سیستم تهویه تامین و خروجی با بازیابی حرارت از هوای خروجی. دستگاه های بازیابی حرارت هوای خروجی به عنوان یک اقدام امیدوارکننده در صرفه جویی در انرژی محاسبه دستگاه بازیابی تهویه

2006-02-08

نیاز به صرفه جویی در انرژی در طراحی، ساخت و بهره برداری ساختمان ها برای هر منظوری بدون تردید است و در درجه اول با کاهش ذخایر سوخت فسیلی و در نتیجه افزایش مداوم قیمت آن همراه است. باید توجه ویژه ای به کاهش هزینه های حرارتی به طور خاص برای سیستم های تهویه و تهویه مطبوع شود، زیرا سهم این هزینه ها در تراز کلی انرژی می تواند حتی بیشتر از تلفات حرارتی انتقالی، در درجه اول در ساختمان های عمومی و صنعتی و پس از افزایش حفاظت حرارتی باشد. محوطه های خارجی

یکی از امیدوارکننده‌ترین، کم‌هزینه‌ترین و سریع‌ترین اقدامات صرفه‌جویی در انرژی در سیستم‌های تهویه مکانیکی و تهویه مطبوع، بازیابی گرمای هوای خروجی برای گرم کردن جزئی هوای ورودی در طول فصل سرد است. برای انجام بازیابی گرما، از دستگاه هایی با طرح های مختلف استفاده می شود، از جمله. مبدل های حرارتی بازیابی کننده با جریان متقاطع صفحه ای و بازسازی کننده ها با روتور چرخان و همچنین دستگاه هایی با لوله های حرارتی به اصطلاح (ترموسیفون).

با این حال، می توان نشان داد که در شرایط سطح قیمت غالب تجهیزات تهویه در فدراسیون روسیه و عمدتاً به دلیل عدم وجود عملی تولید داخلی انواع دستگاه های ذکر شده، از نقطه نظر فنی و اقتصادی، توصیه می شود بازیابی گرما را فقط بر اساس دستگاه هایی با خنک کننده متوسط ​​در نظر بگیرید. این طراحی به داشتن تعدادی از مزایای شناخته شده است.

در مرحله اول، از تجهیزات سریال برای اجرای آن استفاده می شود، زیرا در اینجا واحد تامین تنها با یک بخاری بازیابی حرارت تکمیل می شود، و واحد اگزوز با یک خنک کننده بازیابی حرارت، که از نظر ساختاری مشابه بخاری ها و خنک کننده های معمولی هستند. این امر به ویژه قابل توجه است زیرا در فدراسیون روسیه تعدادی شرکت وجود دارد که تولیدات خود را از محصولات مورد نظر انجام می دهند. بزرگ مانند Veza LLC.

علاوه بر این، تجهیزات بازیابی حرارت از این نوع بسیار جمع و جور هستند و اتصال واحدهای عرضه و اگزوز فقط از طریق یک مدار گردش خون با یک خنک کننده متوسط ​​به شما امکان می دهد مکانی را برای قرار دادن آنها تقریباً مستقل از یکدیگر انتخاب کنید. مایعات کم یخ مانند ضد یخ معمولاً به عنوان خنک کننده استفاده می شوند و حجم کم مدار گردش باعث می شود که هزینه های ضد یخ نادیده گرفته شود و سفتی مدار و فرار نبودن ضد یخ مسمومیت آن را مطرح می کند. ثانوی.

در نهایت، عدم تماس مستقیم بین جریان هوای عرضه و خروجی، محدودیتی در تمیزی هود ایجاد نمی‌کند، که عملاً به طور نامحدود گروه ساختمان‌ها و مکان‌هایی را که می‌توان از بازیابی گرما استفاده کرد، گسترش می‌دهد. به عنوان یک نقطه ضعف، آنها معمولاً نشان می دهند که راندمان دما خیلی بالا نیست و از 50-55٪ تجاوز نمی کند.

اما این دقیقاً موردی است که در مورد امکان استفاده از بازیابی گرما باید با یک محاسبه فنی و اقتصادی تصمیم گیری شود که بعداً در مقاله خود به آن خواهیم پرداخت. می توان نشان داد که دوره بازپرداخت هزینه های سرمایه اضافی برای دستگاه بازیابی گرما با خنک کننده متوسط ​​از سه تا چهار سال تجاوز نمی کند.

این امر به ویژه در شرایط ناپایدار مهم است اقتصاد بازاربا تغییر قابل توجهی در قیمت تجهیزات و تعرفه های منابع انرژی، که اجازه استفاده از راه حل های مهندسی سرمایه بر را نمی دهد. با این حال، باقی می ماند سوال بازدر مورد مقرون به صرفه ترین بازده دمایی چنین تجهیزات بازیابی حرارتی کف، یعنی. سهم گرمای صرف شده برای گرم کردن جریان ورودی ناشی از گرمای هوای خروجی در رابطه با بار گرمایی کل. مقادیر معمولاً مورد استفاده برای این پارامتر از 0.4 تا 0.5 متغیر است. اکنون نشان خواهیم داد که این مقادیر بر چه اساسی اتخاذ شده اند.

این مشکل با استفاده از نمونه واحد تهویه تامین و اگزوز با ظرفیت 10000 متر مکعب در ساعت با استفاده از تجهیزات شرکت Veza LLC بررسی خواهد شد. این مشکل یک بهینه سازی است، زیرا به شناسایی ارزش کف خلاصه می شود که حداقل هزینه های تخفیف کل SDZ را برای نصب و راه اندازی تجهیزات تهویه فراهم می کند.

محاسبه باید مشروط به استفاده از وجوه قرض گرفته شده برای ساخت واحدهای تهویه و رساندن SDZ به پایان بازه زمانی در نظر گرفته T طبق فرمول زیر انجام شود:

که در آن K کل هزینه های سرمایه است، مالش. E - کل هزینه های عملیاتی سالانه، روبل/سال؛ p - نرخ تنزیل، ٪. هنگام محاسبه، می توان آن را برابر با نرخ تامین مالی مجدد بانک مرکزی فدراسیون روسیه در نظر گرفت. از 15 ژانویه 2004 این مقدار معادل 14 درصد در سال بوده است. در این مورد، می توان با استفاده از ابزارهای نسبتاً ابتدایی، مسئله را به روشی نسبتاً کامل مطالعه کرد، زیرا تمام اجزای هزینه به راحتی در نظر گرفته شده و کاملاً ساده محاسبه می شوند.

راه حل این مشکل ابتدا توسط نویسنده در مقاله ای برای سطح قیمت ها و تعرفه های موجود در آن زمان منتشر شد. با این حال، همانطور که به راحتی قابل مشاهده است، هنگامی که برای داده های بعدی دوباره محاسبه می شود، نتایج اصلی معتبر باقی می مانند. در عین حال، در صورت نیاز به انتخاب گزینه بهینه برای یک راه حل مهندسی، نحوه محاسبه فنی و اقتصادی خود را نشان خواهیم داد، زیرا تمام وظایف دیگر فقط در تعیین مقدار K متفاوت خواهد بود.

اما این کار به راحتی با استفاده از کاتالوگ و لیست قیمت سازندگان تجهیزات مربوطه انجام می شود. در مثال ما، هزینه های سرمایه با توجه به داده های شرکت Veza، بر اساس عملکرد و مجموعه پذیرفته شده از بخش های واحدهای عرضه و اگزوز تعیین شد: پانل جلویی با یک سوپاپ عمودی، فیلتر سلولی کلاس G3، واحد فن. علاوه بر این، در واحد تامین، یک بخاری هوای اضافی برای سیستم بازیابی گرما و یک بخاری هوای گرم کننده مجدد با تامین گرما از شبکه گرمایش نیز وجود دارد و در واحد اگزوز یک خنک کننده هوا برای سیستم بازیابی حرارت نیز وجود دارد. به عنوان یک پمپ گردشی نمودار چنین نصبی در شکل نشان داده شده است. 1. هزینه های نصب و راه اندازی واحدهای تهویه 50 درصد سرمایه اصلی در نظر گرفته شد.

هزینه تجهیزات بازیابی حرارت و یک بخاری پیش گرم بر اساس نتایج محاسبات کامپیوتری با استفاده از برنامه های Veza، بسته به کارایی مبدل حرارتی محاسبه شد. در عین حال، با افزایش راندمان، مقدار K افزایش می‌یابد، زیرا تعداد ردیف‌های لوله‌های مبدل حرارتی سیستم بازیابی سریع‌تر افزایش می‌یابد (برای k eff = 0.52 - تا 12 در هر نصب) نسبت به تعداد ردیف‌های گرمایش مجدد کاهش می یابد (از 3 به 1 در شرایط مشابه).

هزینه های عملیاتی شامل هزینه های سالانه برای حرارت و انرژی الکتریکیو هزینه های استهلاک هنگام محاسبه آنها، مدت زمان عملیات نصب در طول روز در محاسبات برابر با 12 ساعت، دمای هوا در پشت بخاری گرمایش مجدد + 18 درجه سانتیگراد و پس از مبدل حرارتی - بسته به k eff از طریق میانگین گرفته شد. دمای بیرونبرای دوره گرمایش و دمای هوای خروجی.

دومی به طور پیش فرض +24.7 درجه سانتی گراد است (برنامه انتخاب veza LLC برای مبدل های حرارتی). تعرفه انرژی حرارتی طبق داده های Mosenergo OJSC برای اواسط سال 2004 به مبلغ 325 روبل / Gcal (برای مصرف کنندگان بودجه) به تصویب رسید. بدیهی است که با افزایش کف، هزینه انرژی حرارتی کاهش می یابد، که به طور کلی، هدف بازیابی گرما است.

هزینه های انرژی از طریق توان الکتریکی مورد نیاز برای درایو محاسبه می شود پمپ گردش خونسیستم های بازیابی حرارت و فن ها برای واحدهای تامین و اگزوز. این توان بر اساس افت فشار در مدار گردش خون، چگالی و دبی مایع خنک کننده میانی و همچنین مقاومت آیرودینامیکی واحدها و شبکه های تهویه تعیین می شود. تمام مقادیر ذکر شده، به جز چگالی مایع خنک کننده، که 1200 کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته شده است، با توجه به برنامه های انتخاب تجهیزات بازیابی حرارت و تهویه Veza LLC محاسبه می شود. علاوه بر این، ضرایب بازده پمپ ها و فن های مورد استفاده نیز در عبارات قدرت گنجانده شده است.

مقادیر متوسط ​​در محاسبات استفاده شد: 0.35 برای پمپ های نوع GRUNDFOS با روتور مرطوبو 0.7 برای فن های نوع RDN. تعرفه برق طبق داده های Mosenergo OJSC از اواسط سال 2004 به مبلغ 1.17 روبل / (kW ֹh) در نظر گرفته شد. با افزایش کف، سطح هزینه های انرژی افزایش می یابد، زیرا با افزایش تعداد ردیف مبدل های حرارتی بازیابی، مقاومت آنها در برابر جریان هوا و همچنین کاهش فشار در مدار گردش مایع خنک کننده میانی افزایش می یابد.

با این حال، به طور کلی، این جزء هزینه ها به طور قابل توجهی کمتر از هزینه انرژی حرارتی است. هزینه های استهلاک نیز با افزایش کفاف افزایش می یابد تا جایی که هزینه های سرمایه افزایش می یابد. محاسبه این کسورات بر اساس پوشش هزینه های مرمت کامل، تعمیرات اساسی و جاری تجهیزات با در نظر گرفتن عمر تخمینی تجهیزات TAM که در محاسبات 15 سال در نظر گرفته شده است، انجام می شود.

با این حال، به طور کلی، کل هزینه های عملیاتی با افزایش راندمان بازیافت کاهش می یابد. بنابراین، وجود حداقل SDZ در سطح خاصی از کف و مقدار ثابت T امکان پذیر است. نتایج محاسبات مربوطه در شکل نشان داده شده است. 2. در نمودارها به راحتی می توانید ببینید که حداقل در منحنی SDZ تقریباً در هر افق محاسباتی ظاهر می شود که به معنای مسئله برابر با دوره بازپرداخت مورد نیاز است.

این بدان معنی است که با قیمت های فعلی تجهیزات و تعرفه های منابع انرژی، هر سرمایه گذاری، حتی ناچیزترین سرمایه گذاری در بازیابی گرما، و به سرعت جواب می دهد. بنابراین، بازیابی گرما با یک خنک کننده متوسط ​​تقریباً همیشه قابل توجیه است. با افزایش دوره بازپرداخت مورد انتظار، حداقل در منحنی SDZ به سرعت به ناحیه ای با کارایی بالاتر تغییر می کند و در T = T AM = 15 سال به 0.47 می رسد.

واضح است که مقدار بهینه کف برای دوره بازپرداخت پذیرفته شده، مقداری است که حداقل SDZ در آن رعایت شود. نموداری از وابستگی چنین مقدار بهینه کف به T در شکل 1 نشان داده شده است. 3. از آنجایی که دوره بازپرداخت طولانی تر، بیش از طول عمر طراحی تجهیزات، به سختی قابل توجیه است، ظاهراً لازم است در سطح کف = 0.4-0.5 متوقف شود، به خصوص که با افزایش بیشتر T، افزایش بهینه راندمان به شدت کاهش می یابد.

علاوه بر این، باید در نظر گرفت که روش بازیابی گرما در نظر گرفته شده برای هر سطح تبادل حرارتی و سرعت جریان مایع خنک‌کننده، اصولاً نمی‌تواند مقدار کف بالاتر از 0.52-0.55 را ارائه دهد که با محاسبات شرکت Veza تأیید می‌شود. برنامه اگر تعرفه انرژی حرارتی را برای مصرف کنندگان تجاری به میزان 547 روبل/Gcal بپذیریم، کاهش هزینه های سالانه ناشی از بازیابی گرما بیشتر خواهد بود، بنابراین نمودار در شکل. 3 حد بالایی دوره بازگشت احتمالی را نشان می دهد.

بنابراین، محدوده مشخص شده مقادیر کف از 0.4 تا 0.5 یک مطالعه امکان سنجی کامل را پیدا می کند. بنابراین اصلی توصیه عملیبر اساس نتایج این مطالعه، می‌توان با انتخاب ضریب راندمان دمایی نزدیک به، در ساختمان‌هایی که تامین مکانیکی و تهویه خروجی و تهویه مطبوع ارائه می‌شوند، از بازیابی گرما از هوای خروجی با یک خنک‌کننده متوسط ​​استفاده کرد. حداکثر ممکن برای این نوع نصب. توصیه دیگر این است که برای اقتصاد بازار اجباری است که هنگام مقایسه فنی و اقتصادی گزینه ها، تنزیل هزینه های سرمایه و عملیات را در نظر بگیرد. راه حل های مهندسیطبق فرمول (1).

علاوه بر این، اگر فقط دو گزینه با هم مقایسه شوند، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، راحت است که فقط هزینه های اضافی را مقایسه کنید و فرض کنید که در مورد اول K = 0، و در مورد دوم، برعکس، E = 0، و K برابر است با سرمایه گذاری های اضافی در فعالیت هایی که امکان سنجی آن موجه است. سپس به جای E در گزینه اول باید از تفاوت هزینه های سالانه بین گزینه ها استفاده کنید. پس از این، نمودارهایی از وابستگی SDZ به T ساخته می شود و در نقطه تقاطع آنها دوره بازپرداخت تخمینی تعیین می شود.

اگر معلوم شود که بالاتر از TAM است، یا نمودارها اصلاً با هم تلاقی نمی کنند، معیارها توجیه اقتصادی ندارند. نتایج به دست آمده بسیار است شخصیت کلیاز آنجایی که وابستگی تغییرات در هزینه های سرمایه به میزان بازیابی گرما در وضعیت فعلی بازار ارتباط کمی با یک سازنده خاص تجهیزات تهویه دارد و تأثیر اصلی بر هزینه های عملیاتی به طور کلی فقط توسط هزینه های حرارتی و الکتریکی اعمال می شود. انرژی.

بنابراین، توصیه‌های پیشنهادی می‌تواند هنگام تصمیم‌گیری اقتصادی مناسب در مورد صرفه‌جویی در مصرف انرژی در هر سیستم تهویه مکانیکی و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این نتایج شکلی ساده و مهندسی دارند و در صورت تغییر قیمت‌ها و تعرفه‌های فعلی به راحتی قابل روشن شدن هستند.

همچنین لازم به ذکر است که دوره بازپرداخت بدست آمده در محاسبات فوق بسته به کف پذیرفته شده به مقدار 15 سال می رسد. تا TAM، از برخی جهات محدودیتی است که زمانی ایجاد می شود که تمام هزینه های سرمایه ای در نظر گرفته شود. اگر فقط سرمایه گذاری های اضافی را مستقیماً در بازیابی گرما در نظر بگیریم، دوره بازپرداخت در واقع به 3-4 سال کاهش می یابد، همانطور که در بالا ذکر شد.

در نتیجه، بازیابی گرما از هوای خروجی با یک خنک کننده میانی در واقع یک اقدام کم هزینه و با بازپرداخت سریع است و سزاوار گسترده ترین استفاده در اقتصاد بازار است.

1. O.D. سامارین. در مورد استاندارد سازی حفاظت حرارتی ساختمان ها. مجله "S.O.K."، شماره 6/2004.
2. O.Ya. کوکورین. سیستم های تهویه مطبوع مدرن - M.: "Fizmatlit"، 2003.
3. V.G. گاگارین. در مورد توجیه ناکافی برای افزایش الزامات برای حفاظت حرارتی دیوارهای خارجی ساختمان ها. (تغییر شماره 3 SNiP II-3-79). نشست گزارش کنفرانس 3 RNTOS 23 تا 25 آوریل 1998
4. O.D. سامارین. بازده اقتصادی مبدل های حرارتی با خنک کننده متوسط. نصب و کارهای ویژه در ساختمان، شماره 1/2003.
5. SNiP 23-01-99 * "اقلیم شناسی ساخت و ساز." - M: TsPP شرکت واحد دولتی، 2004.

در یک سیستم تهویه مطبوع، گرمای هوای خروجی از محل را می توان به دو روش بازیابی کرد:

· استفاده از طرح های گردش هوا.

· نصب واحدهای بازیابی حرارت.

روش دوم معمولاً در سیستم های تهویه مطبوع جریان مستقیم استفاده می شود. با این حال، استفاده از بازیابی کننده های حرارتی در طرح های با گردش مجدد هوا مستثنی نیست.

که در سیستم های مدرنتهویه و تهویه مطبوع از تجهیزات بسیار متنوعی استفاده می کند: بخاری، رطوبت ساز، انواع مختلففیلترها، توری های قابل تنظیم و موارد دیگر. همه اینها برای دستیابی به پارامترهای هوای مورد نیاز، حفظ یا ایجاد شرایط کاری راحت در اتاق ضروری است. نگهداری از همه این تجهیزات به انرژی بسیار زیادی نیاز دارد. مبدل های حرارتی در حال تبدیل شدن به یک راه حل موثر برای صرفه جویی در انرژی در سیستم های تهویه هستند. اصل اساسی عملکرد آنها گرم کردن جریان هوای عرضه شده به اتاق با استفاده از گرمای جریان خارج شده از اتاق است. هنگام استفاده از مبدل حرارتی، انرژی بخاری کمتری برای گرم کردن هوای تغذیه مورد نیاز است و در نتیجه مقدار انرژی مورد نیاز برای عملکرد آن کاهش می یابد.

بازیابی گرما در ساختمان های دارای تهویه مطبوع می تواند از طریق بازیابی گرما از انتشارات تهویه حاصل شود. دسترس گرمای اتلافبرای گرم کردن هوای تازه (یا خنک کردن هوای تازه ورودی با هوای زائد از سیستم تهویه مطبوع در تابستان) ساده ترین شکل بازیافت است. در این مورد می توان به چهار نوع سیستم بازیافت اشاره کرد که قبلاً ذکر شد: احیاگرهای دوار; مبدل های حرارتی با خنک کننده متوسط؛ مبدل های حرارتی ساده هوا؛ مبدل های حرارتی لوله ای یک احیاگر چرخشی در یک سیستم تهویه مطبوع می تواند دمای هوای عرضه شده را در زمستان 15 درجه سانتی گراد افزایش دهد و در تابستان می تواند دمای هوای عرضه را 4-8 درجه سانتی گراد کاهش دهد (6.3). همانند سایر سیستم های بازیابی، به استثنای مبدل حرارتی میانی، احیاء کننده دوار تنها زمانی می تواند کار کند که اگزوز و مجرای مکش در نقطه ای از سیستم مجاور یکدیگر باشند.

یک مبدل حرارتی با یک خنک کننده میانی کارایی کمتری نسبت به یک احیاگر دوار دارد. در سیستم ارائه شده، آب از طریق دو سیم پیچ تبادل حرارتی به گردش در می آید و از آنجایی که از پمپ استفاده می شود، می توان دو سیم پیچ را در فاصله ای از یکدیگر قرار داد. هر دو این مبدل حرارتی و احیاء کننده دوار دارای قطعات متحرک هستند (پمپ و موتور الکتریکی به حرکت در می آیند و این آنها را از مبدل های حرارتی هوا و لوله متمایز می کند. یکی از معایب احیاگر این است که ممکن است آلودگی در کانال ها ایجاد شود. کثیفی می تواند روی آن بنشیند. چرخ، که سپس آن را به کانال مکش می برد. اکنون اکثر چرخ ها دارای ویژگی پاکسازی هستند که انتقال آلاینده ها را به حداقل می رساند.

مبدل حرارتی هوای ساده یک وسیله ثابت برای تبادل گرما بین خروجی اگزوز و جریان هوای ورودی است که از آن عبور می کند. این مبدل حرارتی شبیه یک جعبه فولادی مستطیلی با انتهای باز است که به کانال‌های محفظه‌ای باریک تقسیم می‌شود. اگزوز و هوای تازه از طریق کانال های متناوب جریان می یابد و گرما از یک جریان هوا به جریان دیگر به سادگی از طریق دیواره کانال ها منتقل می شود. هیچ انتقال آلاینده به مبدل حرارتی وجود ندارد و از آنجایی که سطح قابل توجهی در یک فضای فشرده قرار دارد، راندمان نسبتاً بالایی حاصل می شود. مبدل حرارتی لوله حرارتی را می توان توسعه منطقی طراحی مبدل حرارتی که در بالا توضیح داده شد در نظر گرفت، که در آن دو جریان هوا به داخل محفظه ها کاملاً مجزا می مانند و توسط بسته ای از لوله های حرارتی پره دار به هم متصل می شوند که گرما را از یک کانال به کانال دیگر منتقل می کنند. . اگرچه دیواره لوله را می توان به عنوان یک مقاومت حرارتی اضافی در نظر گرفت، اما راندمان انتقال حرارت در خود لوله، که در آن چرخه تبخیر-تراکم رخ می دهد، به حدی است که می توان تا 70 درصد از گرمای اتلاف را در این گرما بازیافت کرد. مبدل ها یکی از مزیت های اصلی این مبدل های حرارتی در مقایسه با مبدل حرارتی با خنک کننده میانی و احیا کننده دوار، قابلیت اطمینان آنها است. خرابی چندین لوله فقط اندکی راندمان مبدل حرارتی را کاهش می دهد، اما سیستم بازیابی را به طور کامل متوقف نمی کند.

با انواع راه حل های طراحی برای دستگاه های بازیابی حرارت از منابع انرژی ثانویه، هر یک از آنها شامل عناصر زیر است:

· محیط زیست منبع انرژی حرارتی است.

· محیط زیست مصرف کننده انرژی حرارتی است.

· گیرنده حرارت - مبدل حرارتی که گرما را از منبع دریافت می کند.

· انتقال دهنده حرارت - مبدل حرارتی که انرژی حرارتی را به مصرف کننده منتقل می کند.

· یک ماده فعال که انرژی حرارتی را از منبع به مصرف کننده منتقل می کند.

در مبدل های حرارتی احیا کننده و هوا به هوا (هوا-مایع)، ماده فعال خود رسانه تبادل حرارت است.

نمونه های کاربردی

1. گرمایش هوا در سیستم ها گرمایش هوا.
بخاری ها برای گرم کردن سریع هوا با استفاده از خنک کننده آب و توزیع یکنواخت آن با استفاده از فن و پرده های راهنما طراحی شده اند. این یک راه حل خوب برای کارگاه های ساخت و ساز و تولید است که در آنها گرمایش و نگهداری سریع مورد نیاز است. دمای راحتفقط در ساعات کاری (در همان زمان، به عنوان یک قاعده، کوره ها نیز کار می کنند).

2. گرم کردن آب در سیستم تامین آب گرم.
استفاده از مبدل های حرارتی امکان هموارسازی پیک های مصرف انرژی را فراهم می کند، زیرا حداکثر مصرف آب در ابتدا و انتهای شیفت اتفاق می افتد.

3. گرم کردن آب در سیستم گرمایشی.
سیستم بسته
مایع خنک کننده در یک مدار بسته گردش می کند. بنابراین خطر آلودگی وجود ندارد.
سیستم باز. مایع خنک کننده با گاز داغ گرم می شود و سپس گرما را به مصرف کننده منتقل می کند.

4. گرمایش هوای انفجار که به سمت احتراق می رود. به شما امکان می دهد مصرف سوخت را بین 10 تا 15 درصد کاهش دهید.

محاسبه شده است که ذخیره اصلی برای صرفه جویی در سوخت هنگام کارکردن مشعل های دیگ بخار، کوره ها و خشک کن ها، استفاده از گرمای گازهای زائد با گرم کردن سوخت سوخته با هوا است. بازیابی حرارت از گازهای دودکش دارد پراهمیت V فرآیندهای تکنولوژیکیاز آنجایی که گرمای برگشتی به کوره یا دیگ بخار به شکل هوای انفجاری گرم شده باعث کاهش مصرف سوخت گاز طبیعی تا 30 درصد می شود.
5. حرارت دادن سوخت در حال احتراق با استفاده از مبدل های حرارتی مایع- مایع. (مثال – حرارت دادن روغن مازوت تا دمای 100 تا 120 درجه سانتی گراد.)

6. حرارت دادن سیال فرآیند با استفاده از مبدل های حرارتی مایع- مایع. (به عنوان مثال گرم کردن محلول گالوانیکی است.)

بنابراین یک مبدل حرارتی عبارت است از:

حل مشکل بهره وری انرژی در تولید؛

عادی سازی وضعیت محیطی؛

در دسترس بودن شرایط راحت در تولید شما - گرما، آب گرمدر اماکن اداری و تاسیساتی؛

کاهش هزینه های انرژی.

تصویر 1.

ساختار مصرف انرژی و پتانسیل صرفه جویی در انرژی در ساختمان های مسکونی: 1 – اتلاف حرارت انتقالی. 2- مصرف گرما برای تهویه 3 – مصرف گرما برای تامین آب گرم؛ 4- صرفه جویی در مصرف انرژی

فهرست ادبیات استفاده شده

1. Karadzhi V.G., Moskovko Yu.G. برخی از ویژگی های استفاده مؤثر از تجهیزات تهویه و گرمایش. مدیریت - م.، 2004

2. Eremkin A.I., Byzeev V.V. اقتصاد تامین انرژی در سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع. انتشارات انجمن دانشگاه های ساختمانی م.، 1387.

3. اسکانوی ع.و.، ماخوف. گرمایش L.M. انتشارات ASV M.، 2008

هدف اصلی تهویه خروجی، حذف هوای خروجی از محل خدمات است. تهویه اگزوز، به عنوان یک قاعده، همراه با تهویه تغذیه کار می کند، که به نوبه خود مسئول تامین هوای پاک است.

برای داشتن یک میکرو اقلیم مطلوب و سالم در اتاق، باید یک طراحی مناسب از سیستم تبادل هوا ترسیم کنید، محاسبات مناسب را انجام دهید و واحدهای لازم را طبق تمام قوانین نصب کنید. هنگام برنامه ریزی، باید به یاد داشته باشید که وضعیت کل ساختمان و سلامت افرادی که در آن هستند به آن بستگی دارد.

کوچکترین اشتباهات منجر به این واقعیت می شود که تهویه آنطور که باید با عملکرد خود مقابله نمی کند، قارچ در اتاق ها ظاهر می شود، تکمیل و مصالح ساختمانی از بین می رود و مردم شروع به بیمار شدن می کنند. بنابراین به هیچ وجه نباید اهمیت محاسبه صحیح تهویه را دست کم گرفت.

پارامترهای اصلی تهویه اگزوز

بسته به عملکردهایی که سیستم تهویه انجام می دهد، تأسیسات موجود معمولاً به موارد زیر تقسیم می شوند:

1. اگزوز. برای ورود هوای خروجی و خروج آن از اتاق ضروری است.
2. ورودی. هوای تازه و تمیز را از خیابان فراهم می کند.
3. تامین و اگزوز. در همان زمان، هوای کپک زده قدیمی حذف می شود و هوای جدید وارد اتاق می شود.

واحدهای اگزوز عمدتاً در تولید، دفاتر، انبارها و سایر اماکن مشابه مورد استفاده قرار می گیرند. نقطه ضعف تهویه اگزوز این است که بدون نصب همزمان سیستم تامین، بسیار ضعیف عمل می کند.

اگر هوای بیشتری از یک اتاق خارج شود، پیش نویس ها تشکیل می شوند. بنابراین، سیستم تامین و اگزوز موثرترین است. راحت ترین شرایط را هم در اماکن مسکونی و هم در اماکن صنعتی و کاری فراهم می کند.

سیستم‌های مدرن مجهز به دستگاه‌های اضافی مختلفی هستند که هوا را تصفیه می‌کنند، آن را گرم یا خنک می‌کنند، آن را مرطوب می‌کنند و آن را به طور مساوی در سراسر محل توزیع می‌کنند. هوای قدیمی بدون هیچ مشکلی از طریق کاپوت خارج می شود.

قبل از شروع تنظیم سیستم تهویه، باید روند محاسبه آن را بسیار جدی بگیرید. محاسبه تهویه خود با هدف تعیین پارامترهای اصلی اجزای اصلی سیستم انجام می شود. تنها با تعیین مناسب ترین ویژگی ها می توانید تهویه ای ایجاد کنید که تمام وظایف خود را به طور کامل انجام دهد.

در طول محاسبه تهویه، پارامترهای زیر تعیین می شود:

1. مصرف.
2. فشار عملیاتی
3. برق بخاری.
4. سطح مقطع مجاری هوا.

در صورت تمایل، می توانید علاوه بر این، مصرف انرژی را برای بهره برداری و نگهداری سیستم محاسبه کنید.

بازگشت به مطالب

دستورالعمل های گام به گام برای تعیین عملکرد سیستم

محاسبه تهویه با تعیین پارامتر اصلی آن - بهره وری آغاز می شود. واحد ابعادی عملکرد تهویه m³/h است. برای اینکه محاسبه جریان هوا به درستی انجام شود، باید اطلاعات زیر را بدانید:

1. ارتفاع محل و مساحت آنها.
2. هدف اصلی هر اتاق
3. میانگین تعداد افرادی که همزمان در اتاق خواهند بود.

برای محاسبه، به تجهیزات زیر نیاز دارید:

1. اندازه گیری نوار برای اندازه گیری
2. کاغذ و مداد برای یادداشت.
3. ماشین حساب برای محاسبات

برای انجام محاسبه، باید پارامتری مانند نرخ تبادل هوا در واحد زمان را پیدا کنید. این مقدار توسط SNiP مطابق با نوع اتاق تنظیم می شود. برای مسکونی، صنعتی و اماکن اداریتنظیم متفاوت خواهد بود همچنین باید نکاتی مانند تعداد وسایل گرمایشی و قدرت آنها، میانگین تعداد افراد را نیز در نظر بگیرید.

برای اماکن خانگی، نرخ تبادل هوای مورد استفاده در فرآیند محاسبه 1 است. هنگام محاسبه تهویه برای اماکن اداری، بسته به شرایط خاص، از مقدار تبادل هوا 2-3 استفاده کنید. فرکانس تبادل هوا به طور مستقیم نشان می دهد که به عنوان مثال، در یک اتاق خانگی، هوا به طور کامل هر 1 ساعت یک بار تجدید می شود، که در بیشتر موارد بیش از حد کافی است.

محاسبه بهره وری مستلزم در دسترس بودن داده هایی مانند میزان تبادل هوا بر اساس تعدد و تعداد افراد است. لازم است بیشترین مقدار را گرفته و با شروع از آن، قدرت تهویه خروجی مناسب را انتخاب کنید. نرخ تبادل هوا با استفاده از یک فرمول ساده محاسبه می شود. کافی است مساحت اتاق را در ارتفاع سقف و مقدار تعدد ضرب کنید (1 برای خانوار، 2 برای اداری و غیره).

برای محاسبه تبادل هوا بر اساس تعداد افراد، مقدار هوای مصرفی یک نفر را در تعداد افراد اتاق ضرب کنید. در مورد حجم هوای مصرفی، به طور متوسط، با حداقل فعالیت بدنی، 1 نفر 20 متر مکعب در ساعت مصرف می کند، با متوسط ​​فعالیت این رقم به 40 متر مکعب در ساعت می رسد و با فعالیت زیاد در حال حاضر 60 متر مکعب در ساعت است.

برای روشن تر شدن آن، می توانیم مثالی از محاسبه برای یک اتاق خواب معمولی با مساحت 14 متر مربع ارائه دهیم. 2 نفر در اتاق خواب هستند. سقف دارای ارتفاع 2.5 متر است شرایط کاملا استاندارد برای یک آپارتمان شهری ساده. در حالت اول، محاسبه نشان خواهد داد که تبادل هوا 14x2.5x1=35 m³/h است. هنگام انجام محاسبه طبق طرح دوم، خواهید دید که در حال حاضر برابر با 2x20 = 40 m³/h است. همانطور که قبلا ذکر شد، لازم است که مقدار بیشتری را در نظر بگیرید. بنابراین، به طور خاص در در این مثالمحاسبه بر اساس تعداد افراد انجام خواهد شد.

با استفاده از همین فرمول ها، مصرف اکسیژن برای تمام اتاق های دیگر محاسبه می شود. در نتیجه، تنها چیزی که باقی می ماند این است که همه مقادیر را جمع کنید، عملکرد کلی را به دست آورید و تجهیزات تهویه را بر اساس این داده ها انتخاب کنید.

مقادیر عملکرد استاندارد برای سیستم های تهویه عبارتند از:

1. از 100 تا 500 متر مکعب در ساعت برای آپارتمان های مسکونی معمولی.
2. از 1000 تا 2000 متر مکعب در ساعت برای خانه های خصوصی.
3. از 1000 تا 10000 متر مکعب در ساعت برای اماکن صنعتی.

بازگشت به مطالب

تعیین قدرت بخاری هوا

برای اینکه محاسبه سیستم تهویه مطابق با تمام قوانین انجام شود، لازم است که قدرت بخاری هوا در نظر گرفته شود. این در صورتی انجام می شود که در ترکیب با تهویه اگزوزیک جریان ورودی سازماندهی خواهد شد. یک بخاری نصب شده است تا هوای وارد شده از خیابان گرم شود و از قبل گرم وارد اتاق شود. مربوط به هوای سرد

محاسبه قدرت بخاری هوا با در نظر گرفتن مقادیری مانند جریان هوا، دمای خروجی مورد نیاز و حداقل دمای هوای ورودی تعیین می شود. 2 مقدار آخر در SNiP تایید شده است. مطابق با این سند تنظیمی، دمای هوا در خروجی بخاری باید حداقل 18 درجه باشد. حداقل دمای هوای بیرون باید مطابق با منطقه سکونت مشخص شود.

سیستم های تهویه مدرن شامل تنظیم کننده های عملکرد هستند. چنین دستگاه هایی به طور خاص برای کاهش سرعت گردش هوا طراحی شده اند. در هوای سرد این کار باعث کاهش انرژی مصرفی بخاری هوا می شود.

برای تعیین دمایی که دستگاه می تواند هوا را گرم کند، از یک فرمول ساده استفاده می شود. بر اساس آن، شما باید مقدار توان واحد را بگیرید، آن را بر جریان هوا تقسیم کنید و سپس مقدار حاصل را در 2.98 ضرب کنید.

به عنوان مثال، اگر جریان هوا در تاسیسات 200 متر مکعب بر ساعت باشد و بخاری دارای قدرت 3 کیلو وات باشد، با جایگزین کردن این مقادیر در فرمول فوق، دریافت خواهید کرد که دستگاه هوا را به میزان یک حداکثر 44 درجه یعنی اگر در زمان زمستاندر بیرون 20- درجه خواهد بود، سپس بخاری هوای انتخاب شده می تواند اکسیژن را تا 24-44 = 20 درجه گرم کند.

بازگشت به مطالب

فشار عملیاتی و مقطع کانال

محاسبه تهویه شامل تعیین اجباری پارامترهایی مانند فشار کاری و سطح مقطع کانال های هوا است. یک سیستم کارآمد و کامل شامل توزیع کننده های هوا، کانال های هوا و اتصالات می باشد. هنگام تعیین فشار کاری، شاخص های زیر باید در نظر گرفته شود:

1. شکل لوله های تهویه و سطح مقطع آنها.
2. پارامترهای فن
3. تعداد انتقال

محاسبه قطر مناسب را می توان با استفاده از روابط زیر انجام داد:

1. برای یک ساختمان مسکونی، لوله ای با سطح مقطع 5.4 سانتی متر مربع برای 1 متر فضا کافی است.
2. برای گاراژهای خصوصی - یک لوله با سطح مقطع 17.6 سانتی متر مربع در هر 1 متر مربع مساحت.

پارامتری مانند سرعت جریان هوا به طور مستقیم با سطح مقطع لوله مرتبط است: در بیشتر موارد، سرعت در محدوده 2.4-4.2 متر بر ثانیه انتخاب می شود.

بنابراین، هنگام محاسبه تهویه، خواه سیستم اگزوز، تامین یا تامین و اگزوز باشد، باید تعدادی از پارامترهای مهم را در نظر بگیرید. اثربخشی کل سیستم به درستی این مرحله بستگی دارد، بنابراین مراقب باشید و صبور باشید. در صورت تمایل، می توانید علاوه بر این، مصرف انرژی را برای عملکرد سیستم در حال نصب تعیین کنید.

بخش 1. دستگاه های بازیابی حرارت

استفاده از گرمای اتلاف گازهای دودکش
کوره های تکنولوژیکی

کوره های فرآیندی بزرگترین مصرف کننده انرژی در پالایشگاه های نفت و پتروشیمی، متالورژی و همچنین در بسیاری از صنایع دیگر هستند. در پالایشگاه ها، 3 تا 4 درصد از کل روغن فرآوری شده در آنها سوزانده می شود.

دمای میانگینگازهای خروجی از کوره معمولا بیش از 400 درجه سانتیگراد است. مقدار گرمایی که با گازهای دودکش منتقل می شود 25 تا 30 درصد کل گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت است. بنابراین بازیابی گرما از گازهای دودکش خروجی از کوره های فرآیندی از اهمیت استثنایی برخوردار است.

در دمای گازهای دودکش بالاتر از 500 درجه سانتیگراد، باید از دیگ های حرارتی زباله (HRB) استفاده شود.

هنگامی که دمای گاز دودکش کمتر از 500 درجه سانتیگراد است، توصیه می شود از بخاری های هوا - VP استفاده کنید.

بیشترین تأثیر اقتصادی در حضور یک نصب دو واحدی متشکل از یک HRSG و یک VP به دست می آید (در HRSG گازها تا 400 درجه سانتیگراد خنک می شوند و برای خنک کردن بیشتر وارد بخاری هوا می شوند) - بیشتر اوقات در شرکت های پتروشیمی با درجه حرارت بالاگازهای دودکش

دیگ های حرارتی زباله

که در گرمای گازهای دودکش برای تولید بخار آب استفاده می شود.راندمان کوره 10 - 15 افزایش می یابد.

دیگ های حرارتی زباله را می توان در محفظه همرفت کوره یا از راه دور تعبیه کرد.

دیگ های حرارتی زباله از راه دور به دو نوع تقسیم می شوند:

1) دیگهای بخار لوله گاز؛

2) دیگهای بخار از نوع همرفتی دسته ای.

انتخاب نوع مورد نیاز بسته به فشار مورد نیاز بخار حاصل انجام می شود. اولی برای تولید بخار با فشار نسبتا کم - 14 - 16 اتمسفر، دومی - برای تولید بخار با فشار تا 40 اتمسفر استفاده می شود. (با این حال، آنها برای دمای اولیه گاز دودکش حدود 850 درجه سانتیگراد طراحی شده اند).

فشار بخار تولید شده باید با در نظر گرفتن اینکه آیا تمام بخار در خود نصب مصرف می شود یا اینکه آیا مقدار اضافی وجود دارد که باید به شبکه عمومی کارخانه تخلیه شود، انتخاب شود. در حالت دوم، فشار بخار در درام دیگ بخار باید مطابق با فشار بخار در شبکه عمومی کارخانه گرفته شود تا بخار اضافی به شبکه خارج شود و در هنگام تخلیه آن به شبکه فشار ضعیف از دریچه گاز غیراقتصادی جلوگیری شود.

دیگ های حرارتی ضایعاتی لوله گاز از نظر ساختاری شبیه به مبدل های حرارتی لوله در لوله هستند. گازهای دودکش از لوله داخلی عبور داده می شود و بخار آب در فضای بین لوله تولید می شود. چندین دستگاه از این دست به صورت موازی قرار دارند.

دیگ های حرارتی ضایعاتی نوع همرفتی دسته ای بیشتر دارند طراحی پیچیده. یک نمودار شماتیک از عملکرد یک CU از این نوع در شکل نشان داده شده است. 5.4.

در اینجا استفاده می شود گردش طبیعیآب و کامل ترین پیکربندی HRSG را با اکونومایزر و سوپرهیتر ارائه می دهد.

نمودار شماتیک عملکرد دیگ گرمای زباله

نوع بسته ای-همرفتی

آب تصفیه شده شیمیایی (CPW) برای حذف گازهای محلول در آن (عمدتاً اکسیژن و دی اکسید کربن) وارد ستون هواگیر می شود. آب به پایین صفحات می ریزد و در جریان مخالف به سمت آن عبور نمی کند. تعداد زیادی ازبخار آب. آب توسط بخار تا 97 - 99 درجه سانتیگراد گرم می شود و به دلیل کاهش حلالیت گازها با افزایش دما، قسمت اصلی آنها آزاد شده و از بالای دی ایراتور به اتمسفر تخلیه می شود. بخار گرمای خود را به آب می دهد و متراکم می شود. آب هوادهی شده از پایین ستون توسط پمپ گرفته شده و فشار مورد نیاز به بالا پمپ می شود. آب از یک سیم پیچ اکونومایزر عبور می کند که در آن تقریباً تا نقطه جوش آب با فشار معین گرم می شود و وارد یک درام (جداکننده بخار) می شود. دمای آب در جداکننده بخار برابر با نقطه جوش آب در فشار معین است. آب به دلیل تفاوت در چگالی (گردش طبیعی) از طریق سیم پیچ های تولید بخار به گردش در می آید. در این کویل ها قسمتی از آب تبخیر می شود و مخلوط بخار و مایع به درام باز می گردد. بخار آب اشباع از فاز مایع جدا شده و از بالای درام به کویل سوپرهیتر تخلیه می شود. در سوپرهیتر بخار اشباع تا دمای مورد نیاز فوق گرم شده و به مصرف کننده تخلیه می شود. بخشی از بخار حاصل برای هوازدایی آب تغذیه استفاده می شود.

قابلیت اطمینان و عملکرد اقتصادی HRSG تا حد زیادی به سازماندهی مناسب رژیم آب بستگی دارد. در صورت استفاده نادرست، رسوب به شدت تشکیل می شود، سطوح گرم کننده خورده می شوند و بخار آلوده می شود.

فلس رسوبات متراکمی است که هنگام گرم شدن و تبخیر آب تشکیل می شود. آب حاوی بی کربنات ها، سولفات ها و سایر نمک های کلسیم و منیزیم (نمک های سختی) است که با حرارت دادن به بی کربنات تبدیل شده و رسوب می کنند. مقیاس، که دارای رسانایی حرارتی چندین مرتبه کمتر از فلز است، منجر به کاهش ضریب انتقال حرارت می شود. به همین دلیل قدرت جریان گرما از سطح تبادل حرارت کاهش می یابد و به طور طبیعی راندمان مبدل حرارتی کاهش می یابد (میزان بخار تولید شده کاهش می یابد). دمای گازهای دودکش حذف شده از HRSG افزایش می یابد. علاوه بر این، سیم پیچ ها بیش از حد گرم می شوند و به دلیل کاهش ظرفیت باربری فولاد آسیب می بینند.

برای جلوگیری از تشکیل رسوب، از آب تصفیه شده از پیش شیمیایی به عنوان آب تغذیه (می توان از نیروگاه های حرارتی برداشت) استفاده کرد. علاوه بر این، سیستم به طور مداوم و دوره ای تصفیه می شود (حذف بخشی از آب). دمیدن از افزایش غلظت املاح در سیستم جلوگیری می کند (آب دائما تبخیر می شود، اما نمک های موجود در آن نه، بنابراین غلظت نمک ها افزایش می یابد). دمیدن مداوم دیگ معمولاً 3 تا 5 درصد است و به کیفیت آب تغذیه بستگی دارد (نباید از 10 درصد تجاوز کند زیرا اتلاف حرارت با دمیدن همراه است). هنگام کار با CU فشار بالابا کار با گردش آب اجباری، علاوه بر این از فسفاته کردن داخل دیگ استفاده کنید. در این حالت، کاتیون های کلسیم و منیزیم که بخشی از سولفات های رسوب ساز هستند، با آنیون های فسفات پیوند می خورند و ترکیباتی را تشکیل می دهند که در آب محلول اندکی هستند و در حجم آب دیگ رسوب می کنند، به شکل لجن که به راحتی قابل حل است. در حین دمیدن حذف می شود.

اکسیژن و دی اکسید کربن محلول در آب خوراک باعث خوردگی دیواره های داخلی دیگ می شود و با افزایش فشار و دما میزان خوردگی افزایش می یابد. هوازدایی حرارتی برای حذف گازها از آب استفاده می شود.همچنین، یک معیار محافظت در برابر خوردگی، حفظ سرعتی در لوله‌ها است که در آن حباب‌های هوا نمی‌توانند روی سطح آن‌ها حفظ شوند (بیش از 0.3 متر بر ثانیه).

به دلیل افزایش مقاومت هیدرولیکی مسیر گاز و کاهش نیروی کشش طبیعی، نصب اگزوز دود (کشش مصنوعی) ضروری می شود. در این حالت دمای گازهای دودکش نباید از 250 درجه سانتیگراد بیشتر شود تا از تخریب این دستگاه جلوگیری شود. اما هرچه دمای گازهای خروجی اگزوز کمتر باشد، قوی تر بودن خروجی دود ضروری است (مصرف برق افزایش می یابد).

دوره بازپرداخت CP معمولاً از یک سال تجاوز نمی کند.

بخاری های هوا. آنها برای گرم کردن هوای عرضه شده به کوره برای احتراق سوخت استفاده می شوند. گرم کردن هوا به شما امکان می دهد مصرف سوخت را در کوره کاهش دهید (بازده 10 - 15٪ افزایش می یابد).

دمای هوا بعد از بخاری هوا می تواند به 300 تا 350 درجه سانتی گراد برسد. این به بهبود فرآیند احتراق و افزایش کامل احتراق سوخت کمک می کند که در هنگام استفاده از سوخت های مایع با ویسکوزیته بالا یک مزیت بسیار مهم است.

همچنین از مزایای بخاری های هوا نسبت به HRSG ها می توان به سادگی طراحی، کارکرد ایمن و عدم نیاز به نصب اشاره کرد. تجهیزات اختیاری(دایراتورها، پمپ ها، مبدل های حرارتی و ...). با این حال، در نسبت قیمت فعلی برای سوخت و بخار آب، بخاری‌های هوا نسبت به HRSG مقرون به صرفه‌تر هستند (قیمت بخار ما بسیار بالا است - 6 برابر بیشتر در هر 1 GJ). بنابراین، انتخاب روشی برای استفاده از گرما از گازهای دودکش بر اساس وضعیت خاص در یک تاسیسات، شرکت و غیره ضروری است.

دو نوع بخاری هوا استفاده می شود: 1) بهبودی(انتقال حرارت از طریق دیوار)؛ 2) احیا کننده(ذخیره گرما).

بخش 2. بازیابی گرما از انتشارات تهویه

مقدار زیادی گرما برای گرمایش و تهویه ساختمان ها و سازه های صنعتی و عمومی مصرف می شود. برای صنایع خاص (عمدتا صنعت سبک) این هزینه ها به 70 تا 80 درصد یا بیشتر از کل نیاز به انرژی حرارتی می رسد. در اکثر شرکت ها و سازمان ها از گرمای هوای خروجی از سیستم های تهویه و تهویه مطبوع استفاده نمی شود.

به طور کلی، تهویه بسیار گسترده استفاده می شود. سیستم های تهویه در آپارتمان ها، موسسات عمومی (مدارس، بیمارستان ها، باشگاه های ورزشی، استخرها، رستوران ها)، اماکن صنعتی و غیره ساخته می شوند. انواع مختلفسیستم های تهویه معمولاً اگر حجم هوایی که باید در اتاق در واحد زمان (m3/h) تعویض شود کم باشد، تهویه طبیعی. چنین سیستم هایی در هر آپارتمان و اکثر موسسات و سازمان های دولتی اجرا می شود. در این حالت از پدیده همرفت استفاده می شود - هوای گرم (دارای چگالی کاهش یافته) از سوراخ های تهویه خارج شده و به جو تخلیه می شود و در جای خود از طریق نشتی در پنجره ها، درها و غیره، سرمای تازه (بالاتر) چگالی) هوا از خیابان مکیده می شود. در این مورد، از دست دادن گرما اجتناب ناپذیر است، زیرا گرم کردن هوای سرد ورودی به اتاق نیاز به مصرف اضافی خنک کننده دارد. بنابراین استفاده از مدرن ترین سازه ها و مصالح عایق حرارتی در حین ساخت نمی تواند تلفات حرارتی را به طور کامل از بین ببرد. در آپارتمان های ما، 25-30٪ از تلفات گرما دقیقاً با عملکرد تهویه مرتبط است؛ در همه موارد دیگر، این مقدار بسیار بالاتر است.

سیستم های تهویه اجباری (مصنوعی).هنگامی که تبادل شدید حجم زیادی از هوا ضروری است استفاده می شود که معمولاً با جلوگیری از افزایش غلظت مواد خطرناک (مضر، سمی، آتش سوزی، داشتن بوی نامطبوع) در اتاق همراه است. تهویه اجباری در تأسیسات تولیدی، انبارها، تأسیسات نگهداری محصولات کشاورزی و ... اجرا می شود.

استفاده می شودسیستم های تهویه اجباری سه نوع:

سیستم تامینشامل یک دمنده است که هوای تازه را وارد اتاق می کند، یک مجرای هوای تغذیه و یک سیستم برای توزیع یکنواخت هوا در سراسر اتاق. حجم هوای اضافی از طریق نشتی در پنجره ها، درها و غیره به بیرون منتقل می شود.

سیستم اگزوزشامل یک دمنده است که هوا را از اتاق به اتمسفر پمپ می کند، یک مجرای اگزوز و یک سیستم برای حذف یکنواخت هوا از حجم اتاق. در این حالت هوای تازه از طریق نشتی های مختلف یا سیستم های تامین ویژه به داخل اتاق مکیده می شود.

سیستم های ترکیبیسیستم های تهویه تدارکاتی و خروجی ترکیبی هستند. آنها به عنوان یک قاعده زمانی استفاده می شوند که تبادل هوای بسیار فشرده در اتاق های بزرگ مورد نیاز باشد. در عین حال، مصرف گرما برای گرم کردن هوای تازه حداکثر است.

استفاده از سیستم های تهویه طبیعی و سیستم های تهویه مجزای اگزوز و تامین اجازه نمی دهد که از گرمای هوای خروجی برای گرم کردن هوای تازه ورودی به اتاق استفاده شود. هنگام بهره برداری از سیستم های ترکیبی، امکان بازیابی گرما از انتشارات تهویه برای گرم کردن جزئی هوای تامین و کاهش مصرف انرژی حرارتی وجود دارد. بسته به تفاوت دمای هوا در داخل و خارج از منزل، مصرف گرما برای گرم کردن هوای تازه را می توان 40 تا 60 درصد کاهش داد. گرمایش را می توان در مبدل های حرارتی احیا کننده و بازیابی کننده انجام داد. موارد اولی به دلیل داشتن ابعاد کوچکتر، مصرف فلز و مقاومت هیدرولیکی، کارایی بیشتر و طول عمر طولانی (20 تا 25 سال) ارجحیت دارند.

کانال های هوا به مبدل های حرارتی متصل می شوند و گرما مستقیماً از طریق دیواره تقسیم یا نازل ذخیره از هوا به هوا منتقل می شود. اما در برخی موارد نیاز به جداسازی مجرای هوای تغذیه و خروجی در فاصله قابل توجهی وجود دارد. در این مورد، یک طرح تبادل حرارتی با یک خنک کننده در گردش متوسط ​​می تواند اجرا شود. نمونه ای از عملکرد چنین سیستمی در دمای اتاق 25 درجه سانتیگراد و دمای محیط 20 درجه سانتیگراد در شکل نشان داده شده است. 5.5.

نمودار تبادل حرارت با خنک کننده متوسط ​​گردشی:

1 - مجرای هوای خروجی؛ 2 – کانال هوای تامین 3.4 - باله دار
کویل های لوله ای؛ 5- خطوط لوله میانی گردش مایع خنک کننده
(محلول های آبی غلیظ نمک ها - آب نمک معمولاً به عنوان خنک کننده میانی در چنین سیستم هایی استفاده می شود). 6 – پمپ؛ 7 – سیم پیچ برای
گرمایش اضافی هوای تازه با بخار آب یا آب گرم

سیستم به صورت زیر عمل می کند. هوای گرم (+25 درجه سانتیگراد) از طریق مجرای اگزوز از اتاق خارج می شود 1 از طریق محفظه ای که سیم پیچ پره دار در آن نصب شده است 3 . هوا سطح بیرونی سیم پیچ را شسته و گرما را به خنک کننده میانی سرد (آب نمک) که در داخل کویل جریان دارد، منتقل می کند. هوا تا دمای 0 درجه سانتیگراد خنک می شود و در اتمسفر رها می شود و آب نمک از طریق خطوط لوله گردشی تا دمای 15 درجه سانتیگراد گرم می شود. 5 وارد محفظه گرمایش هوای تازه در مجرای هوای تغذیه می شود 2 . در اینجا، خنک کننده میانی گرما را به هوای تازه منتقل می کند و آن را از - 20 درجه سانتیگراد تا + 5 درجه سانتیگراد گرم می کند. خنک کننده میانی خود از 15+ تا 10 درجه سانتی گراد خنک می شود. آب نمک خنک شده به پمپ عرضه می شود و برای گردش مجدد به سیستم بازگردانده می شود.

هوای تازه را که تا دمای +5 درجه سانتیگراد گرم می شود، می توان بلافاصله وارد اتاق کرد و با استفاده از رادیاتورهای گرمایشی معمولی تا دمای مورد نیاز (+ 25 درجه سانتیگراد) گرم کرد، یا می توان آن را مستقیماً در سیستم تهویه گرم کرد. برای انجام این کار، یک بخش اضافی بر روی کانال هوای تغذیه نصب می شود که یک سیم پیچ پره دار در آن قرار می گیرد. یک خنک کننده داغ (آب گرم یا بخار آب) در داخل لوله ها جریان می یابد و هوا سطح بیرونی سیم پیچ را شسته و تا + 25 درجه سانتیگراد گرم می شود و پس از آن هوای تازه گرم در سراسر اتاق پخش می شود.

استفاده از این روش دارای مزایای متعددی است. اولاً به دلیل سرعت بالای هوا در بخش گرمایش، ضریب انتقال حرارت به طور قابل توجهی (چند برابر) نسبت به رادیاتورهای گرمایش معمولی افزایش می یابد. این منجر به کاهش قابل توجهی در مصرف کلی فلز سیستم گرمایشی می شود - کاهش هزینه های سرمایه. ثانیاً اتاق مملو از رادیاتورهای گرمایشی نیست. ثالثا، توزیع یکنواخت دمای هوا در سراسر اتاق به دست می آید. و هنگام استفاده از رادیاتورهای گرمایشی در اتاق های بزرگ، اطمینان از گرمایش یکنواخت هوا دشوار است. در مناطق محلی، دمای هوا ممکن است به طور قابل توجهی بالاتر یا کمتر از حد نرمال باشد.

تنها اشکال این است که مقاومت هیدرولیکی مسیر هوا و مصرف انرژی برای راندن دمنده هوای تغذیه کمی افزایش می یابد. اما مزایا آنقدر قابل توجه و آشکار است که در اکثر موارد می توان پیش گرم کردن مستقیم هوا در سیستم تهویه را توصیه کرد.

به منظور اطمینان از امکان بازیابی حرارت در صورت استفاده از عرضه یا سیستم های اگزوزتهویه به طور جداگانه، لازم است یک خروجی هوای متمرکز یا تامین هوا را به ترتیب از طریق کانال های هوای مخصوص نصب شده سازماندهی کنید. در این صورت لازم است تمامی ترک ها و نشتی ها از بین برود تا از دمیدن بی رویه یا نشت هوا جلوگیری شود.

سیستم های تبادل حرارتی بین هوای خارج شده از اتاق و هوای تازه را می توان نه تنها برای گرم کردن هوای تغذیه در فصل سرد، بلکه برای خنک کردن آن در تابستان، در صورتی که اتاق (دفتر) مجهز به تهویه مطبوع باشد، استفاده کرد. سرمایش تا دمای کمتر از دمای محیط همیشه مستلزم هزینه های بالای انرژی (برق) است. بنابراین، می‌توانید برای حفظ دمای اتاق راحت در فصل گرم، مصرف انرژی را با پیش‌خنک کردن هوای تازه، تخلیه شده با هوای سرد کاهش دهید.

حرارتی VER.

HER حرارتی شامل گرمای فیزیکی گازهای خروجی کارخانه های دیگ بخار و کوره های صنعتی، محصولات اصلی یا میانی، سایر ضایعات تولید اصلی و همچنین گرمای سیالات کاری، بخار و آب گرم است که در واحدهای فناوری و انرژی تخلیه می شود. برای استفاده از منابع انرژی حرارتی از مبدل های حرارتی، دیگ های حرارتی زباله یا عوامل حرارتی استفاده می شود.بازیابی گرما از جریان های فرآیند زباله در مبدل های حرارتی می تواند از طریق سطح جدا کننده آنها یا از طریق تماس مستقیم رخ دهد. HER حرارتی می تواند به شکل جریان گرمای متمرکز یا به شکل گرمای پراکنده در محیط. در صنعت، جریانهای متمرکز 41٪ و گرمای دفع شده 59٪ را تشکیل می دهند. جریانهای متمرکز شامل گرمای حاصل از گازهای دودکش از کوره ها و بویلرها است. فاضلابتاسیسات فناورانه و بخش مسکن و خدمات عمومی. HERهای حرارتی به دمای بالا (با دمای حامل بالای 500 درجه سانتیگراد)، دمای متوسط ​​(در دمای 150 تا 500 درجه سانتیگراد) و دمای پایین (در دمای زیر 150 درجه سانتیگراد) تقسیم می شوند. هنگام استفاده از تاسیسات، سیستم‌ها و دستگاه‌های کم‌توان، جریان‌های حرارتی خارج‌شده از آنها کم بوده و در فضا پراکنده می‌شوند که به دلیل سودآوری کم، دفع آنها را دشوار می‌کند.

سخنرانی

بر اساس رشته تحصیلی "تجهیزات انتقال حرارت و انبوه شرکت ها"

(برای برنامه درسی 200__g)

درس شماره 26. مبدل های حرارتی - مبدل های حرارتی. طرح ها، اصل عملیات

توسعه یافته توسط: دکتری، دانشیار E.E. Kostyleva

در یک جلسه بخش مورد بحث قرار گرفت

شماره پروتکل _____

از "_____" ___________2008

کازان - 2008

درس شماره 26. مبدل های حرارتی مبدل های حرارتی هستند. طرح ها، اصل عملیات

اهداف یادگیری:

1. طرح ها و اصول انواع مبدل های حرارتی زباله را مطالعه کنید

نوع درس:سخنرانی

وقت صرف کردن: 2 ساعت

محل: اتاق ________

ادبیات:

1. منابع الکترونیکی اینترنت.

پشتیبانی آموزشی و مادی:

پوسترهایی که مطالب آموزشی را به تصویر می کشند.

ساختار و زمان سخنرانی:

یکی از منابع انرژی ثانویه در ساختمان می باشد انرژی حرارتیهوای آزاد شده در جو مصرف انرژی حرارتی برای گرم کردن هوای ورودی 40...80 درصد گرمای مصرفی است که در بیشتر آن با استفاده از مبدل های حرارتی ضایعاتی می توان صرفه جویی کرد.

انواع مختلفی از مبدل های حرارتی زباله وجود دارد.

مبدل های حرارتی صفحه ای بازیابی به صورت بسته ای از صفحات ساخته می شوند که به گونه ای نصب شده اند که دو کانال مجاور را تشکیل می دهند که از طریق یکی از آنها هوای خروجی و از طریق دیگری هوای بیرون را تامین می کند. در حین تولید مبدل های حرارتی صفحه ایچنین طراحی با بهره وری هوای بالا، مشکلات تکنولوژیکی قابل توجهی را ایجاد می کند، بنابراین، طرح هایی برای مبدل های حرارتی پوسته و لوله TKT ایجاد شده است که دسته ای از لوله ها هستند که در یک الگوی شطرنجی مرتب شده اند و در یک محفظه محصور شده اند. هوای خارج شده در فضای بین لوله ها حرکت می کند، هوای بیرون در داخل لوله ها حرکت می کند. حرکت جریان ها متقاطع است.

برنج. 1 مبدل حرارتی:
آ- بازیافت صفحه؛ ب- بازیافت TKT؛ V- چرخش؛ جی- بهبودی؛
1 - بدن؛ 2 - تامین هوا؛ 3 - روتور؛ 4 - بخش دمیدن; 5 - هوای خروجی; 6 - رانندگی کنید.

به منظور محافظت در برابر یخ زدگی، مبدل های حرارتی به یک خط اضافی در امتداد جریان هوای بیرون مجهز شده اند، که از طریق آن بخشی از هوای سرد بیرون در زمانی که دمای دیواره های بسته لوله زیر بحرانی (20- درجه) است دور زده می شود. ج).

واحدهای بازیابی حرارت هوای خروجی با یک خنک کننده میانی را می توان در سیستم های تامین مکانیکی و تهویه خروجی و همچنین در سیستم های تهویه مطبوع استفاده کرد. این نصب شامل یک بخاری هوا است که در کانال های تغذیه و اگزوز قرار دارد، که توسط یک حلقه گردش بسته پر شده با یک محیط میانی به هم متصل می شود. مایع خنک کننده از طریق پمپ ها گردش می کند. هوای خروجی که در گرمکن هوای مجرای خروجی خنک می‌شود، گرما را به خنک‌کننده میانی منتقل می‌کند که هوای تغذیه را گرم می‌کند. هنگامی که هوای خروجی کمتر از دما خنک می شود نقطه شبنمدر بخشی از سطح تبادل حرارتی بخاری های هوای مجرای اگزوز، تراکم بخار آب رخ می دهد که منجر به امکان تشکیل یخ در دمای اولیه منفی هوای تغذیه می شود.

تاسیسات بازیابی حرارت با یک خنک کننده میانی می توانند در حالتی کار کنند که امکان تشکیل یخ روی سطح تبادل حرارتی بخاری هوای خروجی در طول روز با خاموش شدن و ذوب بعدی را فراهم کند، یا در صورت غیرقابل قبول بودن خاموش کردن نصب، در هنگام استفاده یکی از اقدامات زیر برای محافظت از بخاری هوای مجرای اگزوز در برابر تشکیل یخ:

• پیش گرم کردنهوا را به دمای مثبت برساند.
• ایجاد یک بای پس برای خنک کننده یا تامین هوا؛
• افزایش جریان مایع خنک کننده در مدار گردش.
• گرم کردن مایع خنک کننده میانی

انتخاب نوع مبدل حرارتی احیا کننده بسته به پارامترهای محاسبه شده خروجی اگزوز و عرضه هوا و رطوبت در داخل اتاق انجام می شود. مبدل های حرارتی احیا کننده را می توان در ساختمان ها برای اهداف مختلف در تهویه مکانیکی و خروجی، گرمایش هوا و سیستم های تهویه مطبوع نصب کرد. نصب یک مبدل حرارتی احیا کننده باید حرکت خلاف جریان هوا را تضمین کند.

سیستم تهویه و تهویه مطبوع با مبدل حرارتی احیا کننده باید مجهز به کنترل و تنظیم خودکار، که باید حالت های عملیاتی را با ذوب دوره ای یخ زدگی یا جلوگیری از تشکیل یخبندان فراهم کند و همچنین پارامترهای مورد نیاز هوای تغذیه را حفظ کند. برای جلوگیری از تشکیل یخبندان در هوای تامین:

• ترتیب یک کانال بای پس؛
• هوای عرضه را از قبل گرم کنید؛
• سرعت چرخش نازل احیا کننده را تغییر دهید.

در سیستم‌هایی که دمای اولیه هوای عرضه‌شده در طول بازیابی گرما مثبت است، خطر انجماد میعانات روی سطح مبدل حرارتی در مجرای اگزوز وجود ندارد. در سیستم هایی با دمای اولیه منفی هوای تغذیه، لازم است از طرح های بازیابی استفاده شود که از یخ زدگی سطح بخاری های هوا در مجرای اگزوز محافظت می کند.

2. بهره برداری از مبدل حرارتی - بازیابی در سیستم های تهویه و تهویه مطبوع

مبدل های حرارتی بازیابی حرارت را می توان در سیستم های تهویه و تهویه مطبوع برای بازیابی گرمای هوای خروجی خارج شده از اتاق استفاده کرد.

جریان هوای تامین و خروجی از طریق لوله‌های ورودی مربوطه به کانال‌های جریان متقاطع واحد تبادل حرارتی، به عنوان مثال، به شکل بسته‌ای از صفحات آلومینیومی، وارد می‌شود. هنگامی که جریان ها از طریق کانال ها حرکت می کنند، گرما از طریق دیواره ها از هوای خروجی گرمتر به هوای سردتر منتقل می شود. سپس این جریان ها از طریق لوله های خروجی مربوطه از مبدل حرارتی خارج می شوند.

با عبور از مبدل حرارتی، دمای هوای تغذیه کاهش می یابد. در دمای پایین هوای بیرون، می تواند به دمای نقطه شبنم برسد، که منجر به ریزش قطرات رطوبت (تراکم) روی سطوح می شود که کانال های مبدل حرارتی را محدود می کند. در دمای منفی این سطوح، میعانات به یخ یا یخ تبدیل می شوند که طبیعتاً عملکرد مبدل حرارتی را مختل می کند. برای جلوگیری از تشکیل یخ یا یخ یا حذف آنها در حین کارکرد این مبدل حرارتی، دما را در سردترین گوشه مبدل حرارتی یا (اختیاری) اختلاف فشار در مجرای هوای خروجی قبل و بعد از واحد مبدل حرارتی اندازه گیری کنید. هنگامی که به مقدار محدود و از پیش تعیین شده پارامتر اندازه گیری شده رسید، بلوک تبادل حرارتی 180 اینچ حول محور مرکزی خود می چرخد. این امر کاهش کشش آیرودینامیکی، زمان صرف شده برای جلوگیری از تشکیل یخ زدگی یا حذف آن و استفاده از کل تبادل حرارت را تضمین می کند. سطح

هدف کاهش مقاومت آیرودینامیکی در برابر جریان هوای تامین، استفاده از کل سطح مبدل حرارتی برای فرآیند تبادل حرارت در هنگام انجام فرآیند جلوگیری از تشکیل یخبندان یا حذف آن و همچنین کاهش زمان صرف شده است. در انجام این فرآیند

دستیابی به این نتیجه فنی با این واقعیت تسهیل می شود که پارامتری که توسط آن امکان تشکیل یا وجود یخ زدگی در سطح منطقه سرد مبدل حرارتی قضاوت می شود یا دمای سطح آن در سردترین گوشه است یا اختلاف فشار در کانال هوای خروجی قبل و بعد از واحد تبادل حرارتی.

جلوگیری از تشکیل یخ زدگی با گرم کردن سطح عرضه شده به کانال ها از سمت خروجی آنها با چرخاندن مبدل حرارتی در زاویه 180 درجه با جریان هوای خروجی (زمانی که پارامتر اندازه گیری شده به مقدار حد مجاز می رسد) مقاومت آیرودینامیکی ثابت در برابر منبع تغذیه را تضمین می کند. جریان هوا و همچنین استفاده از کل سطح مبدل حرارتی برای تبادل حرارت در تمام مدت کار خود.

استفاده از مبدل حرارتی زباله باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های گرمایش فضا و کاهش تلفات حرارتی می شود که به طور اجتناب ناپذیری در طول تهویه و تهویه مطبوع وجود دارد. و با توجه به یک رویکرد اساساً جدید برای جلوگیری از تشکیل تراکم با ظهور بعدی یخبندان یا یخ و حذف کامل آنها، راندمان عملیاتی این مبدل حرارتی به طور قابل توجهی افزایش یافته است که آن را از سایر ابزارهای بازیابی حرارت هوای خروجی متمایز می کند.

3. مبدل های حرارتی از لوله های پر شده