Необхідність енергозбереження при проектуванні, будівництві та експлуатації будівель будь-якого призначення не підлягає сумніву та пов'язана насамперед із вичерпанням запасів органічного палива та, як наслідок, його безперервним подорожчанням. Особливу увагу при цьому необхідно приділяти скороченню витрат теплоти саме на системи вентиляції та кондиціонування повітря, оскільки частка цих витрат у загальному енергетичному балансі може бути навіть вищою, ніж трансмісійні тепловтрати, насамперед у громадських та промислових будівлях та після підвищення теплозахисту зовнішніх огорож.
Один з найперспективніших, маловитратних та швидкоокупних енергозберігаючих заходів у системах механічної вентиляції та кондиціювання – це утилізація теплоти витяжного повітря для часткового підігріву припливу в холодну пору року. Для здійснення теплоутилізації використовують апарати різних конструкцій, в т.ч. пластинчасті перехресноточні рекуперативні теплообмінники і регенератори з ротором, що обертається, а також пристрої з так званими тепловими трубами (термосифони).
Однак можна показати, що в умовах рівня рівня цін на вентиляційне обладнання і, головним чином, через практичну відсутність власного виробництва перерахованих типів пристроїв, з технікоекономічної точки зору доцільно розглядати утилізацію теплоти тільки на базі апаратів з проміжним теплоносієм. Така конструкція, як відомо, має цілу низку переваг.
По-перше, для її реалізації використовується серійне обладнання, оскільки тут припливна установка доповнюється лише калорифером-утилізатором, а витяжна — охолоджувачем-утилізатором, які конструктивно аналогічні звичайним калориферам та охолоджувачам. Це особливо істотно, оскільки в РФ є низка підприємств, які ведуть власне виробництво виробів, що розглядаються, в т.ч. такі великі, як ТОВ «Веза».
Крім того, теплоутилізаційне обладнання даного типу дуже компактне, а з'єднання припливного та витяжного агрегатів тільки через циркуляційний контур із проміжним теплоносієм дозволяє вибирати місце для їхнього розміщення практично незалежно один від одного. Як теплоносій зазвичай використовуються низькозамерзаючі рідини типу антифризів, причому невеликий обсяг циркуляційного контуру дозволяє знехтувати витратами на антифриз, а герметичність контуру і нелетючість антифризу роблять другорядним питання про його токсичність.
Нарешті, відсутність безпосереднього контакту потоків повітря, що подається і видаляється не накладає обмежень на чистоту витяжки, що практично безмежно розширює групу будівель і приміщень, де можна застосовувати теплоутилізацію. Як недолік зазвичай вказують не надто високу температурну ефективність, що не перевищує 50-55%.
Але це якраз той випадок, коли питання про доцільність використання теплоутилізації має вирішуватися техніко-економічним розрахунком, про що ми й говоритимемо далі у нашій статті. Можна показати, що термін окупності додаткових капітальних витрат з улаштування теплоутилізації з проміжним теплоносієм не перевищує трьох-чотирьох років.
Це особливо суттєво в умовах нестабільної ринкової економікиз помітно змінним рівнем цін на обладнання та тарифів на енергетичні ресурси, що не дозволяє застосовувати капіталомісткі інженерні рішення. Однак залишається відкритим питанняпро економічно найбільш доцільну температурну ефективність такого теплоутилізаційного устаткування k еф, тобто. частки теплоти, що витрачається на підігрів припливу за рахунок теплоти витяжного повітря, по відношенню до загального теплового навантаження. Зазвичай значення даного параметра лежать в діапазоні від 0,4 до 0,5. Наразі ми покажемо, на якій підставі прийняті зазначені значення.
Ця проблема буде розглянута на прикладі припливно-витяжної вентиляційної установки продуктивністю 10 000 м 3 /год, яка використовує обладнання ТОВ «Веза». Це завдання є оптимізаційною, оскільки зводиться до виявлення значення k еф, що забезпечує мінімум сукупних дисконтованих витрат СДЗ на пристрій та експлуатацію вентиляційного обладнання.
Розрахунок слід вести за умови використання позикових коштів на спорудження вентустановок і приведення СДЗ до кінця тимчасового інтервалу Т, що розглядається, за наступною формулою:
де К - загальні капітальні витрати, руб; Е - сумарні річні експлуатаційні витрати, руб/рік; p - норма дисконту,%. При обчисленнях її можна приймати рівною ставкою рефінансування ЦБ РФ. З 15 січня 2004 р. ця величина дорівнює 14% річних. У разі вдається досліджувати завдання у досить повному обсязі порівняно елементарними засобами, оскільки всі складові витрат легко враховуються і досить просто обчислюються.
Вперше вирішення цього завдання було опубліковано автором у роботі рівня цін і тарифів, діяли на той момент. Однак, як легко буде переконатися, при перерахунку на пізніші дані основні висновки зберігають свою силу. Одночасно ми покажемо, як слід здійснювати сам техніко-економічний розрахунок за необхідності вибору оптимального варіанта інженерного рішення, оскільки всі інші завдання відрізнятимуться лише визначенням величини До.
Але це легко робиться за каталогами та прайслистами підприємств-виробників відповідного обладнання. У нашому прикладі капітальні витрати визначалися за даними компанії «Веза», виходячи з продуктивності та прийнятого набору секцій припливної та витяжної установок: передня панель з одним вертикальним клапаном, фільтр комірковий класу G3, вентиляторний блок; крім того, в припливній установці також додатково повітронагрівач системи теплоутилізації і калорифер, що догріває, з теплопостачанням від тепломережі, а у витяжній — повітроохолоджувач системи теплоутилізації, а також циркуляційний насос. Схема такої установки показана на рис. 1. Витрати на монтаж та налагодження вентиляційних агрегатів приймалися у розмірі 50% від основних капіталовкладень.
Витрати на теплоутилізаційне обладнання та калорифер, що догріває, обчислювалися за результатами розрахунків на ЕОМ за програмами компанії «Веза» в залежності від ефективності утилізатора. При цьому зі зростанням ефективності величина К зростає, оскільки число рядів трубок теплообмінників системи утилізації збільшується швидше (для k еф = = 0,52 - до 12 в кожній установці), ніж скорочується число рядів калорифера, що догріє (з 3 до 1 в тих же умовах) .
Експлуатаційні витрати складаються з річних витрат відповідно на теплову та електричну енергіюта амортизаційні відрахування. При їх розрахунку тривалість роботи установки протягом доби в розрахунках приймалася рівною 12 год, температура повітря за калорифером, що догріє, +18°С, а після теплоутилізатора — залежно від k еф через середню зовнішню температуруза опалювальний період та температуру витяжного повітря.
Остання за замовчуванням дорівнює +24,7 ° С (програма підбору теплоутилізаторів ТОВ «Веза»). Тариф на теплову енергію приймався за даними ВАТ "Мосенерго" на середину 2004 р. у розмірі 325 руб/Гкал (для бюджетних споживачів). Очевидно, що зі зростанням k еф величина витрат на теплову енергію зменшується, що, взагалі кажучи, і є метою теплоутилізації.
Витрати електроенергію розраховуються через електричну потужність, необхідну приводу циркуляційного насосасистеми теплоутилізації та вентиляторів припливної та витяжної установок. Ця потужність визначається, виходячи із втрат тиску в циркуляційному контурі, щільності та витрати проміжного теплоносія, а також аеродинамічного опору вентиляційних установок та мереж. Усі перераховані величини, крім щільності теплоносія, прийнятої рівною 1200 кг/м 3 , обчислюються за програмами підбору теплоутилізаційного та вентиляційного обладнання ТОВ «Веза». Крім того, у виразах для потужності беруть участь також коефіцієнти корисної дії застосовуваних насосів та вентиляторів.
У розрахунках використовувалися середні значення: 0,35 для насосів типу GRUNDFOS з мокрим роторомта 0,7 для вентиляторів типу RDН. Тариф на електроенергію враховувався за даними ВАТ «Мосенерго» на середину 2004 р. у розмірі 1,17 руб/(кВт щ). При збільшенні k еф рівень витрат на електроенергію зростає, оскільки зі зростанням числа рядів теплообмінників утилізаційних підвищується їх опір потоку повітря, а також втрати тиску в циркуляційному контурі проміжного теплоносія.
Проте загалом дана складова витрат суттєво менша від витрат на теплову енергію. Амортизаційні відрахування також зростають зі збільшенням k еф остільки, оскільки при цьому збільшуються капітальні витрати. Розрахунок цих відрахувань проводиться виходячи із забезпечення витрат на повне відновлення, капітальний та поточний ремонт обладнання з урахуванням розрахункового терміну служби обладнання ТАМ, прийнятого при обчисленнях рівним 15 рокам.
Загалом, однак, сумарні експлуатаційні витрати із зростанням ефективності утилізації зменшуються. Тому можливе існування мінімуму СДЗ при тому чи іншому рівні kеф і фіксованому значенні Т. Результати відповідних розрахунків показані на рис. 2. На графіках легко можна бачити, що мінімум на кривій СДЗ з'являється практично за будь-якого горизонту розрахунку, який за змістом завдання дорівнює необхідному терміну окупності.
Це означає, що за існуючих цін на обладнання та тарифи на енергетичні ресурси будь-які, навіть найнезначніші капіталовкладення в теплоутилізацію окупаються, і досить швидко. Тому утилізація теплоти із проміжним теплоносієм виправдана практично завжди. Зі зростанням передбачуваного терміну окупності мінімум на кривій СДЗ швидко зміщується в область вищої ефективності, досягаючи 0,47 при Т = Т АМ = 15 років.
Зрозуміло, що оптимальним значенням k еф для прийнятого терміну окупності буде те, у якому спостерігається мінімум СДЗ. Графік залежності такого оптимального значення kеф від Т наведено на рис. 3. Оскільки триваліший термін окупності, перевищує розрахунковий термін служби устаткування, навряд чи виправданий, слід, мабуть, зупинитися лише на рівні k еф = 0,4-0,5, тим паче що за подальшому зростанні Т збільшення оптимальної ефективності різко уповільнюється.
Крім того, слід врахувати, що аналізований спосіб теплоутилізації при будь-якій поверхні теплообміну та витраті теплоносія взагалі принципово не може забезпечити величину k еф вище 0,52-0,55, що і підтверджується розрахунком за програмою компанії «Веза». Якщо прийняти тариф на теплову енергію як для комерційних споживачів у розмірі 547 руб/Гкал, зниження річних витрат за рахунок теплоутилізації буде вищим, тому графік на рис. 3 показує верхню межу можливого терміну окупності.
Таким чином, вказаний діапазон значень k еф від 0,4 до 0,5 знаходить повне техніко-економічне обґрунтування. Тому основний практичною рекомендацієюза підсумками наведеного дослідження є можливе ширше використання утилізації теплоти витяжного повітря з проміжним теплоносієм у будь-яких будинках, де передбачається механічна припливно-витяжна вентиляція та кондиціювання повітря з вибором коефіцієнта температурної ефективності, близького до максимально можливого для даного типу установок. Іншою рекомендацією є обов'язковий для ринкової економіки облік дисконтування капітальних та експлуатаційних витрат за техніко-економічного порівняння варіантів інженерних рішеньза формулою (1).
При цьому, якщо порівнюються тільки два варіанти, як це найчастіше і буває, зручно порівнювати лише додаткові витрати і вважати, що в першому випадку К = 0, а в другому, навпаки, Е = 0, а До дорівнює додатковим вкладенням у заходи, доцільність яких обґрунтовується. Тоді замість Е першому варіанті необхідно використовувати різницю річних витрат за варіантами. Після цього будуються графіки залежності СДЗ від Т, й у точці їх перетину визначається розрахунковий термін окупності.
Якщо він виявляється вище ТАМ, або графіки взагалі не перетинаються, заходи економічно необґрунтовані. Отримані результати мають дуже загальний характер, Оскільки залежність зміни капітальних витрат від ступеня утилізації теплоти при існуючій ситуації на ринку мало пов'язана з конкретним виробником вентиляційного обладнання, а основний вплив на експлуатаційні витрати взагалі лише витрати теплової та електричної енергії.
Тому запропоновані рекомендації можуть бути використані при прийнятті економічно обґрунтованих рішень щодо енергозбереження в будь-яких системах механічної вентиляції та кондиціювання повітря. Крім того, дані результати мають простий та інженерний вигляд і легко допускають уточнення при зміні цін та тарифів, що діють.
Необхідно також помітити, що у наведених розрахунках термін окупності, залежно від прийнятого k еф досягає величини 15 років, тобто. аж до ТАМ, є певною мірою граничним, що виникає при обліку всіх капітальних витрат. Якщо ж враховувати лише додаткові капіталовкладення безпосередньо в теплоутилізацію, термін окупності дійсно скорочується до 3-4 років, як було зазначено вище.
Отже, утилізація теплоти витяжного повітря з проміжним теплоносієм справді є маловитратним та швидкоокупним заходом і заслуговує на найширше застосування в умовах ринкової економіки.
- О.Д. Самарін. Про нормування теплового захисту будівель. Журнал "С.О.К.", №6/2004.
- О.Я. Кокорін. Сучасні системи кондиціювання повітря. - М.: «Фізматліт», 2003.
- В.Г. Гагарін. Про недостатню обґрунтованість підвищених вимог до теплозахисту зовнішніх стін будівель. (Зміни №3 СНіП II-3-79). Зб. доп. 3-й конф. РНТОС 23-25 квітня 1998 р.
- О.Д. Самарін. Економічно доцільна ефективність теплоутилізаторів із проміжним теплоносієм. Монтажні та спеціальні роботи у будівництві, №1/2003.
- СНиП 23-01-99 * «Будівельна кліматологія». - М: ГУП ЦПП, 2004.
У системі кондиціювання повітря теплоту повітря, що видаляється з приміщень, можна утилізувати двома способами:
· Застосовуючи схеми з рециркуляцією повітря;
· Встановлюючи утилізатори теплоти.
Останній спосіб, як правило, застосовують у прямоточних схемах систем кондиціювання повітря. Однак використання утилізаторів теплоти виключається і в схемах з рециркуляцією повітря.
У сучасних системахвентиляції та кондиціювання повітря застосовується найрізноманітніше обладнання: нагрівачі, зволожувачі, різні видифільтрів, регульовані решітки та багато іншого. Все це необхідно для досягнення необхідних параметрів повітря, підтримки або створення комфортних умов роботи в приміщенні. На обслуговування всього цього обладнання потрібно чимало енергії. Ефективним рішенням заощадження енергії у системах вентиляції стають теплоутилізатори. Основний принцип їх роботи - нагрівання потоку повітря, що подається в приміщення, з використанням теплоти потоку, що видаляється з приміщення. При використанні теплоутилізатора потрібна менша потужність калорифера на підігрів припливного повітря, тим самим зменшується кількість енергії, необхідне його роботи.
Утилізація теплоти в будинках з кондиціюванням повітря може бути виконана за допомогою утилізації теплоти вентиляційних викидів. Утилізація скидної теплотидля нагрівання свіжого повітря (або охолодження свіжого повітря, що надходить скидним повітрям після системи кондиціювання влітку) є найпростішою формою утилізації. При цьому можна відзначити чотири типи систем утилізації, про які вже згадувалося: регенератори, що обертаються; теплообмінники з проміжним теплоносієм; прості повітряні теплообмінники; трубчасті теплообмінники. Регенератор, що обертається, в системі кондиціонування повітря може підвищувати температуру припливного повітря взимку на 15 °С, а влітку він може знижувати температуру повітря, що надходить на 4-8 °С (6.3). Як і в інших системах утилізації, за винятком теплообмінника з проміжним теплоносієм, регенератор, що обертається, може функціонувати тільки в тому випадку, якщо витяжний і всмоктуючий канали прилягають один до одного в якійсь точці системи.
Теплообмінник з проміжним теплоносієм менш ефективний, ніж регенератор, що обертається. У представленій системі вода циркулює через два теплообмінні змійовики, і так як застосовується насос, то два змійовики можуть бути розташовані на деякій відстані один від одного. І в цьому теплообміннику, і в регенераторі, що обертається, є рухомі частини (насос і електродвигун наводяться в рух і це відрізняє їх від повітряного і трубчастого теплообмінників. Одним з недоліків регенератора є те, що в каналах може відбуватися забруднення. Бруд може осаджуватися на колесі, яке потім переносить його у всмоктуючий канал, у більшості коліс в даний час передбачено продування, яке зводить перенесення забруднень до мінімуму.
Простий повітряний теплообмінник являє собою стаціонарний пристрій для теплообміну між відпрацьованим і поступаючим потоками повітря, що проходять через нього протитечією. Цей теплообмінник нагадує сталеву прямокутну коробку з відкритими кінцями, розділену на безліч вузьких каналів типу камер. По каналах, що чергуються, йде відпрацьоване і свіже повітря, і теплота передається від одного потоку повітря до іншого просто через стінки каналів. Перенесення забруднень у теплообміннику не відбувається, і оскільки значна площа поверхні укладена в компактному просторі досягається відносно висока ефективність. Теплообмінник з тепловою трубою можна розглядати як логічний розвиток конструкції вищеописаного теплообмінника, в якому два потоки повітря камери залишаються абсолютно роздільними, пов'язаними пучком ребристих теплових труб, які переносять теплоту від одного каналу до іншого. Хоча стінка труби може розглядатися як додатковий термічний опір, ефективність теплопередачі всередині самої труби, в якій відбувається цикл випаровування-конденсації настільки велика, що в цих теплообмінниках можна утилізувати до 70% скидної теплоти. Одна з основних переваг цих теплообмінників у порівнянні з теплообмінником з проміжним теплоносієм і регенератором, що обертається - їх надійність. Вихід з ладу кількох труб лише трохи знизить ефективність роботи теплообмінника, але не зупинить повністю систему утилізації.
При всій різноманітності конструктивних рішень утилізаторів тепла вторинних енергоресурсів у кожному з них є такі елементи:
· Середовище - джерело теплової енергії;
· Середовище-споживач теплової енергії;
· Теплоприймач-теплообмінник, що сприймає тепло від джерела;
· Теплопередавач-теплообмінник, що передає теплову енергію споживачеві;
· Робоча речовина, яка транспортує теплову енергію від джерела до споживача.
У регенеративних і повітроповітряних (воздухожидкостних) рекуперативних теплоутилізаторах робочою речовиною є теплообмінні середовища.
Приклади застосування.
1. Підігрів повітря в системах повітряного опалення.
Калорифери призначені для швидкого нагрівання повітря за допомогою водяного теплоносія та рівномірного його розподілу за допомогою вентилятора та направляючих жалюзі. Це гарне рішення для будівництва та виробничих цехів, де потрібне швидке нагрівання та підтримання комфортної температуритільки в робочий час (у цей же час, як правило, працюють і печі).
2. Нагрів води у системі гарячого водопостачання.
Застосування теплоутилізаторів дозволяє згладити піки споживання енергії, оскільки максимальне споживання води посідає початок і поклала край зміни.
3. Підігрів води у системі опалення.
Закрита система
Теплоносій циркулює по замкнутому контуру. Таким чином, немає ризику його забруднення.
Відкрита система. Теплоносій нагрівається гарячим газом, а потім віддає тепло споживачеві.
4. Підігрів дутьового повітря, що йде на горіння. Дозволяє скоротити споживання палива на 10%-15%.
Підраховано, що основним резервом економії палива при роботі пальників для котлів, печей і сушарок є утилізація теплоти газів, що відходять шляхом нагрівання повітрям палива, що спалюється. Рекуперація тепла відпрацьованих газів велике значенняв технологічних процесахоскільки тепло, повернене в піч або котел у вигляді підігрітого дутьового повітря, дозволяє скоротити споживання паливного природного газу до 30%.
5. Підігрів палива, що йде на горіння з використанням теплообмінників "рідина - рідина". (Приклад – підігрів мазуту до 100˚–120˚ С.)
6. Підігрів технологічної рідини з використанням теплообмінників "рідина - рідина". (Приклад – підігрів гальванічного розчину.)
Таким чином, теплоутилізатор – це:
Вирішення проблеми енергоефективності виробництва;
Нормалізація екологічної обстановки;
Наявність комфортних умов на вашому виробництві – тепла, гарячої водиу адміністративно-побутових приміщеннях;
Зменшення витрат за енергоресурси.
Малюнок 1.
Структура енергоспоживання та потенціалу енергозбереження у житлових будинках: 1 – трансмісійні тепловтрати; 2 – витрати теплоти на вентиляцію; 3 – витрати теплоти на гаряче водопостачання; 4– енергозбереження
Список використаної литературы.
1. Караджі В. Г., Московко Ю. Г. Деякі особливості ефективного використання вентиляційно-опалювального обладнання. Керівництво – М., 2004
2. Єрьомкін А.І, Бизєєв В.В. Економіка енергопостачання в системах опалення, венталіції та кондиціювання повітря. Видавництво Асоціації будівельних вузів М., 2008.
3. Сканаві А. В., Махов. Л. М. Опалення. Видавництво АСВ М., 2008
Головним призначенням витяжної вентиляції є усунення відпрацьованого повітря з приміщення, що обслуговується. Витяжна вентиляція, як правило, працює в комплексі з припливною, яка, своєю чергою, відповідає за подачу чистого повітря.
Для того щоб у приміщенні був сприятливий та здоровий мікроклімат, потрібно скласти грамотний проект системи повітрообміну, виконати відповідний розрахунок та зробити монтаж необхідних агрегатів за всіма правилами. Плануючи, потрібно пам'ятати про те, що від неї залежить стан усієї будівлі та здоров'я людей, які в ній знаходяться.
Найменші помилки призводять до того, що вентиляція перестає справлятися зі своєю функцією так, як потрібно, у кімнатах з'являється грибок, обробка та будматеріали руйнуються, а люди починають хворіти. Тому важливість правильного розрахунку вентиляції не можна недооцінювати в жодному разі.
Головні параметри витяжної вентиляції
Залежно від того, які функції виконує вентиляційна система, існуючі установки прийнято ділити на:
- Витяжні. Необхідні для забору відпрацьованого повітря та його відведення з приміщення.
- Припливні. Забезпечують подачу свіжого повітря з вулиці.
- Припливно-витяжні. Одночасно видаляють старе затхле повітря і подають нове до кімнати.
Витяжні установки переважно використовуються на виробництві, офісах, складських та інших подібних приміщеннях. Недоліком витяжної вентиляції є те, що без одночасного влаштування припливної системи вона працюватиме дуже погано.
Якщо з приміщення витягуватиметься більше повітря, ніж надходить, утворюються протяги. Тому припливно-витяжна система є найефективнішою. Вона забезпечує максимально комфортні умови і у житлових приміщеннях, і у приміщеннях промислового та робочого типу.
Сучасні системи комплектуються різними додатковими пристроями, які очищають повітря, нагрівають або охолоджують його, зволожують і поширюють рівномірно по приміщеннях. Старе повітря без будь-яких труднощів виводиться через витяжку.
Перш ніж приступати до облаштування вентиляційної системи, потрібно з усією серйозністю підійти до її розрахунку. Безпосередньо розрахунок вентиляції спрямовано визначення основних параметрів основних вузлів системи. Лише визначивши найбільш відповідні характеристики, ви можете зробити таку вентиляцію, яка повною мірою виконуватиме всі поставлені перед нею завдання.
Під час розрахунку вентиляції визначаються такі параметри, як:
- Витрата.
- Робочий тиск.
- Потужність калориферу.
- Площа перерізу повітроводів.
За бажанням можна додатково виконати розрахунок витрати електроенергії на роботу та обслуговування системи.
Повернутись до змісту
Покрокова інструкція щодо визначення продуктивності системи
Розрахунок вентиляції починається з визначення її головного параметра – продуктивності. Розмірна одиниця продуктивності вентиляції - м / год. Для того, щоб розрахунок витрати повітря був виконаний правильно, вам потрібно знати таку інформацію:
- Висоту приміщень та їх площу.
- Головне призначення кожної кімнати.
- Середня кількість осіб, які будуть одночасно перебувати в кімнаті.
Щоб зробити розрахунок, знадобляться такі пристрої:
- Рулетка для вимірювання.
- Папір та олівець для записів.
- Калькулятор для обчислень.
Щоб здійснити розрахунок, потрібно дізнатися про такий параметр, як кратність обміну повітря за одиницю часу. Це значення встановлюється СНиПом відповідно до типу приміщення. Для житлових, промислових та адміністративних приміщеньпараметр буде різнитися. Також потрібно враховувати такі моменти, як кількість опалювальних приладів та їх потужність, середня кількість людей.
Для приміщень побутового призначення кратність повітрообміну, що використовується в процесі розрахунку, становить 1. При виконанні розрахунку вентиляції для адміністративних приміщень використовуйте значення повітрообміну 2-3 — залежно від конкретних умов. Безпосередньо кратність обміну повітря свідчить про те, що, наприклад, у побутовому приміщенні повітря буде повністю оновлюватися 1 разів у 1 годину, чого більш ніж достатньо здебільшого.
Розрахунок продуктивності вимагає наявності таких даних, як величина обміну повітря за кратністю та кількістю людей. Необхідно буде взяти найбільше значення і, вже відштовхуючись від нього, підібрати потрібну потужність витяжної вентиляції. Розрахунок кратності повітрообміну виконується за простою формулою. Достатньо помножити площу приміщення на висоту стелі та значення кратності (1 для побутових, 2 для адміністративних тощо).
Щоб здійснити розрахунок обміну повітря за кількістю людей, проводиться множення кількості повітря, яке споживає 1 особа, на кількість людей у приміщенні. Що стосується обсягу споживаного повітря, то в середньому при мінімальній фізичній активності 1 людина споживає 20 м3/год, при середній активності цей показник піднімається до 40 м3/год, а при високій становить вже 60 м3/год.
Щоб було зрозуміліше, можна навести приклад розрахунку для звичайної спальні, що має площу 14 м². У спальні знаходиться 2 особи. Стеля має висоту 2,5 м. Цілком стандартні умови для простої міської квартири. У першому випадку розрахунок покаже, що обмін повітря дорівнює 14х2, 5х1 = 35 м / год. При виконанні розрахунку за другою схемою ви побачите, що він дорівнює вже 2х20 = 40 м / год. Потрібно, як зазначалося, брати більше значення. Тому саме в даному прикладірозрахунок виконуватиметься за кількістю людей.
За цими ж формулами розраховується витрата кисню всім інших приміщень. На завершення залишиться скласти всі значення, отримати загальну продуктивність та вибрати вентиляційне обладнання на підставі цих даних.
Стандартні значення продуктивності систем вентиляції становлять:
- Від 100 до 500 м3/год для звичайних житлових квартир.
- Від 1000 до 2000 м3/год для приватних будинків.
- Від 1000 до 10000 м3/год для приміщень промислового призначення.
Повернутись до змісту
Визначення потужності повітронагрівача
Щоб розрахунок вентиляційної системи був виконаний відповідно до всіх правил, необхідно обов'язково враховувати потужність повітронагрівача. Це робиться в тому випадку, якщо в комплексі з витяжною вентиляцієюбуде організовано припливне. Встановлюється калорифер для того, щоб повітря, що надходить з вулиці, підігрівалося і надходило в кімнату вже теплим. Актуально у холодну погоду.
Розрахунок потужності повітронагрівача визначається з урахуванням такого значення, як витрата повітря, необхідна температура на виході та мінімальна температура повітря, що надходить. Останні 2 значення затверджено в СНиП. Відповідно до цього нормативного документа температура повітря на виході калориферу повинна становити не менше 18°. Мінімальну температуру зовнішнього повітря слід уточнювати відповідно до регіону проживання.
До складу сучасних вентиляційних систем включаються регулятори продуктивності. Такі пристрої створені спеціально для того, щоб можна було знижувати швидкість циркуляції повітря. У холодну пору це дозволить зменшити кількість енергії, що споживається повітронагрівачем.
Для визначення температури, яку пристрій зможе нагріти повітря, використовується нескладна формула. Відповідно до неї, потрібно взяти значення потужності агрегату, розділити його на витрату повітря, а потім помножити отримане значення на 2,98.
Наприклад, якщо витрата повітря на об'єкті становить 200 м³/год, а калорифер має потужність, рівну 3 кВт, то, підставивши ці значення наведену формулу, ви отримаєте, що прилад нагріє повітря максимум на 44 °. Тобто якщо в зимовий часна вулиці буде -20 °, то обраний повітронагрівач зможе підігріти кисень до 44-20 = 24 °.
Повернутись до змісту
Робочий тиск та переріз повітроводу
Розрахунок вентиляції передбачає обов'язкове визначення таких параметрів, як робочий тиск та переріз повітроводів. Ефективна та повноцінна система включає до свого складу розподільники повітря, повітропроводи та фасонні вироби. При визначенні робочого тиску слід враховувати такі показники:
- Форма вентиляційних труб та їх перетин.
- Параметри вентилятора.
- Число переходів.
Розрахунок відповідного діаметра можна виконувати з використанням наступних співвідношень:
- Для будівлі житлового типу на 1 м простору буде достатньо труби з площею перерізу 5,4 см².
- Для приватних гаражів - труба перетином 17,6 см на 1 м площі.
З перетином труби безпосередньо пов'язаний такий параметр, як швидкість повітряного потоку: здебільшого підбирають швидкість у межах 2,4-4,2 м/с.
Таким чином, виконуючи розрахунок вентиляції, чи то витяжна, припливна чи припливно-витяжна система, потрібно враховувати низку найважливіших параметрів. Від правильності цього етапу залежить ефективність усієї системи, тому будьте уважні та терплячі. За бажання можна додатково визначити витрату електроенергії на роботу системи, що влаштовується.
Частина 1. Теплоутилізуючі пристрої
Використання тепла відпрацьованих газів
технологічних печей
Технологічні печі є найбільшими споживачами енергії на нафтопереробних та нафтохімічних підприємствах, у металургії, а також у багатьох інших галузях промисловості. На НПЗ у них спалюється 3 – 4 % від усієї нафти, що переробляється.
Середня температурадимових газів на виході з печі, як правило, перевищує 400 °С. Кількість теплоти, що відноситься з димовими газами, становить 25 –30 % від усієї теплоти, що виділяється при згорянні палива. Тому утилізація тепла димових газів, що йдуть, технологічних печей набуває виключно великого значення.
При температурі відпрацьованих газів вище 500 °С слід застосовувати котли-утилізатори – КУ.
При температурі димових газів менше 500 ° С рекомендується застосовувати повітропідігрівачі - ВП.
Найбільший економічний ефект досягається за наявності двоагрегатної установки, що складається з КУ та ВП (у КУ гази охолоджуються до 400 °С і надходять у повітропідігрівач на подальше охолодження) – частіше застосовується на нафтохімічних підприємствах при високій температурідимових газів.
Котли-утилізатори.
У КУ теплота димових газів використовується для отримання водяної пари.ККД печі підвищується на 10-15.
Котли-утилізатори можуть виконуватися вбудованими в конвекційну камеру печі або виносними.
Виносні котли утилізатори поділяються на два типи:
1) казани газотрубного типу;
2) казани пакетно-конвективного типу.
Вибір необхідного типу здійснюється в залежності від необхідного тиску пари, що отримується. Перші використовують при виробленні пари щодо низького тиску – 14 – 16 атм., другі – для вироблення пари тиском до 40 атм. (проте вони розраховані на початкову температуру димових газів близько 850 ° С).
Тиск пари, що виробляється, необхідно вибирати з урахуванням того, чи споживається вся пара на самій установці або є надлишок, який необхідно виводити в загальнозаводську мережу. В останньому випадку тиск пари в барабані котла необхідно приймати відповідно до тиску пари в загальнозаводській мережі для того, щоб виводити надлишок пари в мережу і уникати неекономічного дроселювання при виведенні її в мережу низького тиску.
Котли-утилізатори газотрубного типу конструктивно нагадують теплообмінники труба в трубі. Димові гази пропускаються через внутрішню трубу, а водяна пара виробляється у міжтрубному просторі. Декілька таких пристроїв розташовується паралельно.
Котли-утилізатори пакетно-конвективного типу мають більше складну конструкцію. Принципова схема роботи КУ цього наведено на рис. 5.4.
Тут використовується природна циркуляціяводи та представлена найбільш повна конфігурація КУ з економайзером та пароперегрівачем.
Принципова схема роботи котла-утилізатора
пакетно-конвективного типу
Хімочищена вода (ХОВ) надходить у колону-деаератор видалення розчинених у ній газів (переважно кисню і діоксиду вуглецю). Вода стікає по тарілках вниз, а назустріч їй протитечією пропускається не велика кількістьводяної пари. Вода нагрівається пором до 97 - 99 ° С і за рахунок зниження розчинності газів з підвищенням температури основна їх частина виділяється і відводиться зверху деаератора в атмосферу. Пара, віддаючи своє тепло воді, конденсується. Деаерована вода знизу колони забирається насосом і нагнітається їм необхідний тиск. Вода пропускається через змійовик економайзера, в якому підігрівається майже до температури кипіння води при заданому тиску, і надходить у барабан (паросепаратор). Вода в паросепараторі має температуру, що дорівнює температурі кипіння води при заданому тиску. Через змійовики вироблення пари вода циркулює за рахунок різниці щільностей (природна циркуляція). У цих змійовиках частина води випаровується, і парорідинна суміш повертається в барабан. Насичена водяна пара відокремлюється від рідкої фази і відводиться зверху барабана в змійовик пароперегрівача. У пароперегрівачі насичена пара перегрівається до потрібної температури та відводиться споживачеві. Частина отриманої пари використовується для деаерації поживної води.
Надійність та економічність роботи КУ значною мірою залежить від правильної організації водного режиму. При неправильній експлуатації інтенсивно утворюється накип, протікає корозія поверхонь нагріву, відбувається забруднення пари.
Накип - це щільні відкладення, що утворюються при нагріванні та випаровуванні води. Вода містить гідрокарбонати, сульфати та інші солі кальцію та магнію (солі жорсткості), які при нагріванні перетворюються на бікарбонати і випадають в осад. Накип, що має на кілька порядків меншу, ніж метал, теплопровідність, призводить до зниження коефіцієнта теплопередачі. За рахунок цього знижується потужність теплового потоку через поверхню теплообміну і, природно, знижується ефективність роботи КУ (зменшується кількість пари, що виробляється). Температура димових газів, що відводяться з КУ, зростає. Крім того, відбувається перегрів змійовиків та їх пошкодження внаслідок зниження несучої здатності сталі.
Для попередження утворення накипу як живильну воду використовують попередньо хімочищену воду (можна брати на ТЕС). Крім цього проводиться безперервне та періодичне продування системи (видалення частини води). Продувка попереджає зростання концентрації солей у системі (вода постійно випаровується, а солі, що містяться в ній – ні, тому концентрація солей зростає). Безперервне продування котла зазвичай становить 3 – 5 % і залежить від якості поживної води (не повинна перевищувати 10 %, оскільки з продувкою пов'язана втрата тепла). При експлуатації КУ високого тиску, що працюють із примусовою циркуляцією води, додатково застосовують внутрішньокотлове фосфатування. При цьому катіони кальцію і магнію, що входять до складу утворюють накип сульфатів, зв'язуються з фосфатними аніонами, утворюючи сполуки малорозчинні у воді і випадають у товщі водяного об'єму котла, у вигляді шламу, що легко видаляється при продуванні.
Розчинені в поживній воді кисень та вуглекислий газ викликають корозію внутрішніх стінок котла, причому швидкість корозії зростає з підвищенням тиску та температури. Для видалення газів із води застосовують термічну деаерацію.Також мірою захисту проти корозії є підтримка такої швидкості в трубах, при якій бульбашки повітря не можуть утримуватися на поверхні (вище 0,3 м/с).
У зв'язку з підвищенням гідравлічного опору газового тракту та зниженням сили природної тяги виникає необхідність встановлення димососа (штучна тяга). При цьому температура димових газів не повинна перевищувати 250 °С, щоб уникнути руйнування цього апарату. Але що нижча температура відведених димових газів, то потужніший необхідно мати димосос (зростає споживання електроенергії).
Термін окупності КЗ зазвичай не перевищує одного року.
Повітропідігрівачі. Використовуються для підігріву повітря, що подається у піч на спалювання палива. Підігрів повітря дозволяє знизити витрату палива в піч (ККД підвищується на 10 - 15%).
Температура повітря після повітропідігрівача може досягати 300 – 350 °С. Це сприяє покращенню процесу горіння, підвищенню повноти згоряння палива, що є дуже важливою перевагою при використанні рідких високов'язких палив.
Також перевагами повітропідігрівачів у порівнянні з КУ є простота їхньої конструкції, безпека експлуатації, відсутність необхідності встановлювати. додаткове обладнання(Деаератори, насоси, теплообмінники і т. д.). Проте повітропідігрівачі при діючому співвідношенні цін на паливо і на водяну пару виявляються менш економічними, ніж КУ (ціна на пар у нас дуже висока – у 6 разів вища за 1 ГДж). Тому вибирати спосіб утилізації тепла димових газів потрібно, виходячи з конкретної ситуації на цій установці, підприємстві і т.д.
Застосовуються повітропідігрівачі двох типів: 1) рекуперативні(Передача тепла через стінку); 2) регенеративні(Акумулювання тепла).
Частина 2. Утилізація тепла вентиляційних викидів
На опалення та вентиляцію виробничих та комунально-побутових будівель та споруд витрачається велика кількість теплоти. Для окремих галузей промисловості (переважно легка промисловість) ці витрати досягають 70 - 80% і більше від загальної потреби в тепловій енергії. На більшості підприємств та організацій теплота повітря, що видаляється від систем вентиляції та кондиціювання не використовується.
Взагалі вентиляція використовується дуже широко. Системи вентиляції споруджуються у квартирах, громадських закладах (школах, лікарнях, спортклубах, басейнах, ресторанах), виробничих приміщеннях тощо. Для різних цілей можуть застосовуватися різні типивентиляційних систем. Зазвичай, якщо об'єм повітря, яке має замінятися в приміщенні в одиницю часу (м 3 /год), невеликий, то застосовується природна вентиляція. Такі системи реалізовані у кожній квартирі та більшості громадських установ та організацій. При цьому використовується явище конвекції - нагріте повітря (має знижену щільність) йде через вентиляційні отвори і відводиться в атмосферу, а на його місце через нещільності у вікнах, дверях і т. д., підсмоктується свіже холодне (вищої щільності) повітря з вулиці . При цьому неминучі втрати тепла, так як на підігрів холодного повітря, що поступає в приміщення, необхідна додаткова витрата теплоносія. Тому застосування навіть найсучасніших теплоізоляційних конструкцій та матеріалів під час будівництва не може повністю усунути теплові втрати. У наших квартирах 25 – 30 % теплових втрат пов'язано саме з роботою вентиляції, у всіх інших випадках ця величина набагато вища.
Системи примусової (штучної) вентиляціїзастосовуються за потреби інтенсивного обміну великих обсягів повітря, що зазвичай пов'язані з попередженням зростання концентрації небезпечних речовин (шкідливих, токсичних, пожежонебезпечних, мають неприємний запах) у приміщенні. Примусова вентиляція реалізується у виробничих приміщеннях, на складах, у сховищах с/г продуктів тощо.
Використовуютьсясистеми примусової вентиляції трьох типів:
Припливна системаскладається з повітродувки, що нагнітає свіже повітря в приміщення, припливного повітроводу та системи рівномірного розподілу повітря в обсязі приміщення. Надлишковий обсяг повітря при цьому витісняється через нещільність у вікнах, дверях і т.д.
Витяжна системаскладається з повітродувки, що відкачує повітря з приміщення в атмосферу, витяжного повітроводу та системи для рівномірного відведення повітря з об'єму приміщення. Свіже повітря в цьому випадку підсмоктується в приміщення крізь різні нещільності або спеціальні підводні системи.
Комбіновані системиє суміщені припливно-витяжні системи вентиляції. Використовуються, як правило, при необхідності інтенсивного обміну повітря у великих приміщеннях; при цьому споживання тепла на підігрів свіжого повітря максимально.
Застосування систем природної вентиляції та окремих систем витяжної та припливної вентиляції не дозволяє використовувати тепло повітря, що відводиться для підігріву свіжого повітря, що надходить у приміщення. При експлуатації комбінованих систем існує можливість утилізації тепла вентиляційних викидів для часткового підігріву припливного повітря і зниження споживання теплової енергії. Залежно від різниці температур повітря у приміщенні та на вулиці витрата тепла на підігрів свіжого повітря може бути знижена на 40 – 60 %. Підігрів може здійснюватися в регенеративних та рекуперативних теплообмінниках. Перші краще, оскільки мають менші габарити, металомісткість і гідравлічний опір, мають більшу ефективність і тривалий термін служби (20 - 25 років).
Повітропроводи підводяться до теплообмінних апаратів, і тепло передається безпосередньо від повітря до повітря через стінку, що розділяє, або насадку, що акумулює. Але в деяких випадках існує необхідність рознесення припливного і витяжного повітроводів на значну відстань. У такому разі може бути реалізована схема теплообміну з проміжним циркулюючим теплоносієм. Приклад роботи такої системи при температурі в приміщенні 25 ° С та температурі навколишнього середовища – 20 ° С показаний на рис. 5.5.
Схема теплообміну з проміжним циркулюючим теплоносієм:
1 – витяжний повітропровід; 2 – припливний повітропровід; 3,4 - оребрені
трубчасті змійовики; 5 – трубопроводи циркуляції проміжного теплоносія
(як проміжний теплоносій у таких системах зазвичай використовуються концентровані водні розчини солей – розсоли); 6 – насос; 7 – змійовик для
додаткового підігріву свіжого повітря водяною парою або гарячою водою
Система працює в такий спосіб. Тепле повітря (+ 25 °С) з приміщення виводиться по витяжному повітроводу 1 через камеру, в якій встановлений оребрений змійовик 3 . Повітря омиває зовнішню поверхню змійовика і передає тепло холодному проміжному теплоносія (розсолу), що протікає всередині змійовика. Повітря охолоджується до 0 ° С і викидається в атмосферу, а підігрітий до 15 ° С розсіл трубопроводами циркуляції 5 надходить у камеру підігріву свіжого повітря на припливному повітроводі 2 . Тут проміжний теплоносій віддає тепло свіжому повітрі, підігріваючи його від – 20 до + 5 °С. Сам проміжний теплоносій при цьому охолоджується від + 15 до - 10 °С. Охолоджений розсіл надходить на прийом насоса і знову повертається до системи на рециркуляцію.
Свіже припливне повітря, підігріте до + 5 °С, може відразу вводитися в приміщення і підігріватись до необхідної температури (+ 25 °С) за допомогою звичайних радіаторів опалення, а може підігріватися безпосередньо у вентиляційній системі. Для цього на припливному повітроводі встановлюється додаткова секція, в якій розміщується оребрений змійовик. Усередині трубок протікає гарячий теплоносій (теплофікаційна вода або водяна пара), а повітря омиває зовнішню поверхню змійовика і нагрівається до + 25 ° С, після чого тепле свіже повітря розподіляється в об'ємі приміщення.
Застосування такого способу має низку переваг. По-перше, внаслідок високої швидкості повітря в секції підігріву значно (у кілька разів) підвищується коефіцієнт теплопередачі в порівнянні зі звичайними радіаторами опалення. Це призводить до суттєвого зниження загальної металоємності системи опалення – зниження капітальних витрат. По-друге, приміщення не захаращується радіаторами опалення. По-третє, досягається рівномірний розподіл температур повітря обсягом приміщення. А при використанні радіаторів опалення у великих приміщеннях важко забезпечити рівномірне прогрівання повітря. У локальних областях повітря може мати температуру суттєво вище або нижче за норму.
Єдиний недолік – дещо підвищується гідравлічний опір повітряного тракту та витрата електроенергії на привід повітродувки. Але переваги настільки значні і очевидні, що попередній підігрів повітря безпосередньо у вентиляційній системі можна рекомендувати в переважній більшості випадків.
Для того, щоб забезпечити можливість утилізації тепла у разі використання систем припливної або витяжний системвентиляції окремо, необхідно організувати централізоване відповідно відведення або підведення повітря через спеціально змонтовані димарі. При цьому необхідно усунути всі щілини та нещільності, щоб виключити некерований видування, або підсмоктування повітря.
Системи теплообміну між повітрям і свіжим, що видаляється з приміщення, можна використовувати не тільки для підігріву припливного повітря в холодну пору року, але і для охолодження його влітку, якщо приміщення (офіс) обладнане кондиціонерами. Охолодження до температур нижче за температуру навколишнього середовища завжди пов'язане з високими витратами енергії (електроенергії). Тому знизити витрату електроенергії на підтримку комфортної температури в приміщенні в жарку пору року можна попереднім охолодженням свіжого повітря, що відводиться холодним повітрям.
Теплові ВЕР.
До теплових ВЕР відноситься фізична теплота газів котельних установок і промислових печей, основної або проміжної продукції, інших відходів основного виробництва, а також теплота робочих тіл, пари і гарячої води, що відпрацювали в технологічних і енергетичних агрегатах. Для утилізації теплових ВЕР використовують теплообмінники, утилізатори або теплові агенти.Рекуперація теплоти відпрацьованих технологічних потоків в теплообмінниках може проходити через поверхню, що їх розділяє, або при безпосередньому контакті. Теплові ВЕР можуть надходити у вигляді концентрованих потоків теплоти або у вигляді теплоти, що розсіюється в навколишнє середовище. У промисловості концентровані потоки становлять 41%, а тепло, що розсіюється, – 59%. Концентровані потоки включають теплоту димових газів печей і котлів, що йдуть, стічних водтехнологічних установок та житлово-комунального сектору. Теплові ВЕР поділяються на високотемпературні (з температурою носія вище 500 ° С), середньотемпературні (при температурах від 150 до 500 ° С) та низькотемпературні (при температурах нижче 150 ° С). При використанні установок, систем, апаратів невеликої потужності потоки теплоти, що відводяться від них, складають невелику величину і розосереджені в просторі, що ускладнює їхню утилізацію через низьку рентабельність.
лекція
з навчальної дисципліни "Тепло-масообмінне обладнання підприємств"
(До навчального плану 200__г)
Заняття №26. Теплообмінники – утилізатори. Конструкції, принцип дії
Розробив: к.т.н., доцент Костильова О.Є.
Обговорено на засіданні кафедри
протокол №_____
від "_____" ___________2008 р.
Казань – 2008 р.
Заняття №26. Теплообмінники – утилізатори. Конструкції, принцип дії
Навчальні цілі:
1. Вивчити конструкції та принцип різних теплообмінників утилізаторів
Вид заняття:лекція
Час проведення: 2 години
Місце проведення: ауд. ________
Література:
1. Електронні ресурси Internet.
Навчально-матеріальне забезпечення:
Плакати, що ілюструють навчальний матеріал.
Структура лекції та розрахунок часу:
Одним із джерел вторинних енергоресурсів у будівлі є теплова енергіяповітря, яке видаляється в атмосферу. Витрата теплової енергії на підігрів повітря, що надходить, становить 40...80% теплоспоживання, більша її частина може бути зекономлена у разі застосування так званих теплообмінників-утилізаторів.
Існують різні типи теплообмінників-утилізаторів.
Рекуперативні пластинчасті теплообмінники виконуються у вигляді пакета пластин, встановлених таким чином, що вони утворюють два суміжні канали, по одному з яких рухається повітря, що видаляється, а по іншому - припливне. При виготовленні пластинчастих теплообмінниківтакої конструкції з великою продуктивністю повітрям виникають значні технологічні труднощі, тому розроблені конструкції кожухотрубних теплообмінників-утилізаторів ТКТ, що являють собою пучок труб, розташованих у шаховому порядку і укладених у кожух. Повітря, що видаляється, рухається в міжтрубному просторі, зовнішній - всередині трубок. Рух потоків перехресний.
Мал. 1 Теплообмінники-утилізатори:
а- Пластичастий утилізатор; б- утилізатор ТКТ; в- обертовий; г- Рекуперативний;
1 – корпус; 2 – припливне повітря; 3 – ротор; 4 - сектор продувної; 5 – витяжне повітря; 6 – привід.
З метою запобігання зледеніння теплообмінники забезпечені додатковою лінією по ходу зовнішнього повітря, через яку при температурі стінок трубного пучка нижче критичної (-20°С) перепускається частина холодного зовнішнього повітря.
Установки утилізації тепла витяжного повітря з проміжним теплоносієм можуть застосовуватися в системах механічної припливно-витяжної вентиляції, а також в системах кондиціювання повітря. Установка складається з розташованого в припливному та витяжному каналах повітронагрівача, з'єднаного замкнутим циркуляційним контуром, заповненим проміжним носієм. Циркуляція теплоносія здійснюється за допомогою насосів. Повітря, що видаляється, охолоджуючись в повітронагрівачі витяжного каналу, передає тепло проміжному теплоносія, що нагріває припливне повітря. При охолодженні витяжного повітря нижче температури точки росина частині теплообмінної поверхні повітронагрівачів витяжного каналу відбувається конденсація водяної пари, що призводить до можливості утворення криги при негативних початкових температурах припливного повітря.
Установки утилізації тепла з проміжним теплоносієм можуть працювати або в режимі, що допускає утворення льоду на теплообмінній поверхні витяжного повітронагрівача протягом доби при подальшому відключенні та відтаванні, або, якщо відключення установки неприпустимо, при застосуванні одного з наступних заходів щодо захисту повітронагрівача витяжного каналу :
- попереднього нагрівуприпливного повітря до позитивної температури;
- створення байпасу теплоносієм або припливним повітрям;
- збільшення витрати теплоносія у циркуляційному контурі;
- підігріву проміжного теплоносія.
Вибір типу регенеративного теплообмінника проводять в залежності від розрахункових параметрів повітря, що видаляється і припливу, і вологовиділень всередині приміщення. Регенеративні теплообмінники можуть встановлюватися в будинках різного призначення в системах механічної припливно-витяжної вентиляції, повітряного опалення та кондиціювання повітря. Установка регенеративного теплообмінника має забезпечувати протиточний рух повітряних потоків.
Систему вентиляції та кондиціювання повітря з регенеративним теплообмінником необхідно оснастити засобами контролю та автоматичного регулювання, які повинні забезпечувати режими роботи з періодичним відтаванням інею або запобіганням інеутворенню, а також підтримувати необхідні параметри припливного повітря. Для попередження інеосвіти по припливному повітрі:
- влаштовують обвідний канал;
- попередньо підігрівають припливне повітря;
- змінюють частоту обертання насадки регенератора.
У системах з позитивними початковими температурами повітря при утилізації тепла немає небезпеки замерзання конденсату на поверхні теплообмінника у витяжному каналі. У системах з негативними початковими температурами повітря припливу необхідно застосовувати схеми утилізації, що забезпечують захист від обмерзання поверхні повітронагрівачів у витяжному каналі.
| 2. РОБОТА ТЕПЛООБМІННИКА – УТИЛІЗАТОРА У СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦІЇ І КОНДИЦІОНУВАННЯ ПОВІТРЯ |
Теплообмінники-утилізатори можуть бути використані в системах вентиляції та кондиціювання повітря для утилізації теплоти витяжного повітря, що видаляється з приміщення.
Потоки припливного і витяжного повітря підводять через відповідні вхідні патрубки перехресноточні канали теплообмінного блоку, виконаного, наприклад, у вигляді пакета алюмінієвих пластин. При русі потоків каналами відбувається передача теплоти через стінки від більш теплого витяжного повітря до більш холодного, припливного. Потім ці потоки виводять із теплообмінника через відповідні вихідні патрубки.
У міру проходження через теплообмінник температура повітря припливу знижується. При низькій температурі зовнішнього повітря вона може досягти температури точки роси, що веде до випадання крапельної вологи (конденсату) на поверхні, що обмежують канали теплообмінника. При негативній температурі цих поверхонь конденсат перетворюється на іній чи лід, що природно порушує роботу теплообмінника. Для запобігання утворенню інею або льоду або їх видалення в процесі роботи даного теплообмінника вимірюють температуру в самому холодному куті теплообмінника або (як варіант) різницю тиску каналу витяжного повітря до і після теплообмінного блоку. При досягненні граничного, заздалегідь заданого значення вимірюваним параметром теплообмінний блок повертається на 180" навколо своєї центральної осі. Таким чином забезпечується зниження аеродинамічного опору, витрат часу на запобігання утворенню інею або його видалення та використання при цьому всієї теплообмінної поверхні.
Завдання полягає в зниженні аеродинамічного опору потоку припливного повітря, використання процесу теплообміну всієї поверхні теплообмінника при проведенні процесу запобігання утворення інею або його видалення, а також зменшення витрат часу на проведення зазначеного процесу.
Досягнення зазначеного технічного результату сприяє те, що параметром, яким судять про можливість утворення або наявність інею на поверхні холодної зони теплообмінника, служить або температура його поверхні в самому холодному куті, або різниця тисків в каналі витяжного повітря до і після теплообмінного блоку.
Запобігання утворенню інею за допомогою нагрівання поверхні, що підводиться в канали з їх вихідної сторони за допомогою повороту теплообмінника на кут 180 про поток витяжного повітря (при досягненні вимірюваним параметром граничного значення) забезпечує постійний аеродинамічний опір потоку припливного повітря, а також використання для теплообміну всієї поверхні теплообмінника протягом всього часу його роботи.
Використання теплообмінника-утилізатора дає помітну економію коштів на опалення приміщень та знижує втрати тепла, що невідворотно існують при вентиляції та кондиціонуванні. А за рахунок принципово нового підходу до запобігання утворенню конденсату з подальшою появою інею або льоду, їх повному видаленню значно підвищується ефективність роботи даного утилізатора, що вигідно відрізняє його від інших засобів утилізації тепла витяжного повітря.
| 3. ТЕПЛООБМІННИКИ-УТИЛІЗАТОРИ З ГОРЕБЕННИХ ТРУБ |
