Yksi rakennuksen sekundääristen energialähteiden lähteistä on ilmakehään poistuneen ilman lämpöenergia. Lämpöenergian kulutus tuloilman lämmittämiseen on 40...80 % lämmönkulutuksesta, josta suurin osa voidaan säästää käyttämällä ns. hukkalämmönvaihtimia.

Lämmöntalteenottolämmönvaihtimia on erilaisia.

Rekuperatiiviset levylämmönvaihtimet valmistetaan levypaketin muodossa, joka on asennettu siten, että ne muodostavat kaksi vierekkäistä kanavaa, joista toisen kautta poistoilma liikkuu ja toisen kautta tuloulkoilma. Tämän mallin, korkean ilmakapasiteetin omaavien levylämmönvaihtimien valmistuksessa syntyy merkittäviä teknologisia vaikeuksia, joten on kehitetty TKT-kuori- ja putkilämmönvaihtimien malleja, jotka ovat putkikimppu, joka on järjestetty shakkilautakuvioon ja suljettu kotelo. Poistettu ilma liikkuu putkien välisessä tilassa, ulkoilma liikkuu putkien sisällä. Virtojen liike on ristiin.

Riisi. Lämmönvaihtimet:
a - levylämmönvaihdin;
b - TKT-käyttäjä;
c - pyörivä;
g - palautuva;
1 - runko; 2 - tuloilma; 3 - roottori; 4 - puhallussektori; 5 - poistoilma; 6 - ajaa.

Jäätymisen estämiseksi lämmönvaihtimet on varustettu lisäjohdolla ulkoilman kulkua pitkin, jonka läpi osa kylmästä ulkoilmasta ohitetaan, kun putkikimpun seinämien lämpötila on alle kriittisen (-20°). C).

Poistoilman lämmöntalteenottoyksiköitä, joissa on välijäähdytys, voidaan käyttää mekaanisissa tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmissä sekä ilmastointijärjestelmissä. Asennus koostuu tulo- ja poistokanavissa sijaitsevasta ilmanlämmittimestä, joka on yhdistetty suljetulla kiertopiirillä, joka on täytetty väliaineella. Jäähdytysneste kiertää pumppujen kautta. Poistoilman lämmittimessä jäähtyvä poistoilma siirtää lämpöä välijäähdytysnesteeseen, joka lämmittää tuloilman. Kun poistoilma jäähtyy kastepistelämpötilan alapuolelle, osalle poistokanavan ilmanlämmittimien lämmönvaihtopintaa tapahtuu vesihöyryn tiivistymistä, mikä johtaa jään muodostumisen mahdollisuuteen tuloilman negatiivisissa alkulämpötiloissa.

Lämmöntalteenottolaitteistot, joissa on välijäähdytysneste, voivat toimia joko tilassa, joka mahdollistaa jään muodostumisen poistoilmalämmittimen lämmönvaihtopinnalle päivän aikana myöhemmän sammutuksen ja sulatuksen jälkeen, tai jos laitteiston sulkemista ei voida hyväksyä, käytettäessä jokin seuraavista toimenpiteistä suojataksesi poistokanavan ilmanlämmittimen jään muodostumiselta:

• tuloilman esilämmitys positiiviseen lämpötilaan;
• ohituksen luominen jäähdytysnesteelle tai tuloilmalle;
• jäähdytysnesteen virtauksen lisääminen kiertopiirissä;
• lämmittää välijäähdytysnestettä.

Regeneratiivisen lämmönvaihtimen tyyppi valitaan huoneen sisällä poisto- ja tuloilman sekä kosteuden vapautumisen laskettujen parametrien mukaan. Regeneratiivisia lämmönvaihtimia voidaan asentaa rakennuksiin erilaisiin mekaanisiin tulo- ja poistoilmanvaihto-, lämmitys- ja ilmastointijärjestelmiin. Regeneratiivisen lämmönvaihtimen asennuksen tulee varmistaa ilmavirtojen vastavirtaliike.

Ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmä, jossa on regeneratiivinen lämmönvaihdin, on varustettava ohjaus- ja automaattisilla ohjausvälineillä, joiden on tarjottava toimintatilat säännöllisellä huurteen sulattamisella tai huurteen muodostumisen estämisellä sekä ylläpidettävä vaaditut tuloilman parametrit. Estääksesi huurteen muodostumisen tuloilmaan:

• järjestää ohituskanava;
• esilämmitä tuloilma;
• muuta regeneraattorin suuttimen pyörimisnopeutta.

Järjestelmissä, joissa tuloilman alkulämpötila on positiivinen lämmön talteenoton aikana, ei ole vaaraa kondenssiveden jäätymisestä poistokanavassa olevan lämmönvaihtimen pinnalle. Järjestelmissä, joissa tuloilman alkulämpötila on negatiivinen, on tarpeen käyttää talteenottojärjestelmiä, jotka suojaavat ilmanlämmittimien pinnan jäätymiseltä poistoilmakanavassa.

Nykyään energiansäästö on maailmantalouden kehityksen painopiste. Luonnon energiavarastojen ehtyminen ja lämpö- ja sähköenergian kustannusten nousu johtavat väistämättä tarpeeseen kehittää kokonaisvaltainen toimenpidejärjestelmä, jolla pyritään lisäämään energiaa kuluttavien laitosten tehokkuutta. Tässä yhteydessä häviöiden vähentäminen ja käytetyn lämpöenergian kierrättäminen tulee tehokkaaksi välineeksi ongelman ratkaisemisessa.

Polttoaine- ja energiaresurssien säästämiseen tähtäävien resurssien aktiivisen etsinnän yhteydessä ilmastointijärjestelmien edelleen parantamisen ongelma suurina lämpö- ja sähköenergian kuluttajina herättää yhä enemmän huomiota. Tärkeä rooli tämän ongelman ratkaisemisessa on toimenpiteillä polytrooppisen ilmankäsittelyosajärjestelmän perustana olevien lämmön- ja massanvaihtolaitteiden tehokkuuden parantamiseksi, joiden käyttökustannukset ovat 50 % SCR:n kaikista käyttökustannuksista.

Ilmanvaihdon päästöistä peräisin olevan lämpöenergian hyödyntäminen on yksi keskeisistä energiaresurssien säästämismenetelmistä rakennusten ja rakenteiden ilmastointi- ja ilmanvaihtojärjestelmissä eri tarkoituksiin. Kuvassa Kuvassa 1 on esitetty nykyaikaisten ilmanvaihtolaitteiden markkinoilla myytävän poistoilman lämmön pääasialliset hyödyntämissuunnitelmat.

Analyysi lämmöntalteenottolaitteiden tuotannon ja käytön tilasta ulkomailla osoittaa suuntauksen kohti kierrätys- ja neljäntyyppisten poistoilman lämmöntalteenottoyksiköiden vallitsevaa käyttöä: pyörivät regeneratiiviset, levyrekuperatiiviset, lämpöputkiin perustuvat ja välijäähdytysnesteellä varustetut. Näiden laitteiden käyttö riippuu ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmien käyttöolosuhteista, taloudellisista näkökohdista, tulo- ja poistokeskusten suhteellisesta sijainnista ja toimintakyvystä.

Taulukossa Kuva 1 esittää vertailevan analyysin erilaisista poistoilman lämmön talteenottomenetelmistä. Sijoittajan lämmöntalteenottolaitoksille asettamien tärkeimpien vaatimusten joukossa on huomioitava hinta, käyttökustannukset ja käyttötehokkuus. Halvimmille ratkaisuille on ominaista suunnittelun yksinkertaisuus ja liikkuvien osien puuttuminen, mikä mahdollistaa esitettyjen kaavioiden joukosta povarustetun asennuksen (kuva 2) erottamisen ilmasto-olosuhteisiin parhaiten sopivaksi. Venäjän ja Puolan eurooppalaisesta osasta.

Viime vuosien tutkimukset ilmastointijärjestelmien uusien lämmöntalteenottolaitteistojen luomisen ja parantamisen alalla osoittavat selkeän trendin uusien levylämmönvaihtimien suunnitteluratkaisujen kehittämisessä (kuva 3), joiden valinnassa ratkaiseva kohta on kyky varmistaa asennuksen häiriötön toiminta kosteuden tiivistymisen olosuhteissa ulkoilman pakkasessa.

Ulkoilman lämpötila, josta havaitaan huurteen muodostumista poistoilmakanavissa, riippuu seuraavista tekijöistä: poistoilman lämpötila ja kosteus, tulo- ja poistoilman virtausmäärien suhde sekä suunnitteluominaisuudet. . Huomioikaa lämmönvaihtimien toiminnan erikoisuus negatiivisissa ulkoilman lämpötiloissa: mitä suurempi lämmönvaihdon hyötysuhde on, sitä suurempi on huurteen muodostumisen vaara poistoilmakanavien pinnalle.

Tässä suhteessa lämmönvaihdon alhainen hyötysuhde poikkivirtauslämmönvaihtimessa voi olla etu, kun se vähentää jäätymisriskiä poistoilmakanavien pinnoilla. Turvallisten tilojen varmistaminen liittyy yleensä seuraavien perinteisten suuttimen jäätymisen estämiseen tähtäävien toimenpiteiden toteuttamiseen: ulkoilman tulon katkaisu ajoittain, ohittaminen tai esilämmitys, jonka toteuttaminen vähentää varmasti poistoilman lämmön talteenoton tehokkuutta. .

Yksi tapa ratkaista tämä ongelma on luoda lämmönvaihtimia, joissa levyjen jäätyminen joko puuttuu tai tapahtuu alhaisemmissa ilman lämpötiloissa. Ilma-ilma-lämmön talteenottajien toiminnan ominaisuus on kyky toteuttaa lämmön- ja massansiirtoprosesseja "kuivissa" lämmönvaihtotiloissa, samanaikainen poistetun ilman jäähdytys ja kuivaus kondensaatiolla kasteen ja huurteen muodossa tai osa lämmönvaihtopintaa (kuva 4).

Kondensaatiolämmön järkevä käyttö, jonka arvo saavuttaa 30 % tietyissä lämmönvaihtimien käyttötiloissa, mahdollistaa merkittävästi lisäämään ulkoilman parametrien muutosalueita, joissa levyjen lämmönvaihtopintojen jäätymistä ei tapahdu. Kuitenkin ongelman ratkaiseminen tarkasteltavien lämmönvaihtimien optimaalisten toimintatilojen, jotka vastaavat tiettyjä käyttö- ja ilmasto-olosuhteita, ja sen tarkoituksenmukaisen käyttöalueen määrittämistä, vaatii yksityiskohtaisia ​​tutkimuksia lämmön ja massan siirtymisestä suuttimen kanavissa. , ottaen huomioon kondensoitumis- ja huurteenmuodostusprosessit.

Päätutkimusmenetelmäksi valittiin numeerinen analyysi. Se on myös vähiten työvoimavaltainen, ja sen avulla voit määrittää prosessin ominaisuudet ja tunnistaa kuviot alkuperäisten parametrien vaikutusta koskevien tietojen käsittelyn perusteella. Siksi kokeellisia tutkimuksia lämmön- ja massasiirtoprosesseista tarkasteltavissa olevissa laitteissa tehtiin paljon pienemmässä volyymissa ja pääasiassa matemaattisen mallinnuksen tuloksena saatujen riippuvuuksien tarkistamiseksi ja korjaamiseksi.

Fysikaalisessa ja matemaattisessa kuvauksessa lämmön ja massan siirtämisestä tutkittavassa rekuperaattorissa etusijalle annettiin yksiulotteinen siirtomalli (ε-NTU malli). Tässä tapauksessa suuttimen kanavissa olevaa ilmavirtaa pidetään nestevirtauksena, jonka nopeus, lämpötila ja massansiirtopotentiaali poikkileikkauksella on vakio, keskimääräisten massaarvojen suuruinen. Lämmön talteenoton tehokkuuden lisäämiseksi nykyaikaisissa lämmönvaihtimissa käytetään ripoja suuttimen pinnalla.

Evien tyyppi ja sijainti vaikuttavat merkittävästi lämmön- ja massansiirtoprosessien luonteeseen. Lämpötilan muutos evän korkeudella johtaa erilaisten vaihtoehtojen toteuttamiseen lämmön- ja massasiirtoprosesseissa (kuva 5) poistoilmakanavissa, mikä vaikeuttaa merkittävästi matemaattista mallintamista ja differentiaaliyhtälöjärjestelmän ratkaisualgoritmia.

Poikittaisvirtauslämmönvaihtimen lämmön- ja massasiirtoprosessien matemaattisen mallin yhtälöt on toteutettu ortogonaalisessa koordinaattijärjestelmässä, jossa OX- ja OY-akselit on suunnattu rinnakkain kylmän ja lämpimän ilman virtauksen kanssa, ja vastaavasti Z1 ja Z2. akselit, jotka ovat kohtisuorassa suutinlevyjen pintaan nähden tulo- ja poistoilmakanavissa (kuva 6).

Tämän ε-NTU-mallin oletusten mukaisesti lämmön ja massan siirtoa tutkittavassa lämmönvaihtimessa kuvataan lämpö- ja materiaalitaseiden differentiaaliyhtälöillä, jotka on laadittu vuorovaikutteisille ilman ja suuttimen virroille, ottaen huomioon faasimuutoslämpö. ja tuloksena olevan huurrekerroksen lämmönkestävyys. Ainutlaatuisen ratkaisun saamiseksi differentiaaliyhtälöjärjestelmää täydennetään reunaehdoilla, jotka määrittävät vaihtovälineiden parametrien arvot rekuperaattorin vastaavien kanavien tuloissa.

Muotoiltua epälineaarista ongelmaa ei voida ratkaista analyyttisesti, joten differentiaaliyhtälöjärjestelmän integrointi suoritettiin numeerisin menetelmin. Melko suuri määrä ε-NTU-mallilla suoritettuja numeerisia kokeita mahdollisti datataulukon saamisen, jonka avulla analysoitiin prosessin ominaisuuksia ja tunnistettiin sen yleisiä kuvioita.

Lämmönvaihtimen toiminnan tutkimisen tavoitteiden mukaisesti tutkittujen moodien ja vaihdettujen virtausten parametrien vaihteluvälien valinta tehtiin siten, että todelliset lämmön- ja massasiirron prosessit lämpötiloissa Suutin ulkoilman lämpötilan negatiivisilla arvoilla sekä olosuhteet lämmöntalteenottolaitteiston toimintatilojen vaarallisimmille vaihtoehdoille toiminnan kannalta simuloitiin täydellisimmin .

Kuvassa 7-9, tulokset tutkittavan laitteen toimintatilojen laskemisesta, jotka ovat ominaisia ​​ilmasto-olosuhteille, joissa ulkoilman suunnittelulämpötila on talvikaudella alhainen, antavat meille mahdollisuuden arvioida laadullisesti odotettavissa olevaa mahdollisuutta kolmen vyöhykkeen muodostumiseen. aktiivinen lämmön- ja massasiirto poistetun ilman kanavissa (kuva 6), jotka eroavat niissä tapahtuvien luonteeltaan prosessien suhteen.

Näillä vyöhykkeillä tapahtuvien lämmön- ja massasiirtoprosessien analysoinnin avulla voimme arvioida mahdollisia tapoja ottaa tehokkaasti talteen poistetun tuuletusilman lämpö ja vähentää huurteen muodostumisen riskiä lämmönvaihtimen suuttimen kanavissa perustuen faasimuutoslämmön järkevään käyttöön. . Analyysin perusteella määritettiin ulkoilman rajalämpötilat (taulukko 2), joiden alapuolella poistoilmakanavissa havaitaan huurteen muodostumista.

Johtopäätökset

Esitetään analyysi erilaisista ilmanvaihtopäästöjen lämmön talteenottojärjestelmistä. Tarkastettujen (olemassa olevien) järjestelmien edut ja haitat poistoilmalämmön hyödyntämiseksi ilmanvaihto- ja ilmastointilaitteistoissa on huomioitu. Analyysin perusteella ehdotetaan kaaviotaa:

• matemaattisen mallin perusteella on kehitetty algoritmi ja tietokoneohjelma lämmön- ja massasiirtoprosessien pääparametrien laskemiseksi tutkittavassa lämmönvaihtimessa;
• mahdollisuus erilaisten kosteuden kondensaatiovyöhykkeiden muodostumiseen lämmönvaihtimen suuttimen kanaviin, joissa lämmön- ja massasiirtoprosessien luonne muuttuu merkittävästi;
• saatujen mallien analysointi mahdollistaa tutkittavien laitteiden järkevien toimintatapojen ja niiden järkevän käytön alueiden määrittämisen Venäjän alueen erilaisiin ilmasto-olosuhteisiin.

Selite ja indeksit

Legenda: h kylkiluiden korkeus, m; l kylkiluiden pituus, m; t - lämpötila, °C; d-ilman kosteuspitoisuus, kg/kg; ϕ - ilman suhteellinen kosteus, %; δ rivan paksuus, m; δ in – huurrekerroksen paksuus, m.

Indeksit: 1 - ulkoilma; 2 - poistoilma; e - suutinkanavien sisäänkäynnissä; r eb - kylkiluu; in - pakkasta, o - suutinkanavien ulostulossa; kaste - kastepiste; sat — kylläisyystila; w on kanavan seinä.

Kuvaus:

Tällä hetkellä monikerroksisten asuinrakennusten lämpösuojausindikaattorit ovat saavuttaneet melko korkeita
arvot, joten lämpöenergian säästämiseen tarkoitettujen reservien etsiminen on teknisten järjestelmien energiatehokkuuden lisäämisen alalla. Yksi keskeisistä energiansäästötoimenpiteistä, jolla on melko korkea potentiaali lämpöenergian säästämiseksi, on poistoilmalämmön hyödyntäjien 1 käyttö ilmanvaihtojärjestelmissä.

Tällä hetkellä monikerroksisten asuinrakennusten lämpösuojausindikaattorit ovat saavuttaneet melko korkeat arvot, joten lämpöenergian säästämiseen tarkoitettujen reservien etsiminen on teknisten järjestelmien energiatehokkuuden lisäämisen alalla. Yksi keskeisistä energiansäästötoimenpiteistä, jolla on melko korkea potentiaali lämpöenergian säästämiseksi, on poistoilmalämmön hyödyntäjien 1 käyttö ilmanvaihtojärjestelmissä.

Tulo- ja poistoilmanvaihtokoneilla, joissa on lämmön talteenotto poistoilmasta, on useita etuja verrattuna perinteisiin tuloilmanvaihtojärjestelmiin, jotka sisältävät merkittävät säästöt ilmanvaihtoilman lämmittämiseen käytetyssä lämpöenergiassa (50 - 90 % käytetyn lämmönvaihtimen tyypistä riippuen) . On myös huomattava ilmalämpömukavuuden korkea taso, joka johtuu ilmanvaihtojärjestelmän aerodynaamisesta vakaudesta ja tulo- ja poistoilman virtausnopeuksien tasapainosta.

Kierrättäjätyypit

Eniten käytetty:

1. Regeneratiivisen lämmön hyödyntäjät s. Regeneraattoreissa poistoilman lämpö siirretään tuloilmaan suuttimen kautta, jota vuorotellen lämmitetään ja jäähdytetään. Korkeasta energiatehokkuudestaan ​​​​huolimatta regeneratiivisilla lämmöntalteenottolaitteilla on merkittävä haittapuoli - todennäköisyys, että tietty osa poistoilmasta sekoittuu laitteen rungossa olevaan tuloilmaan. Tämä puolestaan ​​voi johtaa epämiellyttävien hajujen ja patogeenisten bakteerien siirtymiseen. Siksi niitä käytetään yleensä yhdessä asunnossa, mökissä tai yhdessä huoneessa julkisissa rakennuksissa.

2. Rekuperatiiviset lämmöntalteenottoyksiköt. Nämä lämmönvaihtimet sisältävät pääsääntöisesti kaksi tuuletinta (tulo ja poisto), suodattimet ja levylämmönvaihtimen vastavirta-, risti- ja puoliristityyppisiä.

Kun asennat talteenottoyksiköitä ovelta ovelle, on mahdollista:

1. säädä joustavasti ilma-lämpöjärjestelmää asunnon toiminnan tyypistä riippuen, mukaan lukien kierrätettävän ilman käyttö;
2. suoja kaupungin ja ulkoisen melulta (käytettäessä suljettuja läpikuultavia aitoja);
3. Tuloilman puhdistus erittäin tehokkailla suodattimilla.

3.Lämmönkäyttäjät välijäähdytysnesteellä. Suunnitteluominaisuuksiensa vuoksi nämä lämmönvaihtimet ovat vähän käyttökelpoisia yksittäisissä (asunnon) ilmanvaihdossa, ja siksi niitä käytetään käytännössä keskusjärjestelmissä.

4. Lämmönkäyttäjät lämmönvaihtimella lämpöputkissa. Lämpöputkien käyttö mahdollistaa kompaktien, energiatehokkaiden lämmönvaihtolaitteiden luomisen. Suunnittelun monimutkaisuuden ja korkeiden kustannusten vuoksi niille ei kuitenkaan ole löytynyt käyttöä asuinrakennusten ilmanvaihtojärjestelmissä.

Perusindikaattoreissa lämpöenergiakustannusten jakautuminen tyypillisessä kerrostalossa jakautuu lähes tasan siirtolämpöhäviöiden (50–55 %) ja ilmanvaihdon (45–50 %) kesken. Lämmön ja ilmanvaihdon vuotuisen lämpötaseen arvioitu jakautuminen: siirtolämpöhäviö – 63–65 kWh/m 2 vuosi; ilmanvaihtoilman lämmitys – 58–60 kW h/m 2 vuosi; sisäinen lämmön vapautuminen ja säteily – 25–30 kWh/m2 vuodessa. Massarakentamisen käyttöönotto kerrostalojen energiatehokkuuden lisäämisessä mahdollistaa: nykyaikaiset lämmitysjärjestelmät, joissa käytetään huonetermostaatteja, säätöventtiilejä ja sääriippuvaista lämpöpisteiden automaatiota; mekaaniset ilmanvaihtojärjestelmät poistoilman lämmön talteenotolla.

Samanlaisilla paino- ja kokoindikaattoreilla asuinrakennuksissa parhaat tulokset osoittavat regeneratiiviset lämmöntalteenottolaitteet (80–95 %), seuraavaksi tulevat talteenottolaitteet (jopa 65 %), ja viimeisenä ovat lämmöntalteenottolaitteet, joissa on välijäähdytys. (45–55 %).

Mainittakoon lämmön talteenottolaitteet, jotka lämpöenergian siirtämisen lisäksi siirtävät kosteutta poistoilmasta tuloilmaan. Lämmönsiirtopinnan suunnittelusta riippuen ne jaetaan entalpia- ja sorptiotyyppeihin ja mahdollistavat 15–45 % poistoilman mukana poistetun kosteuden hyödyntämisen.

Yksi ensimmäisistä toteutusprojekteista

Vuonna 2000 Krasnostudentsky Prospekt 6:n asuinrakennukseen suunniteltiin yksi ensimmäisistä asuntokohtaisista mekaanisista tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmistä, joissa oli lämmön talteenotto poistoilmasta tuloilman lämmittämiseksi poikkivirtausilma-ilmaan. levylämmönvaihdin.

Kompakti, hiljainen asuntoilmankäsittelykone sijaitsee jokaisessa huoneistossa keittiön vieressä sijaitsevan vieraskylpyhuoneen alakaton tilassa. Suurin tuloilmakapasiteetti on 430 m 3 /h. Energiankulutuksen vähentämiseksi ulkoilman otto useimmissa asunnoissa ei tapahdu kadulta, vaan lasitetun loggian tilasta. Muissa asunnoissa, joissa ei ole teknistä mahdollisuutta ottaa ilmaa loggioista, ilmanottoritilät sijaitsevat suoraan julkisivussa.

Ulkoilma puhdistetaan, tarvittaessa esilämmitetään lämmönvaihtimen jäätymisen estämiseksi, sitten lämmitetään tai jäähdytetään lämmönvaihtimessa poistetun ilman vuoksi, sitten tarvittaessa lämmitetään lopuksi vaadittuun lämpötilaan sähkölämmittimellä, jonka jälkeen se jaetaan koko asunnon tiloihin. Ensimmäinen lämmitin, jonka nimellisteho on 0,6 kW, on suunniteltu suojaamaan poistokanavaa lauhteen jäätymiseltä. Lauhde johdetaan viemärijärjestelmään erityisen tyhjennysputken kautta vesitiivisteen läpi. Toinen lämmitin, jonka teho on 1,5 kW, on suunniteltu lämmittämään tuloilma ennalta määritettyyn mukavaan arvoon. Asennuksen helpottamiseksi se on myös sähköinen.

On huomattava, että suunnittelijoiden laskelmien mukaan ilman lisälämmityksen tarve lämmönvaihtimen jälkeen voisi syntyä vain erittäin alhaisissa ulkoilman lämpötiloissa. Ottaen kuitenkin huomioon, että tulo- ja poistoyksikön lämmönvaihtimen läpi kulkee kaksi kertaa enemmän tuloilmaa kuin poistoilmaa, tuloilmaan asennettiin sähkölämmitin. Käyttökäytäntö on vahvistanut nämä oletukset: lisälämmitystä ei käytetä lähes koskaan, poistoilman lämpö riittää lämmittämään tuloilman lämpötilaan, joka ei aiheuta epämukavuutta asukkaille.

Lämmönvaihdin on varustettu automaatiojärjestelmällä säätimellä ja ohjauspaneelilla. Automaatiojärjestelmä mahdollistaa ensimmäisen lämmittimen kytkeytymisen päälle, kun lämmönvaihtimen seinämän lämpötila laskee alle 1 °C, toinen lämmitin voidaan kytkeä päälle ja pois, mikä varmistaa tuloilman vakiolämpötilan.

Tulopuhaltimella on kolme kiinteää pyörimisnopeutta. Ensimmäisellä nopeudella tuloilman tilavuus on 120 m 3 /h, tämä arvo täyttää yhden ja kahden huoneen asuntojen sekä pienellä asukasmäärällä olevien kolmioiden vaatimukset. Toisella nopeudella tuloilman tilavuus on 180 m 3 /h, kolmannella - 240 m 3 /h. Asukkaat käyttävät toista ja kolmatta nopeutta erittäin harvoin.

Kaikilla puhallinnopeuksilla tehtiin akustisia mittauksia, jotka osoittivat, että ensimmäisellä nopeudella melutaso ei ylitä 30–35 dB (A), ja tämä arvo koskee kalustamatonta asuntoa. Huoneistossa, jossa on huonekaluja ja sisustusesineitä, melutaso on vielä alhaisempi. Toisella ja kolmannella nopeudella melutaso on korkeampi, mutta kun vieraskylpyhuoneen ovi on kiinni, se ei aiheuta asukkaille epämukavuutta.

Poistoilma otetaan kylpyhuoneista, sitten se johdetaan suodatuksen jälkeen lämmönvaihtimen läpi ja poistetaan keskuskeräyspoistokanavan kautta. Esivalmistetut poistoilmakanavat ovat metallia, valmistettu galvanoidusta teräksestä ja asennettu aidattuihin paloturvallisiin kuiluihin. Ylemmässä teknisessä kerroksessa yhdistetään yhden osan esivalmistetut ilmakanavat ja johdetaan rakennuksen ulkopuolelle.

Hankkeen toteutushetkellä määräykset kielsivät kylpyhuoneen ja keittiön liesituulettimien yhdistämisen hävitettäväksi, joten keittiön liesituulettimet erotettiin toisistaan. Lämpöä noin puolet asunnosta poistetun ilman tilavuudesta hyödynnetään. Tämä kielto on nyt kumottu, mikä mahdollistaa järjestelmän energiatehokkuuden lisäämisen.

Lämmityskaudella 2008–2009 rakennuksessa tehtiin lämmönkulutusjärjestelmien energiatutkimus, joka osoitti lämmityksen ja ilmanvaihdon lämmönsäästöä 43 % verrattuna saman rakennusvuoden vastaaviin taloihin.

Projekti Pohjois-Izmailovossa

Toinen vastaava hanke toteutettiin vuonna 2011 Pohjois-Izmailovossa. 153 asunnon talossa on asuntokohtainen ilmanvaihto mekaanisella stimulaatiolla ja lämmön talteenotolla poistoilmasta tuloilman lämmittämiseksi. Tulo- ja poistoyksiköt asennetaan itsenäisesti asuntojen käytäviin ja ne on varustettu suodattimilla, levylämmönvaihtimella ja puhaltimilla. Asennuspaketti sisältää automaatiolaitteet ja ohjauspaneelin, jolla voit säätää asennuksen ilmakapasiteettia.

Levylämmönvaihtimella varustetun ilmanvaihtokoneen läpi kulkeva poistoilma lämmittää tuloilman 4°C:een (ulkoilman lämpötilassa –28°C). Tuloilman lämmityksen lämpövaje kompensoidaan lämmityslaitteilla.

Ulkoilma otetaan asunnon loggiasta ja poistoilma kylpyhuoneista, wc:istä ja keittiöistä (yhden asunnon sisällä) sen jälkeen, kun lämmönvaihdin on johdettu poistokanavaan satelliitin kautta ja poistettu teknisen kerroksen sisällä. Tarvittaessa lauhde johdetaan lämmöntalteenottolaitteesta viemärin nousuputkeen, joka on varustettu tiputussuppilolla, jossa on hajusuoja. Nousuputki sijaitsee kylpyhuoneissa.

Tulo- ja poistoilmavirran säätö tapahtuu yhdellä ohjauspaneelilla. Laite voidaan kytkeä normaalista lämmöntalteenottotilasta kesäkäyttöön ilman talteenottoa. Teknisen lattian tuuletus tapahtuu deflektorien kautta.

Tuloilmamäärä otetaan kompensoimaan poistoilmaa kylpyhuoneesta, kylpyammeesta ja keittiöstä. Huoneistossa ei ole poistokanavaa keittiökalusteiden liittämistä varten (liesi liesituuletin toimii kierrätykseen). Sisäänvirtaus ohjataan ääntä vaimentavien ilmakanavien kautta kaikkialle olohuoneeseen. Asuntojen käytävillä oleva ilmanvaihtokone on tarkoitus peittää rakennusrakenteella, jossa on luukut huoltoa varten ja poistoilmakanava ilmanvaihtokoneesta poistokuiluun. Huoltovarastossa on neljä varatuuletinta.

Lämmöntalteenottoyksikön testit ovat osoittaneet, että sen hyötysuhde voi olla jopa 67 %.

Mekaanisten ilmanvaihtojärjestelmien käyttö poistoilman lämmön talteenotolla on yleistä maailmankäytännössä. Lämmöntalteenottolaitteiden energiatehokkuus on levylämmönvaihtimilla jopa 65 % ja pyörivillä lämmönvaihtimilla jopa 85 %. Näitä järjestelmiä käytettäessä Moskovan olosuhteissa vuotuisen lämmönkulutuksen lasku perustasolle voi olla 38–50 kWh/m2 vuodessa. Tämä mahdollistaa kokonaislämmön ominaiskulutuksen laskemisen 50–60 kWh/m2 vuodessa muuttamatta aitojen lämpösuojauksen perustasoa ja varmistaa lämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmien energiaintensiteetin 40 prosentin vähennyksen vuodesta 2020 alkaen. .

Kirjallisuus

1. Serov S. F., Milovanov A. Yu. Asunnon ilmanvaihtojärjestelmä lämmöntalteenottoyksiköillä. Asuinrakentamisen pilottiprojekti// ABOK. 2013. Nro 2.
2. Naumov A.L., Serov S.F., Budza A.O. Asunnon poistoilman lämmöntalteenottoyksiköt// ABOK. 2012. Nro 1.

1 Aluksi tämä tekniikka yleistyi Pohjois-Euroopassa ja Skandinaviassa. Nykyään venäläisillä suunnittelijoilla on myös merkittävää kokemusta näiden järjestelmien käytöstä kerrostaloissa.

Tässä artikkelissa ehdotamme esimerkkiä nykyaikaisten lämmön talteenottolaitteiden (rekuperaattorien) käytöstä ilmanvaihtokoneissa, erityisesti pyörivissä.

Ilmanvaihtokoneissa käytettävien pyörivien lämmönvaihtimien (rekuperaattorien) päätyypit:

a) lauhduttava roottori – hyödyntää pääosin herkkää lämpöä. Kosteuden siirtyminen tapahtuu, jos poistoilma jäähdytetään roottorilla "kastepisteen" alapuolelle.
b) entalpiaroottori - siinä on hygroskooppinen kalvopinnoite, joka edistää kosteuden siirtymistä. Näin ollen koko lämpö hyödynnetään.
Tarkastellaan ilmanvaihtojärjestelmää, jossa molemmat rekuperaattorityypit (rekuperaattorit) toimivat.

Oletetaan, että laskentakohde on tietyn rakennuksen tilojen ryhmä, esimerkiksi Sotšissa tai Bakussa, teemme laskelman vain lämpimälle ajanjaksolle:

Ulkoilman parametrit:
ulkoilman lämpötila lämpimällä ajanjaksolla, todennäköisyydellä 0.98 – 32°C;
ulkoilman entalpia lämpimänä vuodenaikana – 69 kJ/kg;
Sisäilman parametrit:
sisäilman lämpötila – 21°C;
sisäilman suhteellinen kosteus – 40-60 %.

Vaativa ilmavirtaus haitallisten aineiden imeytymiseen tässä ryhmässä on 35 000 m³/h. Huoneen prosessipalkki – 6800 kJ/kg.
Tilojen ilmanjakojärjestelmä on "alhaalta ylös" käyttämällä hidasnopeuksisia ilmanjakajia. Tältä osin (emme liitä laskentaa, koska se on tilava ja ylittää artikkelin soveltamisalan, meillä on kaikki mitä tarvitsemme), tulo- ja poistoilman parametrit ovat seuraavat:

1. Toimitus:
lämpötila - 20 °C;
suhteellinen kosteus - 42%.
2. Irrotettava:
lämpötila – 25°C;
suhteellinen kosteus - 37%

Rakennetaan prosessi I-d-kaavion (Kuva 1) varaan.
Nimetään ensin piste sisäilman (B) parametreillä, sitten vedetään sen läpi prosessisäde (huomaa, että tässä kaaviomallissa säteen aloituspiste on parametrit t=0°C, d =0 g/kg, ja suunta ilmaistaan ​​reunaan merkityllä laskennallisella arvolla (6800 kJ/kg), sitten saatu säde siirretään sisäilman parametreihin säilyttäen kaltevuuskulman).
Nyt, kun tiedämme tulo- ja poistoilman lämpötilat, määritämme niiden pisteet etsimällä isotermien leikkauspisteet prosessisäteen kanssa. Rakennamme prosessin päinvastaisesta, jotta tuloilmalle määritellyt parametrit saadaan, laskemme segmentin - lämmityksen - vakiokosteuspitoisuuden linjaa pitkin suhteellisen kosteuskäyrälle φ = 95% (segmentti P-P1).
Valitsemme kondensaatioroottorin, joka käyttää poistetun ilman lämpöä P-P1:n lämmittämiseen. Saamme roottorin hyötysuhdetekijäksi (lämpötilan mukaan laskettuna) noin 78 % ja laskemme poistoilman lämpötilan U1. Valitaan nyt entalpiaroottori, joka jäähdyttää ulkoilmaa (H) saatujen parametrien U1 avulla.
Saadaan hyötysuhde (entalpialla laskettuna) luokkaa 81%, käsitellyn ilman parametrit tuloaukossa H1 ja poistoilmassa U2. Kun tiedät parametrit H1 ja P1, voit valita ilmanjäähdyttimen, jonka teho on 332 500 W.

Riisi. 1 – Ilmankäsittelyprosessi järjestelmälle 1

Kuvataan kaavamaisesti ilmanvaihtolaitteisto rekuperaattoreineen (kuva 2).

Riisi. 2 – Kaavio ilmanvaihtokoneesta rekuperaattorilla 1

Valitaan nyt vertailuksi toinen järjestelmä, jolla on samat parametrit, mutta eri kokoonpanolla, nimittäin: asennamme yhden lauhdutusroottorin.

Nyt (kuva 3) P-P1:n lämmitys suoritetaan sähköisellä ilmanlämmittimellä ja lauhdutusroottori tuottaa seuraavat: hyötysuhde noin 83 %, käsitellyn tuloilman lämpötila (H1) – 26°C. Valitaan ilmanjäähdytin tarvittavalle teholle 478-340 W.

Riisi. 3 – Ilmankäsittelyprosessi järjestelmälle 2

On huomattava, että järjestelmä 1 vaatii vähemmän tehoa jäähdytykseen eikä tämän lisäksi vaadi ylimääräisiä energiakustannuksia (tässä tapauksessa vaihtovirtaa) ilman toiseen lämmitykseen. Tehdään vertailutaulukko:

Vertailukelpoisia kohteita	Järjestelmä 1 (kahdella rekuperaattorilla)	System 2 (yhdellä rekuperaattorilla)	Ero
Roottorin moottorin kulutus	320+320 W	320 W	320 W
Vaadittu jäähdytysteho	332 500 W	478 340 W	145 840 W
Tehonkulutus toiseen lämmitykseen	0 W	151 670 W	151 670 W
Tuulettimen moottorin virrankulutus	11+11 kW	11+11 kW	0

Yhteenvetona

Näemme selkeästi erot kondensaatio- ja entalpiaroottoreiden toiminnassa ja niihin liittyvät energiakustannussäästöt. On kuitenkin syytä huomata, että järjestelmän 1 periaate voidaan järjestää vain eteläisille, kuumille kaupungeille, koska otettaessa talteen lämpöä kylmän ajanjakson aikana, entalpiaroottorin suorituskyky ei juurikaan poikkea lauhdutusroottorista.

Ilmanvaihtokoneiden valmistus pyörivillä lämmönvaihtimilla

Airkat Klimatekhnik -yritys on menestyksekkäästi kehittänyt, suunnitellut, valmistanut ja asentanut ilmankäsittelykoneita pyörivällä lämmönvaihtimella useiden vuosien ajan. Tarjoamme nykyaikaisia ​​ja epätyypillisiä teknisiä ratkaisuja, jotka toimivat monimutkaisimmissakin toimintaalgoritmeissa ja äärimmäisissä olosuhteissa.

Saat tarjouksen LVI-järjestelmästä ottamalla yhteyttä johonkin

Ilmastointijärjestelmässä tilojen poistoilman lämpö voidaan ottaa talteen kahdella tavalla:

· Ilman kierrätysjärjestelmien käyttö;

· Lämmöntalteenottoyksiköiden asennus.

Jälkimmäistä menetelmää käytetään yleensä suoravirtausilmastointijärjestelmissä. Lämmön talteenottolaitteiden käyttöä ei kuitenkaan suljeta pois järjestelmissä, joissa on ilman kierrätys.

Nykyaikaisissa ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmissä käytetään laajaa valikoimaa laitteita: lämmittimet, ilmankostuttimet, erityyppiset suodattimet, säädettävät säleiköt ja paljon muuta. Kaikki tämä on tarpeen vaadittujen ilmaparametrien saavuttamiseksi, mukavien työolosuhteiden ylläpitämiseksi tai luomiseksi huoneessa. Kaikkien näiden laitteiden ylläpito vaatii melko paljon energiaa. Lämmönvaihtimista on tulossa tehokas ratkaisu energiansäästöön ilmanvaihtojärjestelmissä. Niiden toiminnan perusperiaate on huoneeseen syötettävän ilmavirran lämmitys käyttämällä huoneesta poistetun virtauksen lämpöä. Lämmönvaihdinta käytettäessä tuloilman lämmittämiseen tarvitaan vähemmän lämmittimen tehoa, mikä vähentää sen toimintaan tarvittavaa energiaa.

Ilmastoiduissa rakennuksissa lämmön talteenotto voidaan saada aikaan ilmanvaihdon päästöjen lämmön talteenotolla. Hukkalämmön talteenotto raitista ilmaa lämmittämään (tai tulevan raittiisen ilman jäähdyttäminen kesällä ilmastointijärjestelmän jäteilmalla) on yksinkertaisin talteenottomuoto. Tässä tapauksessa voidaan mainita neljän tyyppisiä kierrätysjärjestelmiä, jotka on jo mainittu: pyörivät regeneraattorit; lämmönvaihtimet, joissa on välijäähdytysneste; yksinkertaiset ilman lämmönvaihtimet; putkimaiset lämmönvaihtimet. Ilmastointijärjestelmän pyörivä regeneraattori voi nostaa tuloilman lämpötilaa talvella 15 °C ja kesällä laskea tuloilman lämpötilaa 4-8 °C (6.3). Kuten muissakin talteenottojärjestelmissä, välilämmönvaihdinta lukuun ottamatta pyörivä regeneraattori voi toimia vain, jos poisto- ja imukanavat ovat jossain järjestelmän kohdassa vierekkäin.

Lämmönvaihdin, jossa on välijäähdytysneste, on vähemmän tehokas kuin pyörivä regeneraattori. Esitetyssä järjestelmässä vesi kiertää kahden lämmönvaihtokierukan läpi, ja koska käytetään pumppua, nämä kaksi patteria voivat sijaita jonkin matkan päässä toisistaan. Sekä tässä lämmönvaihtimessa että pyörivässä regeneraattorissa on liikkuvia osia (pumppu ja sähkömoottori ovat käyttövoimaisia ​​ja tämä erottaa ne ilma- ja putkilämmönvaihtimista. Eräs regeneraattorin huonoista puolista on se, että kanavissa voi esiintyä likaa. Lika voi laskeutua pyörä, joka siirtää sen sitten imukanavaan. Useimmissa pyörissä on nyt tyhjennys, mikä vähentää epäpuhtauksien siirtymistä minimiin.

Yksinkertainen ilmalämmönvaihdin on kiinteä laite lämmön vaihtamiseksi poisto- ja tuloilmavirtojen välillä, jotka kulkevat sen läpi vastavirralla. Tämä lämmönvaihdin muistuttaa suorakaiteen muotoista teräslaatikkoa, jossa on avoimet päät ja joka on jaettu moniin kapeisiin kammiotyyppisiin kanaviin. Poisto- ja raitisilma virtaavat vuorotellen kanavien kautta ja lämpö siirtyy ilmavirrasta toiseen yksinkertaisesti kanavien seinien kautta. Lämmönvaihtimeen ei siirry epäpuhtauksia, ja koska kompaktissa tilassa on merkittävä pinta-ala, saavutetaan suhteellisen korkea hyötysuhde. Lämpöputkilämmönvaihdinta voidaan pitää loogisena jatkona edellä kuvatusta lämmönvaihdinrakenteesta, jossa kammioihin menevät kaksi ilmavirtaa pysyvät täysin erillään yhdistettyinä nipulla ripaisia ​​lämpöputkia, jotka siirtävät lämpöä kanavasta toiseen. . Vaikka putken seinämää voidaan pitää lisälämpövastuksena, lämmönsiirron tehokkuus putken sisällä, jossa haihtumis-kondensaatiokierto tapahtuu, on niin suuri, että jopa 70 % hukkalämmöstä voidaan ottaa talteen näissä lämmössä. vaihtimet. Yksi näiden lämmönvaihtimien tärkeimmistä eduista verrattuna lämmönvaihtimeen, jossa on välijäähdytys ja pyörivä regeneraattori, on niiden luotettavuus. Useiden putkien vikaantuminen heikentää lämmönvaihtimen hyötysuhdetta vain hieman, mutta ei pysäytä talteenottojärjestelmää kokonaan.

Kaikilla erilaisilla suunnitteluratkaisuilla lämmöntalteenottolaitteisiin sekundäärienergialähteistä, jokainen niistä sisältää seuraavat elementit:

· Ympäristö on lämpöenergian lähde;

· Ympäristö on lämpöenergian kuluttaja;

· Lämmönvastaanotin - lämmönvaihdin, joka vastaanottaa lämpöä lähteestä;

· Lämmönsiirrin - lämmönvaihdin, joka siirtää lämpöenergiaa kuluttajalle;

· Toimiva aine, joka kuljettaa lämpöenergiaa lähteestä kuluttajalle.

Regeneratiivisissa ja ilma-ilma (ilma-neste) rekuperatiivisissa lämmönvaihtimissa työaine on itse lämmönvaihtoväliaine.

Sovellusesimerkkejä.

1. Ilmalämmitys ilmalämmitysjärjestelmissä.
Lämmittimet on suunniteltu lämmittämään ilmaa nopeasti vesijäähdytysnesteellä ja jakamaan se tasaisesti tuulettimen ja ohjauskaihtimien avulla. Tämä on hyvä ratkaisu rakennus- ja tuotantopajoille, joissa nopeaa lämmitystä ja mukavan lämpötilan ylläpitämistä vaaditaan vain työaikana (samaan aikaan pääsääntöisesti myös uunit toimivat).

2. Veden lämmitys kuumavesijärjestelmässä.
Lämmönvaihtimien käyttö mahdollistaa energiankulutushuippujen tasoittamisen, sillä maksimi vedenkulutus tapahtuu työvuoron alussa ja lopussa.

3. Veden lämmitys lämmitysjärjestelmässä.
Suljettu järjestelmä
Jäähdytysneste kiertää suljetussa piirissä. Näin ollen saastumisvaaraa ei ole.
Avoin järjestelmä. Jäähdytysneste lämmitetään kuumalla kaasulla ja siirtää sitten lämpöä kuluttajalle.

4. Palamiseen menevän puhallusilman lämmitys. Voit vähentää polttoaineen kulutusta 10–15 %.

On laskettu, että kattiloiden, uunien ja kuivaimien polttimia käytettäessä pääasiallinen polttoainesäästöreservi on jätekaasujen lämmön hyödyntäminen kuumentamalla poltettua polttoainetta ilmalla. Lämmön talteenotolla savukaasuista on suuri merkitys teknologisissa prosesseissa, sillä uuniin tai kattilaan lämmitetyn puhallusilman muodossa palautettava lämpö mahdollistaa maakaasupolttoaineen kulutuksen vähentämisen jopa 30 %.
5. Polttoaineen lämmitys neste-neste-lämmönvaihtimilla. (Esimerkki – polttoöljyn lämmitys 100˚–120˚C:een.)

6. Prosessinesteen lämmitys neste-neste-lämmönvaihtimilla. (Esimerkki on galvaanisen ratkaisun lämmitys.)

Lämmönvaihdin on siis:

Tuotannon energiatehokkuuden ongelman ratkaiseminen;

Ympäristötilanteen normalisointi;

Mukavien olosuhteiden saatavuus tuotantopaikallasi - lämpö, ​​kuuma vesi hallinto- ja kodinhoitohuoneissa;

Energiakustannusten vähentäminen.

Kuva 1.

Asuinrakennusten energiankulutuksen ja energiansäästöpotentiaalin rakenne: 1 – siirtolämpöhäviö; 2 – ilmanvaihdon lämmönkulutus; 3 – lämmönkulutus kuuman veden toimittamiseen; 4 – energiansäästö

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta.

1. Karadzhi V.G., Moskovko Yu.G. Jotkut ilmanvaihto- ja lämmityslaitteiden tehokkaan käytön piirteet. Johto - M., 2004

2. Eremkin A.I., Byzeev V.V. Energiansaannin taloudellisuus lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmissä. Rakennuskorkeakoulujen liiton kustantaja M., 2008.

3. Skanavi A.V., Makhov. L.M. Lämmitys. Kustantaja ASV M., 2008