Приточна и смукателна вентилационна система с възстановяване на топлината от отработения въздух. Технико-икономическа оптимизация на оползотворяване на топлината на отработения въздух във вентилационни и климатични системи Структура и време на лекцията

В Северна Европа и Скандинавия вентилационните системи за многоетажни жилищни сгради с отопление на подавания въздух с помощта на топлина, отстранена с помощта на топлообменници, станаха широко разпространени. Топлообменниците във вентилационните системи са разработени през 70-те години по време на енергийната криза.

Към днешна дата топлообменниците са намерили широко приложение: – рекуперативен тип на базата на пластинчати топлообменници въздух-въздух (фиг. 41); – регенеративна с въртяща се топлообменна дюза (фиг. 42); – с междинен охладител с топлообменници течност-въздух (фиг. 43).

Според техния дизайн топлообменниците в многоетажни жилищни сгради могат да бъдат централни за всички сгради или група от апартаменти и индивидуални, апартамент по апартамент.

ориз. 42. Топлообменник с въртяща се топлообменна дюза

ориз. 41. Рекуперативен топлообменник (рекуператор на топлина за вентилационен въздух)

При сходни тегловни и габаритни показатели регенеративните топлообменници имат най-висока енергийна ефективност (80-95%), следвани от рекуперативните топлообменници (до 65%), а на последно място са топлообменниците с междинен охладител (45-55%) ).

Поради конструктивните си характеристики топлообменниците с междинна охлаждаща течност не са много подходящи за индивидуална вентилация на апартаменти и затова на практика се използват за централни системи.

ориз. 43. Устройство за оползотворяване на топлината на вентилационния въздух с междинен охладител: 1 – устройство за захранваща вентилация; 2 – смукателна вентилация; 3 – топлообменник; 4 – циркулационна помпа; 5 – филтър; 6 – рекуператор на топлина

Регенеративните топлообменници имат значителен недостатък - вероятността от смесване на определена част от отработения въздух с подавания въздух в тялото на устройството, което от своя страна може да доведе до пренасяне на неприятни миризми и патогенни бактерии. Обемът на течащия въздух в съвременните устройства е намален до част от процента, но въпреки това повечето експерти препоръчват ограничаване на обхвата им на приложение до един апартамент, вила или една стая в обществени сгради.

Рекуперативните топлообменници по правило включват два вентилатора (захранващ и изпускателен), пластинчат топлообменник и филтри (фиг. 41). В съвременните конструкции два водни или електрически нагревателя са вградени в топлообменника. Единият се използва за защита на изпускателния тракт на топлообменника от замръзване, вторият е за загряване на температурата на подавания въздух до предварително определена стойност.

Тези системи, в сравнение с традиционните, имат редица предимства, които включват значителни икономии на топлинна енергия, изразходвана за отопление на вентилационния въздух - от 50 до 90%, в зависимост от вида на използвания топлообменник; както и високо ниво на въздушно-топлинен комфорт, дължащ се на аеродинамичната стабилност на вентилационната система и баланса на дебита на подавания и отработения въздух.

При инсталиране на рекуперативни топлообменници апартамент по апартамент се появява следното: – възможност за гъвкаво регулиране на въздушно-топлинния режим в зависимост от режима на работа на апартамента, включително използване на рециркулиран въздух; – възможността за защита от градски и външен шум (при използване на запечатани полупрозрачни огради); – възможност за пречистване на подавания въздух чрез високоефективни филтри.

Реализирането на тези предимства е свързано с решаването на редица проблеми: – необходимо е да се осигурят подходящи пространствено-планировъчни решения за апартамента и да се отдели място за поставяне на топлообменници и допълнителни въздуховоди; – трябва да се осигури защита срещу замръзване на топлообменниците при ниски външни температури (-10 °C и по-ниски); – съоръженията за изхвърляне на отпадъци трябва да бъдат нискошумни и при необходимост оборудвани с допълнителни шумопотискащи устройства; – необходимо е да се осигури квалифицирана техническа поддръжка на топлообменниците (смяна или почистване на филтри, измиване на топлообменника).

Общо повече от 20 компании произвеждат различни модификации на топлоутилизатори на отработения въздух. В допълнение, производството на енергоспестяващо оборудване започва в местни предприятия.

Нивото на звукова мощност е дадено без въздуховодната мрежа, без шумозаглушители за открито разположен топлообменник.

Широкото използване на механични вентилационни системи в жилищни многоетажни сгради с възстановяване на топлината от отработения въздух е възпрепятствано от редица фактори: – практически липсва материален стимул за енергоспестяване сред потребителите - собственици на апартаменти; – инвеститорите-разработчици не се интересуват от допълнителни разходи за инженерно оборудване в къщи от икономична и бизнес класа, вярвайки, че качеството на вентилацията е вторичен показател при определяне на пазарната стойност на жилищата; – „обезсърчава” необходимостта от поддръжка на механична вентилация; – населението не е достатъчно информирано за критериите за въздушно-топлинен комфорт на жилище, влиянието му върху здравето и работоспособността.

В същото време се наблюдава положителна тенденция към преодоляване на отбелязаните проблеми, като както инвеститорите, така и купувачите на апартаменти започват да се интересуват от съвременни технически решения за вентилационни системи.

Нека сравним ефективността на традиционната вентилация и новите технически решения по отношение на жилищните многоетажни сгради от масово строителство.

За условията на Москва се предлагат три варианта за организиране на вентилация в жилищни 17-етажни сгради от серия P-44:
А. Вентилация по стандартен проект (естествен канал за изпускане от кухнята, банята и тоалетната и приток поради инфилтрация и от
затваряне на прозорци).
B. Механична изпускателна, централна вентилационна система с монтаж на захранващи и изпускателни вентили за постоянен въздушен поток в апартаментите.
B. Механична система за захранване и смукателна вентилация с възстановяване на топлината от отработения въздух в рекуперативни топлообменници.

Сравнението е извършено по три критерия: – качество на въздуха; – консумация на топлинна енергия във вентилационни системи; – акустичен режим.

За условията на Москва, според метеорологичните наблюдения, са приети следните климатични условия.

При изчисленията са използвани следните стойности на съпротивление на топлопреминаване: – стени - 3,2 m2 °C/W; – прозорци – 0,62 m2 °C/W; – покрития - 4,04 m2 °C/W.

Отоплителна система с традиционни конвектори с параметри на охлаждащата течност 95/70 °C.

Във всеки вход на етажа има по два двустайни, един едностаен и един тристаен апартамент. Всеки апартамент разполага с кухня с електрическа печка, баня и тоалетна.

Аспираторът се произвежда в съответствие със стандартите: – от кухнята - 60 m3/h; – от банята - 25 m3/h; – от тоалетна - 25 m3/h.

За анализа се приема, че при вариант А, поради вентилация чрез отваряне на гредите на прозорците, средният дневен обем на притока съответства на обема на отработените газове от апартамента.

ориз. 44. Рекуператор с монтаж на въздухонагреватели в апартаментите на експерименталната сграда: 1 – вентилатор за отвеждане на въздуха; 2 – вентилатор за подаване на въздух; 3 – пластинчат топлообменник; 4 – електрически нагревател; 5 – топлообменен нагревател; 6 – филтър за външен въздух (клас EU5); 7 – филтър за отработен въздух (клас EU5); 8 – датчик против замръзване на топлообменника; 9, 10 – автоматично нулиране на термичната защита; 11, 12 – ръчно нулиране на термичната защита; 13 – датчик за температура на подавания въздух

При вариант Б постоянният въздухообмен се осигурява от работата на централен смукателен вентилатор, свързан към всеки от апартаментите чрез мрежа от въздуховоди. Постоянството на обмена на въздух се осигурява от използването на вентили за подаване на постоянен поток, монтирани в крилата на прозореца, и саморегулиращи се изпускателни вентили в кухнята, банята и тоалетната.

При вариант B се използва механична система за захранване и смукателна вентилация за възстановяване на топлината на отработения въздух за загряване на подавания въздух в пластинчат топлообменник. При сравняване се приема и условието за постоянен въздухообмен.

Според критерия за качество на въздуха вариант А е значително по-нисък от варианти Б и В. Вентилацията се извършва периодично за време, произволно избрано от обитателите, т.е. субективно и следователно не винаги ефективно. През зимата вентилацията е свързана с необходимостта жителите да напуснат вентилираното помещение. Опитите за регулиране на отвора на транеца за постоянна вентилация най-често водят до нестабилност на вентилацията, течения и температурен дискомфорт. При периодично проветряване качеството на въздуха се влошава след затваряне на прозорците и жителите прекарват по-голямата част от времето си в среда със замърсен въздух (фиг. 45).

ориз. 45. Промени във въздухообмена и концентрацията на вредни вещества при периодично проветряване на помещения:
1 - обмен на въздух;
2 - концентрация на вредни вещества;
3 - стандартно ниво на концентрация на вредни вещества

За кухненската част е предвиден специален режим на вентилация. При готвене се включва аспиратор, оборудван с многоскоростен вентилатор с висока производителност. Въздушната производителност на съвременните надплочни чадъри достига 600-1000 m3/h, което многократно надвишава изчислената скорост на въздухообмен в апартамента. За отстраняване на въздуха от аспираторите над плочата, като правило, са предвидени отделни въздуховоди, които не са свързани към общата вентилационна система от кухнята. Компенсиращ приточен въздушен поток се осигурява от захранващ вентил в стената, който се отваря по време на работа на чадъра. Общият извод за сравнените варианти може да се направи, както следва: най-голяма ефективност по отношение на въздушно-топлинен комфорт и икономия на топлинна енергия има вариант Б с рекуперация на топлината на отработения въздух; За нормализиране на акустичните условия са необходими допълнителни шумозащитни мерки за вентилаторната инсталация.

Постоянно работещата вентилация на апартаменти с вградени в крилото на прозорците или външните стени приточни вентили (вариант Б) при ниски външни температури може да доведе до топлинен дискомфорт, свързан с неравномерно разпределение на температурата и скоростта на въздуха в помещенията. Въпреки че се препоръчва поставянето на захранващи вентили над или зад отоплителните уреди, експертите в Западна Европа ограничават ефективния обхват на такива вентилационни системи до зони с външна температура на въздуха най-малко -10 ° C. Най-голям интерес представлява вентилационният вариант B, т.е. механична приточно-смукателна вентилация с възстановяване на топлината от отработения въздух в рекуперативни топлообменници. Според тази система е проектирана и изградена експерименталната система.

Експерименталната сграда се състои от четири секции; общият брой на апартаментите е 264. Под сградата има паркинг-гараж за 94 автомобила. На 1 етаж са разположени спомагателни нежилищни помещения, горните два етажа са предназначени за спортен и фитнес център. Жилищните апартаменти са разположени от 2 до 16 етаж. В отворените апартаменти от 60 до 200 м2 обща площ, в допълнение към жилищните помещения, има кухня, баня с тоалетна, перално помещение, тоалетна за гости, складови помещения и остъклени лоджии. Сградата е построена по индивидуален проект (архитект П. П. Пахомов). Конструктивните решения на сградата са монолит с ефективна изолация и тухлена облицовка. Концепцията за енергоспестяващи решения за сградата е разработена под ръководството на председателя на Асоциацията на инженерите по отопление, вентилация, климатизация, топлоснабдяване и сградна топлофизика, проф. Ю. Табунщиков, архитектурното студио „Архитекти- XXI век”, OJSC TsNIIPROMZDANIY, LLC NPO TERMEK "

Проектът предоставя цялостно решение, в което са функционално обвързани енергоспестяващи архитектурни и планови решения, ефективни сградни обвивки и инженерни системи от ново поколение.

Строителните конструкции са с високо ниво на топлозащита. По този начин съпротивлението на топлопреминаване на стените е 3,33 m2 °C/W, металопластмасовите прозорци с двоен стъклопакет са 0,61 m2*°C/W, горните покрития са 4,78 m2 °C/W, лоджиите са остъклени със слънцезащита. защитно тонирано стъкло.

Параметрите на вътрешния въздух за студения период се приемат както следва: – жилищни помещения - 20 °C; – кухня - 18 °C; – баня - 25 °C; – тоалетна - 18 °C.

Сградата е проектирана с хоризонтална апартаментна отоплителна инсталация с периметрова тръбна инсталация в целия апартамент. Металопластични тръби с топлоизолация в защитно гофриране са вградени в подготовката на „подовата настилка“. За цялата сграда с обща площ от около 44 хиляди м2, отоплителната система на жилищната част има само четири двойки щрангове (захранване и връщане) според броя на секциите. На всеки етаж в асансьорната зала към щранговете са свързани разпределителни колектори към апартаментите. Колекторите са оборудвани с арматура, баланс вентили и апартаментни топломери.

В сградата е проектирана и внедрена поапартаментна регулируема приточно-смукателна вентилационна система с възстановяване на топлината от отработения въздух.

Компактен захранващ и изпускателен агрегат с пластинчат топлообменник е разположен в окачения таван на тоалетната за гости до кухнята.

Подаваният въздух се поема през топлоизолиран въздуховод и отвор във външната стена към кухненската лоджия. Отработеният въздух се отвежда от кухненската част. Отработените газове от тоалетните и банята не се рекуперират, тъй като към момента на одобрение на проекта стандартите забраняват комбинирането на аспиратори за кухня, баня и тоалетна в един апартамент в една вентилационна мрежа. Понастоящем, съгласно „Технически препоръки за организиране на обмен на въздух в апартаменти на многоетажна жилищна сграда“, това ограничение е отменено.

В условията на апартаменти с отворен план, комбинирането на три или четири зони с общ хоризонтален изпускателен въздуховод изисква специални архитектурни и планови решения и инсталиране на хоризонтална мрежа от въздуховоди в апартамента, което е трудно за изпълнение поради конструктивни причини.

През отоплителния период 2003-2004 г. са извършени предварителни изпитания на апартаментната вентилационна система с оползотворяване на топлината от отработения въздух в 3-стаен апартамент на 12 етаж. Общата площ на апартамента е 125 м2. Тестовете са проведени в апартамент без довършителни работи, без вътрешни прегради и врати. Избраните резултати от теста са дадени в табл. 22. Температурата на външния въздух 4 варира от +4,1 до -4,5 °C с предимно облачно време. Стайната температура tB се поддържа от отоплителна система на апартамент със стоманени радиатори, оборудвани с термостатични вентили в диапазона от 22,8 до 23,7 °C. По време на тестовете относителната влажност на въздуха f беше променена от 25 на 45% с помощта на овлажнители на въздуха.

В апартамента е монтиран рекуперативен топлообменник с максимален дебит на приточен въздух Lnp = 430 m3/h. Обемът на отстранения въздух, b'igutl, беше приблизително 60-70% от подавания въздух, което се дължи на това, че устройството е конфигурирано да използва само част от отстранения въздух.
Устройството е оборудвано с въздушни филтри за захранващи и изпускателни пътища и два електрически нагревателя. Първият нагревател с номинална мощност 0,6 kW е предназначен да предпазва изпускателния тракт от замръзване на кондензат, който се изхвърля в канализационната система през специална дренажна тръба през водно уплътнение. Вторият нагревател с мощност 1,5 kW е проектиран да загрява подавания въздух tw до предварително определена комфортна стойност.

ориз. 46. ​​​​План на апартамент с вентилационна система: 1 - захранващ и изпускателен агрегат с топлообменник; 2 – въздухозаборник от лоджията; 3 – кухненски аспиратор; 4 – аспиратор от тоалетна за гости; 5 – качулка от съблекалнята; 6 - екстрактор от банята; 7 - таван перфориран разпределител на въздуха

За по-лесно инсталиране е и електрически.

По време на теста бяха направени измервания на температурата и влажността на външния, вътрешния и отработения въздух, дебита на подавания и отработения въздух, потреблението на топлина на апартаментната отоплителна система Qm според топломера и потреблението на електроенергия.

Топлообменникът е оборудван със система за автоматизация с контролер и контролен панел. Системата за автоматизация осигурява включване на първия нагревател, когато температурата на стената на топлообменника достигне под +1 °C, вторият нагревател може да се включва и изключва, като се осигурява постоянна зададена температура на подавания въздух, която беше по време на изпитването в диапазон от 15 до 18,3 °C. Системата за управление на вентилатора ви позволява да изберете три режима на фиксиран въздушен поток, съответстващи на скорост на обмен на въздух от 0,48 до 1,15 1/h.

Контролът и настройката на температурата и въздушния поток се извършва от дистанционен жичен контролен панел.

Тестовете показаха стабилна работа на вентилационната система на апартамента и енергийна ефективност при възстановяване на топлината от отработения въздух.

Струва си да се отбележат редица характеристики при провеждането на изследвания, които не могат да бъдат пренебрегнати при оценката на въздушно-топлинните условия на апартамент.

1. В новите сгради пресният бетон и хоросан отделят значително количество влага в помещенията. Периодът, през който влагата в строителните конструкции достига равновесно състояние, достига 1,5-2 години. Така, в резултат на тестове, приблизително шест месеца след запълване на монолита и полагане на замазката, съдържанието на влага във вътрешния въздух при наличие на вентилация е 4-4,5 g/kg сух въздух, докато съдържанието на влага във външния въздух не надвишава 1-1,5 g/kg сух въздух.

Според нашите оценки, в монолитна сграда, за да се приведат конструкциите в равновесно състояние на влага, е необходимо да се асимилират до 200 kg влага на квадратен метър. метър подова площ. Количеството топлина, необходимо за изпаряване на тази влага в началния период е 10-15 W/m2, а през тестовия период - 5-7 W/m2, което представлява значителна част от топлинния баланс на апартамента през студения период на годината. Безразсъдно е да не се вземе предвид този фактор при внедряването на отопление и вентилация, особено при монолитно жилищно строителство.

2. По време на тестовете не са регистрирани така наречените вътрешни битови топлинни емисии, чийто размер в стандартите се предлага да бъде 10 W/m2.
Изглежда, че този показател трябва да се диференцира в зависимост от площта на апартамента на жител.

В големи апартаменти (повече от 100 m2) с площ на човек от 30-50 m2 вероятната стойност на този показател трябва да намалее до 5-8 W/m2. В противен случай проектната топлинна мощност на отоплителните и вентилационните системи на сградите може да бъде подценена с 10-30%.

По-препоръчително е обаче по време на строителството, особено на сгради с монолитни конструкции, които отделят много влага в помещенията, преди предаване на сградите и особено преди нанасяне в тях, те да се изсушават с мощни електрически нагреватели, с които разполага строители. За съжаление такова сушене не е извършено преди тестването.

Както беше отбелязано, въпросната експериментална сграда е проектирана и построена така, че да бъде енергийно ефективна. Въз основа на резултатите от тестовете, коригирани за прогнозираното топлоотдаване на домакинствата и топлината на изпаряване на влагата в строителните конструкции, специфичните топлоенергийни характеристики на 3-стаен апартамент бяха изчислени на 1 m2 площ при поддържане на температура от 20°C в апартамента.

Резултатите от изчислението показаха, че след като апартаментите са завършени и сградата е заета, специфичната изчислена годишна консумация на топлина за отопление и вентилация се намалява почти наполовина от 132 на 70 kWh/(m2 година), а с използването на оползотворяване на топлина до 44 kWh/(m2 година).

По-нататъшната експлоатация на сградата ще даде възможност да се проверят предположенията, направени в предварителните изчисления.

Изследването на експерименталната система трябва да обхваща всички фактори, характеризиращи нейната работа, включително психологическата нагласа на жителите, използващи устройства, които са нови за тях.

Електрическото отопление на въздуха в експерименталната система не е икономически оправдано в сравнение с използването на топлина от топлофикационната система, към която е свързана сградата за тази цел. Това решение е взето за удобство на експеримента, по-специално за измервания по отношение на консумацията на топлина. Въпреки това, според авторите, с течение на времето човечеството ще започне да преминава към пълно електро- и топлоснабдяване на жилищните градски сгради. Следователно, експериментално изследване на система, в която вентилацията на апартамента работи с помощта на електрически нагреватели за въздух, е от интерес за бъдещето.

ЛЕКЦИЯ

по учебна дисциплина "Топло- и масообменно оборудване на предприятия"

(за учебна програма 200__г)

Урок № 26. Топлообменници - топлообменници. Конструкции, принцип на действие

Разработено от: д-р, доцент Е. Е. Костилева

Обсъдено на заседание на катедра

протокол № _____

от "_____" ___________2008г

Казан - 2008г

Урок No26. Топлообменниците са топлообменници. Конструкции, принцип на действие

Цели на обучението:

1. Проучете дизайна и принципите на различните топлообменници за отпадъчни продукти

Тип урок:лекция

време: 2 часа

Място на провеждане: стая ________

Литература:

1. Електронни ресурси на Интернет.

Образователна и материална подкрепа:

Плакати, илюстриращи образователни материали.

Структура и време на лекцията:

Един от източниците на вторични енергийни ресурси в сградата е топлинната енергия на въздуха, отстранен в атмосферата. Консумацията на топлинна енергия за отопление на входящия въздух е 40...80% от потреблението на топлина, по-голямата част от която може да бъде спестена чрез използване на така наречените отпадъчни топлообменници.

Има различни видове топлообменници за възстановяване на топлината.

Рекуперативните пластинчати топлообменници се изработват под формата на пакет от пластини, монтирани по такъв начин, че образуват два съседни канала, през единия от които се движи отработеният въздух, а през другия - подаващият външен въздух. При производството на пластинчати топлообменници от този дизайн с висок въздушен капацитет възникват значителни технологични трудности, поради което са разработени конструкции на кожухотръбни топлообменници TKT, които представляват сноп от тръби, подредени в шахматна дъска и затворени в обвивка. Отстраненият въздух се движи в междутръбното пространство, външният въздух се движи вътре в тръбите. Движението на потоците е напречно.

ориз. 1 Топлообменници:
А- рециклатор на плочи; b- TKT рециклатор; V- въртящи се; Ж- възстановителен;
1 - тяло; 2 - захранващ въздух; 3 - ротор; 4 - сектор за издухване; 5 - отработен въздух; 6 - задвижване.

За да се предпазят от обледеняване, топлообменниците са оборудвани с допълнителен тръбопровод по течението на външния въздух, през който се байпасира част от студения външен въздух, когато температурата на стените на тръбния сноп е под критичната (-20° В).

Устройствата за оползотворяване на топлината на отработения въздух с междинен охладител могат да се използват в механични захранващи и изпускателни вентилационни системи, както и в климатични системи. Инсталацията се състои от въздухонагревател, разположен в захранващите и изпускателните канали, свързани чрез затворена циркулационна верига, пълна с междинна среда. Охлаждащата течност циркулира през помпи. Отработеният въздух, охлаждащ се в нагревателя на изпускателния канал, предава топлина на междинния охладител, който загрява подавания въздух. Когато отработеният въздух се охлади под температурата точка на оросяванеВърху част от топлообменната повърхност на въздухонагревателите на изходящите канали се получава кондензация на водни пари, което води до възможност за образуване на лед при отрицателни начални температури на подавания въздух.

Инсталациите за рекуперация на топлина с междинна охлаждаща течност могат да работят или в режим, който позволява образуването на лед върху топлообменната повърхност на нагревателя на отработения въздух през деня с последващо изключване и размразяване, или, ако спирането на инсталацията е неприемливо, когато се използва една от следните мерки за защита на въздушния нагревател на изходящия канал от образуване на лед:

• предварително загряване на подавания въздух до положителна температура;
• създаване на байпас за охлаждаща течност или захранващ въздух;
• увеличаване на потока на охлаждащата течност в циркулационния кръг;
• загряване на междинната охлаждаща течност.

Изборът на типа регенеративен топлообменник се извършва в зависимост от изчислените параметри на отработения и подавания въздух и отделянето на влага в помещението. Регенеративните топлообменници могат да се монтират в сгради за различни цели в механична захранваща и смукателна вентилация, въздушно отопление и климатични системи. Инсталирането на регенеративен топлообменник трябва да осигури противоточно движение на въздушните потоци.

Системата за вентилация и климатизация с регенеративен топлообменник трябва да бъде оборудвана със средства за управление и автоматично управление, които трябва да осигуряват режими на работа с периодично размразяване на замръзване или предотвратяване на образуването на замръзване, както и да поддържат необходимите параметри на подавания въздух. За да предотвратите образуването на скреж в подавания въздух:

• подредете байпасен канал;
• предварително загрейте подавания въздух;
• променете скоростта на въртене на дюзата на регенератора.

При системи с положителни начални температури на подавания въздух по време на възстановяването на топлината няма опасност от замръзване на кондензат върху повърхността на топлообменника в изпускателния канал. В системи с отрицателни начални температури на подавания въздух е необходимо да се използват схеми за възстановяване, които осигуряват защита срещу замръзване на повърхността на въздухонагревателите в изпускателния канал.

2. РАБОТА НА ТОПЛООБМЕННИКА – РЕКУПЕРАЦИЯ В ВЕНТИЛАЦИОННИ И КЛИМАТИЧНИ СИСТЕМИ

Топлообменниците за възстановяване на топлината могат да се използват във вентилационни и климатични системи за възстановяване на топлината на отработения въздух, отстранен от помещението.

Потоците захранващ и отработен въздух се подават през съответните входни тръби в каналите на напречния поток на топлообменния блок, направени например под формата на пакет от алуминиеви плочи. Когато потоците се движат през каналите, топлината се пренася през стените от по-топлия отработен въздух към по-студения захранващ въздух. След това тези потоци се отстраняват от топлообменника през съответните изходящи тръби.

Когато преминава през топлообменника, температурата на подавания въздух намалява. При ниски температури на външния въздух може да достигне температурата на точката на оросяване, което води до утаяване на капки влага (конденз) върху повърхностите, ограничаващи каналите на топлообменника. При отрицателни температури на тези повърхности кондензатът се превръща в скреж или лед, което естествено нарушава работата на топлообменника. За да предотвратите образуването на скреж или лед или отстраняването им по време на работа на този топлообменник, измерете температурата в най-студения ъгъл на топлообменника или (по избор) разликата в налягането в канала за отработен въздух преди и след топлообменника. Когато се достигне граничната, предварително определена стойност на измерения параметър, топлообменният блок се завърта на 180" около централната си ос. Това гарантира намаляване на аеродинамичното съпротивление, времето, изразходвано за предотвратяване на образуването на скреж или отстраняването му, и използване на цялата топлина обменна повърхност.

Целта е да се намали аеродинамичното съпротивление на потока захранващ въздух, да се използва цялата повърхност на топлообменника за процеса на топлообмен при извършване на процеса на предотвратяване на образуването на скреж или отстраняването му, както и намаляване на времето, прекарано при извършването на този процес.

Постигането на този технически резултат се улеснява от факта, че параметърът, по който се преценява възможността за образуване или наличие на скреж върху повърхността на студената зона на топлообменника, е или температурата на повърхността му в най-студения ъгъл, или разликата в налягането в канала за отработен въздух преди и след топлообменника.

Предотвратяването на образуването на скреж чрез нагряване на повърхността, подадена към каналите от изходната им страна чрез завъртане на топлообменника под ъгъл от 180 o с изходящия въздушен поток (когато измереният параметър достигне граничната стойност) осигурява постоянно аеродинамично съпротивление на подаването въздушен поток, както и използването на цялата повърхност на топлообменника за топлообмен през цялото време на неговата работа.

Използването на отработен топлообменник осигурява значителни спестявания на разходите за отопление на помещенията и намалява топлинните загуби, които неизбежно съществуват при вентилация и климатизация. И благодарение на принципно нов подход за предотвратяване на образуването на конденз с последваща поява на скреж или лед и пълното им отстраняване, ефективността на работа на този топлообменник е значително повишена, което го отличава от другите средства за възстановяване на топлината на отработения въздух.

3. ТОПЛООБМЕННИЦИ ОТ РЕБРИТЕ ТРЪБИ

Основната цел на смукателната вентилация е да отстрани отработения въздух от обслужваните помещения. Изпускателната вентилация, като правило, работи заедно с захранващата вентилация, която от своя страна е отговорна за доставянето на чист въздух.

За да имате благоприятен и здравословен микроклимат в помещението, трябва да изготвите компетентен проект на системата за обмен на въздух, да извършите съответните изчисления и да инсталирате необходимите единици според всички правила. Когато планирате, трябва да запомните, че състоянието на цялата сграда и здравето на хората, които са в нея, зависят от това.

Най-малките грешки водят до факта, че вентилацията престава да се справя с функцията си както трябва, в стаите се появяват гъбички, довършителните и строителните материали се унищожават и хората започват да се разболяват. Следователно значението на правилното изчисляване на вентилацията в никакъв случай не трябва да се подценява.

Основни параметри на смукателната вентилация

В зависимост от това какви функции изпълнява вентилационната система, съществуващите инсталации обикновено се разделят на:

1. Ауспух. Необходим за всмукване на отработения въздух и отстраняването му от помещението.
2. Вход. Осигурява свеж, чист въздух от улицата.
3. Захранване и изпускане. В същото време старият мухлясал въздух се отстранява и в помещението се вкарва нов въздух.

Изпускателните агрегати се използват главно в производствени, офиси, складове и други подобни помещения. Недостатъкът на смукателната вентилация е, че без едновременна инсталация на захранваща система, тя ще работи много зле.

Ако от помещението се изтегля повече въздух, отколкото се подава, ще се образуват течения. Следователно захранващата и изпускателната система е най-ефективна. Осигурява най-комфортните условия както в жилищни помещения, така и в промишлени и работни зони.

Съвременните системи са оборудвани с различни допълнителни устройства, които пречистват въздуха, загряват или охлаждат, овлажняват и разпределят равномерно в помещенията. Старият въздух се отстранява през капака без никакви затруднения.

Преди да започнете да организирате вентилационна система, трябва да подходите с цялата сериозност към процеса на нейното изчисляване. Самото изчисляване на вентилацията е насочено към определяне на основните параметри на основните компоненти на системата. Само чрез определяне на най-подходящите характеристики можете да направите вентилация, която напълно ще изпълни всичките си задачи.

По време на изчисляването на вентилацията се определят следните параметри:

1. Консумация.
2. Работно налягане.
3. Мощност на нагревателя.
4. Площ на напречното сечение на въздуховодите.

Ако желаете, можете допълнително да изчислите консумацията на енергия за работа и поддръжка на системата.

Връщане към съдържанието

Инструкции стъпка по стъпка за определяне на производителността на системата

Изчисляването на вентилацията започва с определяне на нейния основен параметър - производителност. Размерната единица за вентилационна производителност е m³/h. За да се извърши правилно изчисляването на въздушния поток, трябва да знаете следната информация:

1. Височината на помещенията и тяхната площ.
2. Основната цел на всяка стая.
3. Средният брой хора, които ще бъдат в стаята по едно и също време.

За да направите изчислението, ще ви трябва следното оборудване:

1. Ролетка за измервания.
2. Хартия и молив за бележки.
3. Калкулатор за изчисления.

За да извършите изчислението, трябва да разберете такъв параметър като скоростта на обмен на въздух за единица време. Тази стойност се определя от SNiP в съответствие с вида на помещението. За жилищни, промишлени и административни помещения параметърът ще варира. Също така трябва да вземете предвид точки като броя на отоплителните уреди и тяхната мощност, средния брой хора.

За битови помещения коефициентът на обмен на въздух, използван в процеса на изчисление, е 1. При изчисляване на вентилацията за административни помещения използвайте стойност на обмен на въздух 2-3, в зависимост от конкретните условия. Честотата на обмен на въздух директно показва, че например в домашно помещение въздухът ще се обновява напълно веднъж на всеки 1 час, което в повечето случаи е повече от достатъчно.

Изчисляването на производителността изисква наличието на данни като количеството обмен на въздух по множество и броя на хората. Ще бъде необходимо да вземете най-голямата стойност и, като започнете от нея, изберете подходящата мощност на изпускателната вентилация. Скоростта на обмен на въздух се изчислява по проста формула. Достатъчно е да умножите площта на помещението по височината на тавана и стойността на кратността (1 за домашни, 2 за административни и т.н.).

За да изчислите обмена на въздух според броя на хората, умножете количеството въздух, консумирано от 1 човек, по броя на хората в стаята. Що се отнася до обема на консумирания въздух, средно при минимална физическа активност 1 човек консумира 20 m³/h, при средна активност тази цифра нараства до 40 m³/h, а при висока активност вече е 60 m³/h.

За да стане по-ясно, можем да дадем пример за изчисление за обикновена спалня с площ от 14 m². В спалнята има 2 души. Таванът е с височина 2,5 м Съвсем стандартни условия за обикновен градски апартамент. В първия случай изчислението ще покаже, че обменът на въздух е 14x2,5x1=35 m³/h. Когато извършвате изчислението по втората схема, ще видите, че вече е равно на 2x20 = 40 m³/h. Необходимо е, както вече беше отбелязано, да се вземе по-голяма стойност. Следователно, конкретно в този пример, изчислението ще се извърши въз основа на броя на хората.

По същите формули се изчислява консумацията на кислород за всички останали помещения. В заключение, остава само да се сумират всички стойности, да се получи общата производителност и да се избере вентилационно оборудване въз основа на тези данни.

Стандартните стойности на ефективността на вентилационните системи са:

1. От 100 до 500 m³/h за обикновени жилищни апартаменти.
2. От 1000 до 2000 m³/h за частни къщи.
3. От 1000 до 10000 m³/h за промишлени помещения.

Връщане към съдържанието

Определяне на мощността на въздухонагревателя

За да се извърши изчисляването на вентилационната система в съответствие с всички правила, е необходимо да се вземе предвид мощността на въздушния нагревател. Това се прави, ако захранващата вентилация е организирана в комбинация с изпускателна вентилация. Инсталиран е нагревател, така че въздухът, идващ от улицата, да се нагрява и да влиза в стаята вече топъл. Актуално в студено време.

Изчисляването на мощността на въздушния нагревател се определя, като се вземат предвид такива стойности като въздушен поток, необходимата температура на изхода и минималната температура на входящия въздух. Последните 2 стойности са одобрени в SNiP. В съответствие с този нормативен документ температурата на въздуха на изхода на нагревателя трябва да бъде най-малко 18 °. Минималната температура на външния въздух трябва да се определи в съответствие с региона на пребиваване.

Съвременните вентилационни системи включват регулатори на производителността. Такива устройства са проектирани специално за намаляване на скоростта на циркулация на въздуха. При студено време това ще намали количеството енергия, консумирано от въздушния нагревател.

За да се определи температурата, до която устройството може да загрее въздуха, се използва проста формула. Според него трябва да вземете стойността на мощността на устройството, да я разделите на въздушния поток и след това да умножите получената стойност по 2,98.

Например, ако въздушният поток в съоръжението е 200 m³/h, а нагревателят е с мощност 3 kW, тогава като замените тези стойности в горната формула, ще получите, че устройството ще загрее въздуха с максимум 44°. Тоест, ако през зимата навън е -20°, то избраният въздухонагревател ще може да загрее кислорода до 44-20 = 24°.

Връщане към съдържанието

Работно налягане и напречно сечение на канала

Изчисляването на вентилацията включва задължително определяне на параметри като работно налягане и напречно сечение на въздуховодите. Една ефективна и цялостна система включва въздухоразпределители, въздуховоди и фитинги. При определяне на работното налягане трябва да се вземат предвид следните показатели:

1. Формата на вентилационните тръби и тяхното напречно сечение.
2. Параметри на вентилатора.
3. Брой преходи.

Изчисляването на подходящия диаметър може да се направи, като се използват следните зависимости:

1. За жилищна сграда тръба с напречно сечение от 5,4 cm² ще бъде достатъчна за 1 m пространство.
2. За частни гаражи - тръба с напречно сечение 17,6 cm² на 1 m² площ.

Параметър като скоростта на въздушния поток е пряко свързан с напречното сечение на тръбата: в повечето случаи скоростта се избира в рамките на 2,4-4,2 m/s.

По този начин, когато изчислявате вентилацията, независимо дали е изпускателна, захранваща или захранваща и изпускателна система, трябва да вземете предвид редица важни параметри. Ефективността на цялата система зависи от правилността на този етап, така че бъдете внимателни и търпеливи. Ако желаете, можете допълнително да определите консумацията на енергия за работата на инсталираната система.

В тази статия предлагаме да разгледаме пример за използването на модерни топлинни рекуператори (рекуператори) във вентилационни агрегати, по-специално ротационни.

Основните видове ротационни топлообменници (рекуператори), използвани във вентилационни агрегати:

а) кондензационен ротор – използва предимно чувствителна топлина. Преносът на влага възниква, ако отработеният въздух се охлади на ротора до температура под „точката на оросяване“.
б) енталпичен ротор - има хигроскопично покритие от фолио, което подпомага преноса на влага. Така се оползотворява напълно топлината.
Нека разгледаме вентилационна система, в която ще работят и двата вида рекуператор (рекуператор).

Да приемем, че обектът на изчисление е група от помещения в определена сграда, например в Сочи или Баку, ще направим изчислението само за топлия период:

Параметри на външния въздух:
температура на външния въздух през топлия период с вероятност 0,98 – 32°C;
енталпия на външния въздух през топлия сезон – 69 kJ/kg;
Параметри на вътрешния въздух:
вътрешна температура на въздуха – 21°C;
относителна влажност на въздуха в помещенията – 40-60%.

Необходимият въздушен поток за усвояване на вредни вещества в тази група помещения е 35 000 m³/h. Стаен технологичен лъч – 6800 kJ/kg.
Схемата за разпределение на въздуха в помещенията е „отдолу нагоре” с нискоскоростни въздухоразпределители. В тази връзка (няма да прилагаме изчислението, тъй като е обемно и излиза извън обхвата на статията, имаме всичко необходимо), параметрите на захранващия и отработения въздух са както следва:

1. Доставка:
температура – ​​20°C;
относителна влажност – 42%.
2. Подвижен:
температура – ​​25°C;
относителна влажност – 37%

Нека изградим процеса върху I-d диаграмата (фиг. 1).
Първо, нека обозначим точката с параметрите на вътрешния въздух (B), след което начертайте лъча на процеса през нея (обърнете внимание, че за този дизайн на диаграмите началната точка на лъча е параметрите t=0°C, d =0 g/kg, а посоката се обозначава с изчислената стойност (6800 kJ/kg), посочена на ръба, след което полученият лъч се прехвърля към параметрите на вътрешния въздух, като се поддържа ъгълът на наклон).
Сега, знаейки температурите на захранващия и изходящия въздух, ние определяме техните точки, като намираме пресечните точки на изотермите съответно с технологичния лъч. Ние изграждаме процеса от обратната страна, за да получим зададените параметри на подавания въздух, спускаме сегмента - отопление - по линията на постоянно съдържание на влага до кривата на относителна влажност φ = 95% (сегмент P-P1).
Ние избираме кондензационен ротор, който използва топлината на отстранения въздух за загряване на P-P1. Получаваме коефициент на полезно действие (изчислен по температура) на ротора от около 78% и изчисляваме температурата на изходящия въздух U1. Сега нека изберем енталпичен ротор, който работи за охлаждане на външния въздух (H), използвайки получените параметри U1.
Получаваме коефициент на полезно действие (изчислен чрез енталпия) от порядъка на 81%, параметри на обработения въздух на входа H1 и на изхода U2. Познавайки параметрите H1 и P1, можете да изберете въздушен охладител с мощност 332 500 W.

ориз. 1 – Процес на обработка на въздуха за система 1

Да изобразим схематично вентилационната инсталация с рекуператори (фиг. 2).

ориз. 2 – Схема на вентилационен агрегат с рекуператор 1

Сега, за сравнение, нека изберем друга система със същите параметри, но с различна конфигурация, а именно: ще инсталираме един кондензен ротор.

Сега (фиг. 3) отоплението на P-P1 се извършва от електрически нагревател за въздух, а кондензационният ротор ще осигури следното: ефективност около 83%, температура на обработения захранващ въздух (H1) – 26°C. Нека изберем въздушен охладител за необходимата мощност от 478-340 W.

ориз. 3 – Процес на обработка на въздуха за система 2

Трябва да се отбележи, че система 1 изисква по-малко мощност за охлаждане и в допълнение към това не изисква допълнителни разходи за енергия (в този случай променлив ток) за второ нагряване на въздуха. Нека направим сравнителна таблица:

Сравними елементи	Система 1 (с два рекуператора)	Система 2 (с един рекуператор)	Разлика
Консумация на роторния двигател	320+320 W	320 W	320 W
Необходим капацитет на охлаждане	332 500 W	478 340 W	145 840 W
Консумирана мощност за второ отопление	0 W	151 670 W	151 670 W
Консумирана мощност на двигателя на вентилатора	11+11 kW	11+11 kW	0

Да обобщим

Ясно виждаме разликите в работата на кондензационния и енталпийния ротори и свързаните с това спестявания на енергийни разходи. Заслужава обаче да се отбележи, че принципът на система 1 може да се организира само за южни, горещи градове, т.к при възстановяване на топлина през студения период, работата на енталпийния ротор не се различава много от кондензационния ротор.

Производство на вентилационни агрегати с ротационни топлообменници

Фирма Аиркат Климатехник години наред успешно разработва, проектира, произвежда и монтира климатични камери с ротационни топлообменници. Ние предлагаме модерни и нестандартни технически решения, които работят и при най-сложните алгоритми на работа и екстремни условия.

За да получите оферта за HVAC система, просто се свържете с някой от

Предистория на развитието

Топлината на въздуха, която се отвежда в атмосферата, е източник на енергоспестяване. Не е тайна, че 40...80% от разходите за топлина се изразходват за отопление на въздуха, който влиза в сградата. Следователно идеята за отопление на чист въздух с помощта на отработен въздух не е нова. Дори в Съветския съюз непрекъснато се работи за създаване на инсталации, които да направят възможно използването на топлинната енергия на отработения въздух. Но за съжаление, резултатите от тези изследвания бяха използвани само в специални проекти (промишлени, отбранителни, научни).

В чужбина причината за употребата, която определи началото на използването на такива инсталации, беше първата енергийна криза. В същото време устройствата за рециклиране на топлинната енергия на отработения въздух първоначално са предназначени за използване в многофамилни жилищни сгради и вили. Вследствие на това днес въздушното отопление се използва широко в Канада и съседните щати на САЩ. Така че в Канада системите за отопление на вода изобщо не се използват.

В Русия утилизаторите на топлина започнаха да се използват масово с началото на активното нискоетажно строителство, когато частните предприемачи започнаха да проявяват интерес към енергийно ефективно, енергоспестяващо оборудване.

Използване на електроенергия за отопление

Използването на вентилационно отоплително оборудване включва използването на електричество за отопление. Доскоро използването на ток за отопление беше забранено със закон. Това се дължи на политиката за енергоспестяване, провеждана в Съветския съюз. Много се промени след разпадането на Съветския съюз.

В момента, когато започват да се използват нови материали и се усвояват нови технологии, мнението на специалистите за допустимостта на използването на електричество за отопление започва да се променя. За това допринася въвеждането през 2000 г. на нови стандарти, които изискват подобряване на топлинната защита на жилищните сгради. Според новите стандарти нормализираните топлинни загуби през външните стени са намалени с 2,5–3,0 пъти в сравнение със стандартите от 1995 г.

В бъдеще стандартите за термична защита и енергийна ефективност ще стават все по-строги. При тези условия самото понятие за проникване на въздух ще изчезне и помещенията ще бъдат херметични. При такива условия ще се открият най-широки перспективи за използването на устройства за възстановяване на топлината.

Съществуващи видове рекуператори

Сегашната гама от устройства за възстановяване на топлината е много разнообразна. Но цялото разнообразие може да се сведе до следните видове: а) кожухотръбни и пластинчати топлообменници, включително напречен поток; б) ротационни (регенеративни); в) термопомпи с междинен работен флуид. Възможностите на повечето съвременни устройства позволяват да се рециклира и използва само 60% от топлината на отработения въздух за отопление на въздуха, подаван в помещенията. За обекти с малък обем на сградата, за да може инсталирането на рекуператор да се изплати, тази цифра трябва да бъде 90%.

Обещаващо направление за развитие на устройства за възстановяване на топлина

Ефективността на топлообменниците може да се увеличи чрез използване на метода, описан по-долу. Както е известно, топлинният капацитет на водата е най-голям в сравнение с други течности. Топлинният капацитет на въздуха е 4,5 пъти по-малък от топлинния капацитет на водата. Технологията за ултра-дисперсия на отстранения въздух във вода се основава на използването на вода. За да се увеличи скоростта на пренос на топлина от отстранения въздух, този въздух се пропуска специално през вода, създавайки мехурчета с микронни размери.

Скоростта на пренос на топлина се увеличава, тъй като мехурчета с микронни размери разрушават топлинното съпротивление на повърхностния слой вода. Прилагането на технологична технология за ултра-дисперсия на отстранения въздух във водата ще позволи използването на 90-95% от топлината на отстранения въздух. Важно е рекуператорът, изграден по определената технология, да има минимален брой части, минимални размери и да е лесен за работа.

Методи за използване на топлообменници

• Първият метод е използването на рекуперативен топлообменник. В този случай се извършва частично нагряване на подавания в помещението въздух.
• Вторият метод е оползотворяване на топлина с помощта на термопомпи.
• Третият метод е да се използва топлината на изходящия въздух за загряване на входящата вода. Системата включва големи бойлери и акумулатори за топла вода.

Актуалното състояние на нещата в Русия по разглеждания въпрос

Федерален закон № 261-FZ „За спестяване на енергия и повишаване на енергийната ефективност...“ изисква намаляване на енергоемкостта на инженерните системи на сградите. Целта е енергийната интензивност на БВП да се намали с 40% до 2020 г. спрямо нивата от 2007 г. Тази тенденция към повишаване на енергийната ефективност и подобряване на термичната защита е широко разпространена.

Постановление на правителството на Москва № 900 от 5 октомври 2010 г. „За повишаване на енергийната ефективност на жилищни, социални и обществено-бизнес сгради в град Москва...“ установи ниво на потребление на енергия, което не може да бъде постигнато без възстановяване на топлината .

Руската федерация, след като се присъедини към СТО, се ангажира да доведе цените на енергията за вътрешните потребители до нивото на световните цени. В целия свят въпросите за енергийната ефективност и в резултат на това въпросите за оползотворяване на топлина са много остри. Правителствата въвеждат и прилагат програми за подобряване на енергийната ефективност. Следователно, с нарастващите вътрешни цени на енергията, интересът към инсталациите за оползотворяване на топлина неизбежно ще нараства.

Подаваният въздух се нагрява в „руската печка“, която затопля жилищното пространство. В Европа отоплителната система, където са осигурени канали като в руска печка, се нарича „руска“. Това признава по-голямата ефективност на руската печка в сравнение с европейското отопление. В момента можем да говорим за необходимостта от връщане към основите по отношение на отоплението.

Снабдяване и смукателна вентилация с възстановяване