FI73067B - Ventilationssystem. - Google Patents

Description

T1 ,....... , . a 73067

Ilmastointijärjestelmä Tämän keksinnön kohteena on ilmastointijärjestelmä esityisesti sellaisiin tiloihin, joissa on huomattavia läm-5 pö- ja kosteuskuormia, joka järjestelmä käsittää laitteet lämmön talteenottamiseksi.

Tyypillisiä tiloja, joissa on huomattavia lämpö- ja kosteuskuormia, ovat karjasuojat ja muut kotieläinsuojat, joskin keksintö on sovellettavissa myös muihin tiloihin, 10 joissa on samantapaisia olosuhteita.

Perinteisesti karjasuojia ei ole varustettu ilmastointi- ja/tai lämmityslaitteilla, koska eläimet pystyvät itse myös talvella tuottamaan riittävästi lämpöä siedettävän lämpötilan ylläpitämiseksi, joka lämpötila tavallises-15 ti on n. 0°C - +5°C. Tällaiset "luonnolliset" olosuhteet johtavat vakaviin epäkohtiin sikäli, että ilman kosteus lauhtuu sekä suojan sisärakenteille, jolloin niiden käyttöaika lyhenee, että sumuna, jolloin työskentelyolosuhteet tulevat epämiellyttäviksi ja epäterveellisiksi. Edelleen, 20 pelkästään alhaisesta lämpötilasta seuraa se, että suuri osa eläinten ruoan kautta saamasta energiasta kuluu lämpimänä pitämiseen, mistä syystä eläinten tuotos laskee huomattavasti .

Olosuhteiden parantamiseksi on kehitetty ilmastoin-25 tijärjestelmiä, jotka yleisesti ottaen perustuvat siihen, että poistetaan eläinten tuottama kosteus, eli kosteuskuor-ma, ilmanvaihtoilman mukana. Kokemuksen kautta on päädytty tiettyihin normeihin ilmanvaihtoilman määrälle ja koska ilma alhaisessa lämpötilassa hyvin rajoitetusti pystyy absor-30 boimaan kosteutta, nämä normit määräävät niin intensiivisesti ilmanvaihtoa, että laitteisto-, asennus- ja käyttökustannukset tulevat tuntuviksi.

Lämmityskustannusten pienentämiseksi on edelleen tunnettua ottaa talteen lämpöä ilmanvaihtoilmasta lämmön-35 vaihtimien avulla, jotka siirtävät lämpöä raittiiseen tu-loilmaan. Vaikka näennäisesti suuri osa ulospuhalletun ilman sisältämästä lämmöstä on voitu ottaa talteen, kokonais- 2 73067 taloudellisuus on kuitenkin jäänyt epätyydyttäväksi, koska sisäänotetut ja ulospuhalletut ilmamäärät ovat olleet hyvin suuria. Lisäksi tuloilmaan siirretyt todelliset lämpö-määrät ovat olleet alhaiset ilmayksikköä kohti, koska läm-5 mönvaihtimet pyrkivät jäätymään kylmällä säällä, jolloin syntyy vakavia toimintahäiriöitä tai järjestelmä voi jopa kokonaan tukkeutua. Tämä ongelma on erityisen vaikea, kun käytetään tavanomaisia ristivirtaustyyppisiä levylämmönvaih-timia. Varsinkin järjestelmän tukkeutumisen jälkeen olosuh-10 teet eläinsuojassa nopeasti tulevat käytännöllisesti sietämättömiksi, kun muodostuu sumua ja hiilidioksidin ja muiden epäpuhtauksien pitoisuus nousee. Yksinomaan korkean hiilidioksidipitoisuuden johdosta useimpien kotieläinten tuotos laskee olennaisesti.

15 Edellä mainitun tasoisia ilmastointijärjestelmiä on esitetty esim. neuvostoliittolaisissa keksijäntodistuksissa nro 909462 ja nro 976862, suomalaisessa patenttijulkaisussa nro 62413 ja saksalaisissa patenttijulkaisuissa nro 2509038 ja nro 2637230. Siitä huolimatta, että ilmanvaihdon ja läm-20 mön talteenoton yhdistäminen on ollut kauan tunnettua, on edelleen olemassa suuri määrä kotieläinsuojia ilman minkäänlaista ilmanvaihtojärjestelmää, mikä seikka havainnollistaa tunnettujen järjestelmien puutteita.

Esillä olevan keksinnön tarkoitus on saada aikaan 25 uusi ilmastointijärjestelmä, joka poistaa tunnettujen järjestelmien epäkohdat.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi esitetään ilmastointijärjestelmä, jolle pääasiallisesti on tunnusomaista se, että lämmöntalteenottotarpeen esiintyessä pidetään ti-30 lassa ilman lämpötila normiarvon tasoa korkeampana, edullisesti niin korkeana, että poistoilma pystyy absorboimaan ilmastoitavan tilan kosteuskuorman ainakin oleellisesti, jolloin ilmanvaihtomäärä on alennettavissa tasolle, joka olennaisesti määräytyy hengitykselle haitallisten kaasujen 35 poistotarpeesta, lämmöntalteenoton tehostamiseksi ja siten energian kulutuksen pienentämiseksi, ja että lämmöntalteenoton tehostamiseksi, kun vaihtoilman kosteudenabsorptiokyky 3 73067 alhaisilla ulkoilman lämpötiloilla käy riittämättömäksi, poistetaan lisäilmaa ilmastoitavasta tilasta lämmöntalteen-ottolaitteen kautta, ilmaan vesihöyrynä sitoutuneen energian hyödyntämiseksi kosteuden lauhtuessa, ja että tämä li-5 säilma kierrätetään takaisin mainittuun tilaan sekoitettuna raittiiseen tuoreilmaan. Tällä tavalla on mahdollista tehostaa lämmöntalteenottoa, yleensä ulkoilman lämpötilan ollessa noin -10°C - -15°C.

Poistoilman lämpö otetaan talteen sinänsä tunnetulla 10 tavalla lämmönvaihtimen avulla. Tässä lämmönvaihtimessa on edullisesti ainakin oleellisesti pystysuuntaiset kanavat lämmönvaihdinpintoina, jolloin lauhdevirtaus pitää lämmönvaihtimen puhtaana.

Edellä, kuten myös jatkossa, käsite "ilmanvaihtoilma" 15 tarkoittaa ulkoilmaan puhallettua ilmaa, kun taas käsite "poistoilma" tarkoittaa ilmaa, joka poistuu varsinaisesta ilmastoitavasta tilasta; osa poistoilmasta voi olla kierto-ilmaa. Käsite "hengitystarve" viittaa hiilidioksidin ja vastaavien epäpuhtauksien pitoisuuksiin.

20 Toisin kuin aikaisemmin tunnetut ilmastointijärjes telmät, esillä oleva keksintö perustuu oivallukseen, että korottamalla esim. karjasuojan lämpötila näennäisesti tarpeettoman korkeaan arvoon, edullisesti noin +13°C - +17°C;n tasolle, ja vähentämällä todellista ilmanvaihtovirtausta 25 vastaamaan vain karjasuojan sisäilman hengitystarpeen laatuvaatimuksia, on vastoin tähän asti vallinnutta yleistä käsitystä mahdollista tehostaa lämmöntalteenottoa siinä määrin, että ilmastointijärjestelmä on omavarainen niinkin alhaisessa ulkoilman lämpötilassa kuin noin -25°C ja samalla 30 voidaan karjasuojassa ylläpitää stabiili kosteuspitoisuus sekä muuten edullisia olosuhteita.

Lämpimän poistoilman kosteudessa on huomattava määrä latenttia lämpöä ja korkean lämpötilan ansiosta poisto-ilman lauhtumisvaihe pitenee lämmönvaihtimessa, jolloin la-35 tentti lämpö suurelta osin saadaan otetuksi talteen, mikä osaltaan lisää ilmastointijärjestelmän taloudellisuutta.

Keksinnön avulla saavutetaan lisäksi suurempi läm- 4 73067 pötilaero sisälämpötilan ja veden jäätymispisteen välillä. Tämän ansiosta voidaan käyttää taloudellisempia lämmönvaih-dinratkaisuja ja jäätymisriski pienenee.

Seuraavassa selitetään keksintöä yksityiskohtaisem-5 min viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää keksinnön erästä toteutusmuotoa virtauskaavion muodossa.

Piirustuksessa nuoli 1 osoittaa raitista tuloilmaa, nuoli 2 osoittaa ilmastoitavaan tilaan, esim. karjasuojaan puhallettavaa ilmaa, nuoli 3 osoittaa tilasta poistuvaa il-10 maa, josta osa on kiertoilmaa, nuoli 4, ja loppuosa on il-manvaihtoilmaa, joka puhalletaan ulkoilmaan, nuoli 5.

Viitenumero 6 osoittaa yleisesti nestekiertoista vä-lipiiriä, jota käytetään lämmön talteenottamiseen poistoil-masta 3. Piirissä 6 on ensimmäinen lämmönvaihdin 7, joka 15 siirtää lämpöä nesteestä, kuten esim. veden ja glykolin seoksesta, raittiiseen tuloilmaan ja toinen lämmönvaihdin 8 lämmön siirtämiseksi poistoilmasta nesteeseen. Nestevir-tauksen suunta piirissä 6 ilmenee pumpusta 9, 10 on nesteen paisunta-astia. Nuoli 11 osoittaa ilmaa, jota otetaan si-20 sään lämmönvaihtimen 7 ohi.

Numerot 12, 13, 14 ja 15 osoittavat tulojohtoa, ohi-tusjohtoa, poistojohtoa ja vastaavasti kierrätysjohtoa, 16 ja 17 ovat puhaltimia, 18 on suodatin, ja 19, 20, 21 ja 22 ovat raittiin tuloilman, ohitusilman, kierrätysilman ja il-25 manvaihtoilman säätimiä.

Ilmastoitavaan tilaan sijoitettuja lämpötila-anturei-ta on osoitettu viitenumeroilla 23, 24 ja 25, näiden koordinointiyksikkö on merkitty 26. Yksikkö 26, kuten myös tulo-ilmapuhaltimen 16 perään sijoitettu anturi 27 on liitetty 30 lämpötilan keskusprosessoriin 29, joka riippuen vastaanottamistaan signaaleista ohjaa säätimien 20 ja 21 toimielimen 30 toimintaa sekä tuloilman mahdollisen esilämmittimen 31 toimintaa. Säätimet 19 ja 22 voivat olla käsikäyttöisiä ja niiden asettelu tehdään hengitystarpeen mukaan.

35 Lämpimällä säällä, kun lämmöntalteenottoa ei tarvi ta, ilmastointijärjestelmä voi olla poiskytkettynä. Kun ulkoilman lämpötila on alueella noin +5°C - noin -5°C, jolloin 73067 vain osa poistoilman lämmöstä tarvitaan halutun sisälämpötilan ylläpitämiseksi, otetaan raitis tuloilma sisään osittain ohitusilmana johdon 13 kautta. Lämmöntalteenottotar-peen kasvaessa suljetaan ohitusjohto 13 ja kaikki tuloilma 5 virtaa lämmönvaihtimen 7 kautta. Jos ulkoilman lämpötila edelleen laskee, ilmanvaihtoilman 5 lämpö vähitellen käy riittämättömäksi, minkä jälkeen lisätään poistoilmaa 3 ja poistoilman ylimäärä kierrätetään takaisin johdon 15 kautta. Tämän tapaisen uudelleenkierrätyksen avulla on mahdollista 10 pitää ilmastointijärjestelmää omavaraisena niinkin alhaisessa ulkoilman lämpötilassa kuin noin -25°C, jonka jälkeen esilämmitin 31 otetaan käyttöön. Poistoilman 3 korkean lämpötilan ansiosta lämmönvaihdin 8 ei ole herkkä jäätymään mutta on kuitenkin suositeltavaa valvoa nesteen lämpötilaa 15 johdossa 32, esim. anturin 33 avulla, joka ennalta määrätyssä lämpötilassa on sovitettu vaikuttamaan venttiilin 34 nesteen kierrättämiseksi ainakin osittain piirissä 9 - 34 -32.

Kuten edellä on käynyt ilmi, keskeistä keksinnön mu-20 kaisessa ilmastointijärjestelmässä on se, että ilmanvaihto on mitoitettu ns. hengitystarpeen mukaan. Tämä ei rajoita ilmanvaihtoa mihinkään tiettyyn minimimäärään, jolloin karjasuojassa tms. olisi jotenkuten siedettävä hengitysilma, vaan tarkoituksena on luonnollisesti, että karjasuojassa 25 on ensiluokkainen hengitysilma, joka ei haittaa oleskelua eikä vähennä karjan tuotosta. Sen johdosta ilmanvaihdon tietty ylimitoitus kuuluu keksinnön piiriin, kuten sanonnalla "ainakin olennaisesti hengitystarpeen perusteella" on pyritty osoittamaan. Ilmanvaihtoilman määrä on kuiten-30 kin ratkaisevasti pienempi kuin ennestään tunnetuissa karjasuojien tms. ilmastointijärjestelmissä.

Claims (4)

6 73067

1. Ilmastointijärjestelmä karjasuojiin tms. tiloihin, joka järjestelmä käsittää laitteet lämmön talteenot- 5 tamiseksi, tunnettu siitä, että lämmöntalteenotto-tarpeen esiintyessä pidetään tilassa ilman lämpötila nor-miarvon tasoa korkeampana, edullisesti niin korkeana, että poistoilma pystyy absorboimaan ilmastoitavan tilan kosteus-kuorman ainakin oleellisesti, jolloin ilmanvaihtomäärä on 10 alennettavissa tasolle, joka olennaisesti määräytyy hengitykselle haitallisten kaasujen poistotarpeesta, lämmöntal-teenoton tehostamiseksi ja siten energian kulutuksen pienentämiseksi, ja että lämmöntalteenoton tehostamiseksi, kun vaihtoilman kosteudenabsorptiokyky alhaisilla ulkoilman läm-15 pötiloilla käy riittämättömäksi, poistetaan lisäilmaa ilmastoitavasta tilasta lämmöntalteenottolaitteen kautta, ilmaan vesihöyrynä sitoutuneen energian hyödyntämiseksi kosteuden lauhtuessa, ja että tämä lisäilma kierrätetään takaisin mainittuun tilaan sekoitettuna raittiiseen tuoreil-20 maan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmastointijärjestelmä, joka käsittää nestekiertoisen välipiirin (6) ensim-mäisine lämmönvaihtimineen (7) raittiin tuoreilman lämmittämiseksi ja toisine lämmönvaihtimineen (8) poistoilman (3) 25 jäähdyttämiseksi ja lämmön talteenottamiseksi siitä, tunnettu siitä, että pidetään poistoilman lämpötila toisen lämmönvaihtimen (8) jälkeen alhaisempana kuin ilmastoitavan tilan ilman kastepiste.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ilmastointi-30 järjestelmä, tunnettu siitä, että lämmönvaihtimessa (8) lämmön talteenottamiseksi poistoilmasta on ainakin olennaisesti pystysuuntaiset kanavat lämmönvaihdinpintoina, lämmönvaihtimen (8) pitämiseksi puhtaana lauhdevirtauksen avulla.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen il-35 mastointijärjestelmä, tunnettu siitä, että ilman lämpötila mainitussa tilassa pidetään alueella +13°C - +17°C.