non-linearity of the characteristics of the drive 40 of the blower fan 16 is compensated. The signal from the output of the electronic amplifier 47 is fed to the input of the magnetic amplifier 49, where it is amplified by power, rectified and fed to the speed controller 42 in the form of a block of powder electromagnetic couplings. The negative polarity of the signal of the electronic amplifier 47 causes a decrease in the excitation current at the output of the magnetic amplifier 49. As a result, the moment from the drive 40 decreases and the discharge fan 16 reduces the supply of atmospheric air with increased density, thereby preserving the required mass amount of atmospheric air while maintaining a given microclimate in the room 7 . But this reduces the energy consumption for the drive 40 of the discharge fan 16, i.e. reduced energy costs during the operation of the solar heating and cooling system in conditions of changing weather and climatic influences.

При наличии каплеобразных частиц атмосферной и технологической влаги, а также твердых частиц пыли в атмосферном воздухе, поступающем по южному 1 воздухопроводу через подпольный воздухопровод 2 в нагнетательный вентилятор 16, его приводом затрачивается дополнительная энергия на транспортировку данной смеси на вход 10 вихревой трубы 9. Кроме того, загрязнения атмосферного воздуха интенсифицируют износ лопастей нагнетательного вентилятора 16 и, как следствие, снижается надежность системы гелиотеплохладоснабжения. Снабжение южного 1 воздухопровода суживающимся соплом 22 с завихрителем 23 приводит к тому, что атмосферный воздух с частицами загрязнений после входного отверстия 36 контактирует с входными участками 28, 29, 30, 31 четырех пластин 24, 25, 26 и 27, которые повернуты на прямой угол относительно входных участков 32, 33, 34 и 35. В результате всасываемый атмосферный воздух в суживающемся сопле разделяется на четыре потока и по мере движения перемещается на 90°, что приводит перед поступлением его в южный 1 воздухопровод во вращательное движение. In the presence of droplet-like particles of atmospheric and technological moisture, as well as solid dust particles in the atmospheric air entering through the southern air duct 1 through the underground air duct 2 to the blower fan 16, additional energy is expended by its drive to transport this mixture to the input 10 of the vortex tube 9. In addition , air pollution intensifies the wear of the blades of the blower fan 16 and, as a result, the reliability of the solar heating and cooling system decreases. The supply of the southern 1 air duct with a tapering nozzle 22 with a swirl 23 leads to the fact that the atmospheric air with particles of contaminants after the inlet 36 is in contact with the inlet sections 28, 29, 30, 31 of the four plates 24, 25, 26 and 27, which are rotated at a right angle relative to the inlet sections 32, 33, 34 and 35. As a result, the aspirated atmospheric air in the tapering nozzle is divided into four streams and moves 90 ° as it moves, which causes it to rotate before it enters the southern 1 air duct.

Следовательно, в нагнетательный вентилятор 16 поступает очищенный от загрязнения атмосферный воздух и привод его потребляет нормированное количество энергии, вне зависимости от погодно-климатических условий эксплуатации системы гелиотеплохладоснабжения.Consequently, atmospheric air purified from pollution enters the discharge fan 16 and its drive consumes a normalized amount of energy, regardless of the weather and climate operating conditions of the solar heating and cooling system.

В теплое время года при температурах атмосферного воздуха выше значений температуры, предусмотренных параметрами микроклимата внутри помещения 7, например, 25°C (воздушная заслонка 19 закрыта), атмосферный воздух по южному воздухопроводу 1 нагнетается в подпольный воздухопровод 2 вентилятором 16, установленным в вентиляционной камере 17. Из подпольного воздухопровода 2 по открытой воздушной заслонке 18 атмосферный воздух под избыточным давлением поступает на вход 10 вихревой трубы 9, в которой происходит расслоение на «холодный» (температура несколько ниже входящего в вихревую трубу атмосферного воздуха) и «горячий» (температура несколько выше входящего в вихревую трубу атмосферного воздуха) потоки воздуха. Холодный поток разделенного в вихревой трубе 9 атмосферного воздуха с заданной по условиям микроклимата внутри здания 7 температуры, например, 18°C по холодного каналу 11 вихревой трубы 9 поступает на вход 12 и в фильтр 13, где очищается от твердых частиц загрязнения, а также от жидких частиц сконденсировавшейся в процессе охлаждения парообразной влаги атмосферного воздуха, а, как известно, чем выше температура атмосферного воздуха, тем больше в нем влаги, при этом отделенные загрязнения в фильтре 13 удаляются из него через установку удаления загрязнений, например конденсатоотводчик поплавкового типа. «Горячий» поток атмосферного воздуха по горячему каналу 14 вихревой трубы 9 направляется в грунтовый воздухопровод 5, где охлаждается, отдавая тепло грунту, а сконденсировавшаяся в процессе охлаждения воздуха влага удаляется через теплопроводящие трубы 6 и дренируется в грунте. Охлажденный в грунтовом воздухопроводе 5 воздух поступает к входу 12 фильтра 13, где окончательно очищается от капельнообразных загрязнений и твердых частиц загрязнений, т.е. доводится до параметров, определяемых заданным микроклиматом в помещении 7. Из фильтра 13 обработанный воздух с заданными параметрами по температуре, влажности и степени очистки от твердых частиц поступает внутрь помещения 7. In the warmer months, at atmospheric temperatures above the temperature specified by the indoor microclimate 7, for example, 25 ° C (air damper 19 is closed), atmospheric air through the southern air duct 1 is pumped into the underfloor air duct 2 by a fan 16 installed in the ventilation chamber 17 . From the underfloor air duct 2 through the open air damper 18, atmospheric air under excessive pressure enters the inlet 10 of the vortex tube 9, in which there is separation into “cold” (temperature ultiple below the incoming air into the vortex tube) and "hot" (temperature somewhat above the incoming air into the vortex tube) air flows. The cold stream of atmospheric air separated in the vortex tube 9 with a temperature set according to the microclimate inside the building 7, for example, 18 ° C, is fed through the cold channel 11 of the vortex tube 9 to the inlet 12 and to the filter 13, where it is cleaned of solid particles of pollution, as well as liquid particles of vaporized atmospheric air condensed during cooling, and, as you know, the higher the temperature of the atmospheric air, the more moisture therein, while the separated impurities in the filter 13 are removed from it through a removal unit for pollution loads, such as a float type trap. A "hot" stream of atmospheric air through the hot channel 14 of the vortex tube 9 is sent to the ground air duct 5, where it is cooled, giving off heat to the soil, and the moisture condensed during cooling of the air is removed through heat-conducting pipes 6 and drained in the soil. The air cooled in the soil air duct 5 enters the inlet 12 of the filter 13, where it is finally cleaned of droplet-like contaminants and particulate contaminants, i.e. adjusted to the parameters determined by the specified microclimate in the room 7. From the filter 13, the treated air with the given parameters in terms of temperature, humidity and the degree of purification from solid particles enters the room 7.

Воздух из помещения 7 вентилятором 20, установленным в вентиляционной камере 21, направляется в теплообменный воздухопровод 4, где отдает тепло аккумулятору 8, и по северному воздухопроводу 3 выбрасывается в атмосферу.The air from the room 7 with the fan 20 installed in the ventilation chamber 21 is directed to the heat exchange air duct 4, where it transfers heat to the accumulator 8, and is discharged into the atmosphere through the northern air duct 3.

Размещение вихревой трубы 9 в тепловом аккумуляторе 8 обеспечивает дополнительное накопление тепла, выделяемого через корпус вихревой трубы 9, в процессе расслоения обрабатываемого атмосферного воздуха на «холодный» и «горячий» потоки. The placement of the vortex tube 9 in the heat accumulator 8 provides additional accumulation of heat released through the casing of the vortex tube 9, in the process of separation of the processed atmospheric air into "cold" and "hot" flows.

В результате, тепловой аккумулятор 8 накапливает тепловую энергию, поступающую как от теплообменного воздухопровода 4, так и от корпуса вихревой трубы 9.As a result, the heat accumulator 8 accumulates thermal energy from both the heat exchange air duct 4 and the vortex tube body 9.

При снижении температуры нагнетаемого вентилятором 16 атмосферного воздуха ниже гостированной для заданных условий микроклимата здания 7, например в ночное время температура около 15°C, открывается воздушная заслонка 19 (воздушная заслонка 18 закрыта). Атмосферный воздух по южному воздухопроводу 1 вентилятором 16 через открытую воздушную заслонку 19 подается в фильтр 13, где очищается до заданных условиями микроклимата в помещении 7 параметров. Тепловой аккумулятор 8 отдает тепло всасываемому атмосферному воздуху в подпольном воздухопроводе 2, нагревая его до необходимой температуры. Если тепловой энергии, отдаваемой тепловым аккумулятором 8 атмосферному воздуху, движущемуся по подпольному воздухопроводу 2, недостаточно, то осуществляется подогрев отопительной системой (не указано), затраты которой будут снижены, так как значительная часть тепла поступает от теплового аккумулятора 8 и грунта.When the temperature of the atmospheric air pumped by the fan 16 decreases below the guest climate for the given microclimate of building 7, for example, at night temperature of about 15 ° C, the air damper 19 opens (air damper 18 is closed). Atmospheric air through the southern air duct 1 by the fan 16 through the open air damper 19 is supplied to the filter 13, where it is cleaned to the specified 7 microclimate conditions in the room. The heat accumulator 8 gives off heat to the aspirated air in the underground air duct 2, heating it to the required temperature. If the thermal energy given by the heat accumulator 8 to the atmospheric air moving through the underground air duct 2 is insufficient, then heating is carried out by the heating system (not indicated), the costs of which will be reduced, since a significant part of the heat comes from the heat accumulator 8 and soil.

Размещение фильтра 13 после вихревой трубы 9 в тепловом аккумуляторе 8 обеспечивает снижение энергоемкости очистки нагнетаемого вентилятором 16 через южный 1 воздухопровод атмосферного воздуха внутрь помещения 7 за счет частичной очистки в процессе расслоения обрабатываемого воздуха (часть твердых загрязнений перемещается в горячий поток и дренируется в грунт по теплообменным трубам 6). Также полученное тепло от аккумулятора 8 при низких температурах атмосферного воздуха устраняет возможность обмерзания фильтрующих элементов, приводящего к возрастанию гидравлического сопротивления при температурах атмосферного воздуха, имеющих значение существенно более низкое, чем предусмотрено параметрами микроклимата внутри помещения 7, вихревая труба 9 воздушной заслонкой 18 отключается от подпольного воздухопровода 2. Всасываемый атмосферный воздух нагревается как в южном воздухопроводе 1 за счет использования тепла солнечной радиации (южный воздухопровод выполнен из поглощающего солнечную радиацию материала), так и от теплового аккумулятора 8 в подпольном воздухопроводе 2. В случае недостатка данного тепла для получения заданной температуры воздуха, нагнетаемого вовнутрь помещения 7, применяется отопительная система (не показано) незначительной мощности. Placing the filter 13 after the vortex tube 9 in the heat accumulator 8 reduces the energy consumption of the cleaning pumped by the fan 16 through the southern 1 air duct into the room 7 due to partial cleaning in the process of separation of the treated air (part of the solid contaminants moves into the hot stream and is drained into the soil by heat exchange pipes 6). Also, the heat received from the battery 8 at low ambient temperatures eliminates the possibility of freezing of the filter elements, which leads to an increase in hydraulic resistance at atmospheric temperatures, which have a value significantly lower than that provided by the microclimate parameters indoors 7, the vortex tube 9 is shut off from the underfloor choke 18 air duct 2. The intake air is heated as in the southern air duct 1 due to the use of heat from the sun radiation (southern air pipe is made of a solar radiation absorbent material), and from the heat accumulator 8 in an underground air duct 2. In case of lack of heat for a given outside temperature, inside the discharge space 7 applies heating system (not shown) low power.

В результате, предлагаемое изобретение позволяет использовать солнечную энергию и аккумулирующие свойства грунта как при положительных, так и при отрицательных температурах атмосферного воздуха, обеспечивая снижение энергозатрат процесса получения заданных параметров микроклимата внутри помещения как по температуре, так и по степени очистки вентилируемого воздуха от загрязнений в виде твердых и каплеобразных загрязнений.As a result, the present invention allows the use of solar energy and the accumulating properties of the soil both at positive and negative temperatures of atmospheric air, providing a reduction in the energy consumption of the process of obtaining the specified microclimate parameters indoors, both in temperature and in the degree of purification of ventilated air from pollution in the form solid and drop-like pollution.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что оно позволяет при эксплуатации системы гелиотеплохладоснабжения поддерживать заданный режим микроклимата в помещении при оптимизации энергозатрат на привод нагнетательного вентилятора путем снабжения его автоматизированной системой контроля и регулирования подачи атмосферного воздуха по подпольному воздухопроводу. При этом автоматизированная система контроля и регулирования включает регулятор температуры, состоящий из блоков сравнения и задания, электронного и магнитного усилителей, блока нелинейной обратной связи и датчика температуры, установленный у входного отверстия сужающегося сопла, соединенного с южным воздухопроводом, а также регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода нагнетательного вентилятора.The originality of the invention lies in the fact that it allows the operation of the solar heating system to maintain the specified microclimate in the room while optimizing energy consumption for the drive of the blower fan by supplying it with an automated control system and regulating the supply of atmospheric air through the underground air duct. Moreover, the automated control and regulation system includes a temperature controller, consisting of comparison and reference units, electronic and magnetic amplifiers, a non-linear feedback unit and a temperature sensor installed at the inlet of the tapering nozzle connected to the southern air duct, as well as a rotation speed controller in the form block of powder electromagnetic couplings of the drive of the discharge fan.

Claims

Система гелиотеплохладоснабжения, содержащая южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный грунтовый воздухопроводы, первый из которых сообщен с северным, а второй снабжен грунтовыми теплопроводящими трубами, при этом система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом – с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, выходы подпольного и грунтового воздухопроводов подсоединены к «холодному» каналу вихревой трубы, а за местом их подсоединения установлен фильтр, при этом южный и северный воздухопроводы сообщены с атмосферой, а теплообменный – с помещением, при этом южный воздухопровод снабжен суживающимся соплом, которое установлено вне помещения и выполнено с завихрителем, состоящим из четырех пластин, входные и выходные участки которых расположены один относительно другого под прямым углом, причем у входного отверстия суживающегося сопла на внутренней поверхности выполнена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений, отличающаяся тем, что подпольный воздухопровод соединен с нагнетательным вентилятором, который снабжен приводом с автоматизированной системой контроля и регулирования подачи атмосферного воздуха в помещении, причем автоматизированная система контроля и регулирования содержит регулятор скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятор температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, установленный у входного отверстия суживающегося сопла, кроме того, регулятор температуры включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода нагнетательного вентилятора.A solar heating and cooling system, comprising a southern one made of material that absorbs solar radiation and a northern air duct located on the respective sides of the building, a heat accumulator forming an underground air duct connected to the southern one with the floor of the building, and one above the other heat exchange ground air ducts located under the heat accumulator, the first of which is connected with the north, and the second is equipped with soil heat-conducting pipes, while the system is equipped with a heat accumulator a nut by a vortex tube, the inlet connected with the underground air duct, the “cold” channel - with the room, and “hot” - through the heat accumulator with the ground air duct, the outlets of the underground and ground air ducts are connected to the “cold” channel of the vortex tube, and installed behind the point of their connection a filter, while the southern and northern air ducts are in communication with the atmosphere, and the heat exchange air duct is connected to the room, while the southern air duct is equipped with a tapering nozzle that is installed outdoors and is made with a swirl, consisting of four plates, the inlet and outlet sections of which are located at right angles to each other, and at the inlet of the tapering nozzle on the inner surface there is a circular groove connected to the contaminant removal device, characterized in that the underfloor air duct is connected to the discharge fan, which is equipped with drive with an automated control system and regulation of the supply of atmospheric air in the room, and an automated control and regulation system contains a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings and a temperature controller with an air temperature sensor installed at the inlet of the tapering nozzle, in addition, the temperature controller includes a comparison unit and a reference unit, and the comparison unit is connected to the input of an electronic amplifier equipped with a nonlinear unit feedback, and the output of the electronic amplifier is connected to the input of the magnetic amplifier with a rectifier, which at the input is connected to the speed controller in the form Powder block electromagnetic coupling drive blower.