Una de las fuentes de recursos energéticos secundarios del edificio es la energía térmica del aire extraído a la atmósfera. El consumo de energía térmica para calentar el aire entrante es del 40 ... 80% del consumo de calor, la mayor parte se puede ahorrar en el caso de utilizar los denominados intercambiadores de calor residual.

Existen varios tipos de intercambiadores de calor residual.

Los intercambiadores de calor de placas recuperativas se fabrican en forma de un paquete de placas instaladas de tal manera que forman dos canales adyacentes, a través de uno de los cuales fluye el aire extraído, y por el otro, el aire exterior suministrado. En la fabricación de intercambiadores de calor de placas de un diseño de este tipo con una alta capacidad de aire, surgen dificultades tecnológicas significativas, por lo tanto, se han desarrollado diseños para intercambiadores de calor de carcasa y tubos TKT, que son un haz de tuberías dispuestas en forma escalonada. manera y encerrado en una carcasa. El aire extraído se mueve en el espacio anular, mientras que el aire exterior se mueve dentro de los tubos. El movimiento de los arroyos es transversal.

Arroz. Intercambiadores de calor:
a - intercambiador de calor de placas;
b - utilizador TKT;
â - girando;
g - recuperativo;
1 - caso; 2 - suministro de aire; 3 - rotor; 4 - sector purgado; 5 - aire de escape; 6 - unidad.

Para evitar la formación de hielo, los intercambiadores de calor están equipados con una línea adicional a lo largo del aire exterior, a través de la cual, a una temperatura de la pared del haz de tubos por debajo de la crítica (-20 ° C), pasa una parte del aire exterior frío.

Las unidades de recuperación de calor en el aire de escape con un portador de calor intermedio se pueden utilizar en sistemas mecánicos de suministro y ventilación de escape, así como en sistemas de aire acondicionado. La unidad consta de un calentador de aire ubicado en los conductos de suministro y escape, conectados por un circuito cerrado de circulación lleno de un portador intermedio. La circulación del refrigerante se realiza mediante bombas. El aire extraído, que se enfría en el calentador de aire del conducto de escape, transfiere calor al portador de calor intermedio que calienta el aire de suministro. Cuando el aire de escape se enfría por debajo de la temperatura del punto de rocío, el vapor de agua se condensa en una parte de la superficie de intercambio de calor de los calentadores de aire del conducto de escape, lo que conduce a la posibilidad de formación de hielo a temperaturas iniciales negativas del aire de suministro.

Las unidades de recuperación de calor con un portador de calor intermedio pueden funcionar en un modo que permita la formación de hielo en la superficie de intercambio de calor del calentador de aire de escape durante el día con el posterior apagado y descongelamiento, o, si el apagado de la unidad es inaceptable, cuando se usa uno. de las siguientes medidas para proteger el calentador de aire del conducto de escape de la formación de hielo:

• precalentar el aire de suministro a una temperatura positiva;
• creación de una derivación para el refrigerante o el suministro de aire;
• aumentar el caudal de refrigerante en el circuito de circulación;
• calentar el portador de calor intermedio.

La elección del tipo de intercambiador de calor regenerativo se realiza en función de los parámetros de diseño del aire extraído y suministrado y la liberación de humedad dentro de la habitación. Los intercambiadores de calor regenerativos se pueden instalar en edificios para diversos fines en los sistemas de suministro mecánico y ventilación por extracción, calefacción de aire y aire acondicionado. La instalación de un intercambiador de calor regenerativo debe garantizar un flujo de aire en contracorriente.

El sistema de ventilación y aire acondicionado con intercambiador de calor regenerativo debe estar equipado con dispositivos de control y regulación automática, que deben garantizar modos de funcionamiento con descongelación periódica o prevención de la formación de escarcha, así como mantener los parámetros requeridos del aire de suministro. Para evitar la formación de escarcha en el aire de suministro:

• organizar un canal de derivación;
• precalentar el aire de suministro;
• cambiar la frecuencia de rotación de la boquilla del regenerador.

En sistemas con temperaturas iniciales positivas del aire de suministro durante la recuperación de calor, no hay peligro de que el condensado se congele en la superficie del intercambiador de calor en el conducto de escape. En sistemas con temperaturas iniciales negativas del aire de suministro, es necesario utilizar esquemas de utilización que brinden protección contra la congelación de la superficie de los calentadores de aire en el conducto de escape.

2006-02-08

La necesidad de ahorro de energía en el diseño, construcción y operación de edificios de cualquier propósito está fuera de toda duda y se asocia principalmente con el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles y, como resultado, su continuo aumento de precio. En este caso, se debe prestar especial atención a reducir los costos de calor específicamente para los sistemas de ventilación y aire acondicionado, ya que la participación de estos costos en el balance energético total puede ser incluso mayor que las pérdidas de calor de transmisión, principalmente en edificios públicos e industriales y después de aumentar la protección térmica de vallas exteriores.

Una de las medidas de ahorro de energía más prometedoras, de bajo costo y de rápida amortización en los sistemas de ventilación mecánica y aire acondicionado es la utilización del calor del aire de escape para calentar parcialmente la entrada durante la estación fría. Para la recuperación de calor se utilizan aparatos de varios diseños, incl. intercambiadores de calor recuperativos de flujo transversal de placas y regeneradores con rotor rotatorio, así como dispositivos con los denominados tubos de calor (termosifones).

Sin embargo, se puede demostrar que en las condiciones del nivel prevaleciente de precios para equipos de ventilación en la Federación de Rusia y, principalmente, debido a la práctica ausencia de producción propia de los tipos de dispositivos enumerados, desde un punto de vista técnico y económico. , es aconsejable considerar la utilización de calor solo sobre la base de dispositivos con un refrigerante intermedio. Se sabe que este diseño tiene una serie de ventajas.

En primer lugar, para su implementación, se utilizan equipos en serie, ya que aquí la unidad de suministro se complementa solo con un calentador de recuperación de calor y la unidad de escape, con una unidad de recuperación de calor, que son estructuralmente similares a los calentadores y enfriadores convencionales. Esto es especialmente importante, ya que hay varias empresas en la Federación de Rusia que realizan su propia producción de los productos en cuestión, incl. tan grandes como Veza LLC.

Además, este tipo de equipo de recuperación de calor es muy compacto, y la conexión de las unidades de suministro y escape solo a través de un circuito de circulación con un portador de calor intermedio permite elegir un lugar para su colocación de manera casi independiente entre sí. Los líquidos de bajo nivel de congelación como los anticongelantes se suelen utilizar como refrigerante, y el pequeño volumen del circuito de circulación permite descuidar los costes del anticongelante, y la hermeticidad del circuito y la no volatilidad del anticongelante hacen que el tema de su toxicidad secundaria.

Finalmente, la ausencia de contacto directo entre los flujos de aire suministrado y extraído no impone restricciones a la limpieza de la campana, lo que amplía prácticamente infinitamente el conjunto de edificios y locales donde se puede utilizar la recuperación de calor. Como desventaja, generalmente indican una eficiencia de temperatura no demasiado alta, que no exceda el 50-55%.

Pero este es solo el caso cuando la cuestión de la conveniencia de usar la recuperación de calor debe decidirse mediante un cálculo técnico y económico, del que hablaremos más adelante en nuestro artículo. Se puede demostrar que el período de recuperación de los costos de capital adicionales para un dispositivo de recuperación de calor con un portador de calor intermedio no excede de tres a cuatro años.

Esto es especialmente importante en el contexto de una economía de mercado inestable con un nivel notablemente cambiante de precios para equipos y tarifas para recursos energéticos, lo que no permite el uso de soluciones de ingeniería intensivas en capital. Sin embargo, la pregunta sigue siendo la eficiencia de temperatura más económicamente factible de dicho equipo de recuperación de calor k eff, es decir, la proporción de calor gastado en calentar el flujo de entrada debido al calor del aire de escape en relación con la carga de calor total. Los valores utilizados normalmente para este parámetro están en el rango de 0,4 a 0,5. Ahora mostraremos en qué base se aceptan los valores indicados.

Este problema se considerará en el ejemplo de una unidad de tratamiento de aire con una capacidad de 10,000 m 3 / h utilizando el equipo de Veza LLC. Esta tarea es de optimización, ya que se trata de identificar el valor de k eff, que proporciona un mínimo de los costos totales descontados de la SDZ para el dispositivo y operación del equipo de ventilación.

El cálculo debe realizarse sujeto al uso de fondos prestados para la construcción de unidades de ventilación y llevar la SDZ al final del intervalo de tiempo considerado T de acuerdo con la siguiente fórmula:

donde K es el costo total de capital, rublos; E - costos operativos anuales totales, rublos / año; p - tasa de descuento,%. Al calcularlo, se puede tomar igual a la tasa de refinanciamiento del Banco Central de la Federación de Rusia. Desde el 15 de enero de 2004, este valor ha sido igual al 14% anual. En este caso, es posible investigar el problema en un volumen bastante completo por medios comparativamente elementales, ya que todos los componentes del costo se toman en cuenta fácilmente y se calculan de manera bastante simple.

Por primera vez, la solución a este problema fue publicada por el autor en un artículo para el nivel de precios y tarifas vigentes en ese momento. Sin embargo, como será fácil de ver, cuando se recalculan para datos posteriores, las principales conclusiones siguen siendo válidas. Al mismo tiempo, mostraremos cómo se debe realizar el estudio de factibilidad en sí cuando es necesario seleccionar la solución de ingeniería óptima, ya que todas las demás tareas diferirán solo en la determinación del valor de K.

Pero esto se hace fácilmente de acuerdo con los catálogos y listas de precios de los fabricantes de los equipos correspondientes. En nuestro ejemplo, los costos de capital se determinaron de acuerdo con la empresa Veza, con base en el rendimiento y el conjunto adoptado de secciones de las unidades de suministro y escape: un panel frontal con una válvula vertical, un filtro de celda de clase G3, una unidad de ventilador; Además, en la unidad de suministro también hay un calentador de aire adicional para el sistema de recuperación de calor y un calentador de recalentamiento con suministro de calor de la red de calefacción, y en la unidad de escape: un enfriador de aire para el sistema de recuperación de calor, así como un bomba de circulación. 1. Los gastos de instalación y ajuste de unidades de ventilación se tomaron a razón del 50% de las principales inversiones de capital.

Los costos del equipo de recuperación de calor y una bobina de calentamiento se calcularon sobre la base de los resultados de los cálculos en una computadora utilizando los programas de la empresa "Veza", dependiendo de la eficiencia del intercambiador de calor. Al mismo tiempo, con un aumento en la eficiencia, el valor de K aumenta, ya que el número de filas de tubos de intercambiadores de calor del sistema de utilización aumenta más rápido (para k eff = 0.52 - hasta 12 en cada instalación), que el el número de filas del calentador de precalentamiento disminuye (de 3 a 1 en las mismas condiciones) ...

Los costos operativos consisten en los costos anuales de calefacción y electricidad, y los cargos por depreciación, respectivamente. Al calcularlos, la duración de la operación de la instalación durante el día en los cálculos se tomó igual a 12 horas, la temperatura del aire detrás del calentador de precalentamiento es de + 18 ° C, y después del intercambiador de calor, dependiendo de keff a través del promedio la temperatura exterior para el período de calefacción y la temperatura del aire de escape.

Este último es igual a + 24,7 ° С por defecto (programa de selección de recuperadores de calor de LLC "Veza"). La tarifa de energía térmica se adoptó de acuerdo con los datos de Mosenergo OJSC a mediados de 2004 a una tasa de RUB 325 / Gcal (para consumidores de bajo presupuesto). Obviamente, con un aumento de k eff, la cantidad de costos de la energía térmica disminuye, lo que, en términos generales, es el propósito de la recuperación de calor.

Los costos de electricidad se calculan a través de la energía eléctrica necesaria para accionar la bomba de circulación del sistema de recuperación de calor y los ventiladores de las unidades de suministro y escape. Esta potencia se determina en función de la pérdida de carga en el circuito de circulación, la densidad y el caudal del portador de calor intermedio, así como la resistencia aerodinámica de las unidades y redes de ventilación. Todos los valores enumerados, excepto la densidad del refrigerante, tomada igual a 1200 kg / m 3, se calculan de acuerdo con los programas para la selección de equipos de recuperación de calor y ventilación de Veza LLC. Además, las expresiones de eficiencia de las bombas y ventiladores utilizados también están involucradas en las expresiones de potencia.

En los cálculos se utilizaron valores medios: 0,35 para bombas GRUNDFOS con rotor húmedo y 0,7 para ventiladores RDH. La tarifa eléctrica se tuvo en cuenta según los datos de Mosenergo OJSC a mediados de 2004 a razón de 1,17 RUB / (kWh). Con un aumento en k eff, el nivel de costos de electricidad aumenta, ya que con un aumento en el número de filas de intercambiadores de calor de utilización, aumenta su resistencia al flujo de aire, así como las pérdidas de presión en el circuito de circulación del portador de calor intermedio.

Sin embargo, en general, este componente de los costos es significativamente menor que el costo de la energía térmica. Las deducciones por depreciación también aumentan con el aumento de k eff, en la medida en que aumentan los costos de capital. El cálculo de estas deducciones se realiza sobre la base de garantizar los costos de restauración total, revisión y reparaciones actuales del equipo, teniendo en cuenta la vida útil estimada del equipo TAM, tomada en los cálculos iguales a 15 años.

En general, sin embargo, los costos operativos totales disminuyen al aumentar la eficiencia de utilización. Por tanto, la existencia de un mínimo de SDZ es posible en uno u otro nivel de keff y un valor fijo de T. Los resultados de los cálculos correspondientes se muestran en la Fig. 2. Es fácil ver en los gráficos que el mínimo en la curva SDZ aparece prácticamente en cualquier horizonte de cálculo, que, en el sentido del problema, es igual al período de recuperación requerido.

Esto significa que con los precios actuales de los equipos y las tarifas de los recursos energéticos, cualquier inversión, incluso la más pequeña, en recuperación de calor dará sus frutos, y con bastante rapidez. Por lo tanto, la utilización de calor con un portador de calor intermedio casi siempre está justificada. Con un aumento en el período de recuperación estimado, el mínimo en la curva SDZ se desplaza rápidamente al área de mayor eficiencia, alcanzando 0,47 en T = T AM = 15 años.

Está claro que el valor óptimo de k eff para el período de recuperación aceptado será aquel en el que se observe el SRS mínimo. La gráfica de la dependencia de un valor óptimo de k eff con T se muestra en la Fig. 3. Dado que un período de recuperación más largo, que exceda la vida útil estimada del equipo, no está justificado, aparentemente uno debería detenerse en el nivel de k eff = 0.4-0.5, especialmente porque con un aumento adicional en T, el aumento en la eficiencia óptima se ralentiza bruscamente.

Además, debe tenerse en cuenta que el método considerado de recuperación de calor para cualquier superficie de intercambio de calor y el caudal de refrigerante en general, en principio, no puede proporcionar un valor de keff superior a 0,52-0,55, lo que se confirma mediante el cálculo según al programa de la empresa "Veza". Si aceptamos la tarifa para la energía térmica como para los consumidores comerciales en la cantidad de 547 rublos / Gcal, la disminución en los costos anuales debido a la recuperación de calor será mayor, por lo tanto, el gráfico en la Fig. 3 muestra el límite superior del posible período de recuperación.

Por lo tanto, el rango especificado de valores de k eff de 0.4 a 0.5 encuentra un estudio de factibilidad completo. Por lo tanto, la principal recomendación práctica basada en los resultados del estudio anterior es el uso más amplio posible de la utilización del calor del aire de escape con un portador de calor intermedio en cualquier edificio donde se proporcione suministro mecánico y ventilación de escape y aire acondicionado, con el elección de un coeficiente de eficiencia de temperatura cercano al máximo posible para este tipo de instalación. Otra recomendación es la obligatoria para una economía de mercado que contabiliza el descuento de los costos de capital y operativos en la comparación técnica y económica de opciones para soluciones de ingeniería de acuerdo con la fórmula (1).

Además, si solo se comparan dos opciones, como suele ser el caso, es conveniente comparar solo los costos adicionales y asumir que en el primer caso K = 0, y en el segundo, por el contrario, E = 0 y K es igual a inversiones adicionales en actividades cuya conveniencia se acredite. Luego, en lugar de E en la primera opción, debe usar la diferencia en los costos anuales para las opciones. Después de eso, se construyen gráficos de la dependencia de SDZ en T, y el período de recuperación estimado se determina en el punto de su intersección.

Si resulta ser más alto que TAM, o los gráficos no se cruzan en absoluto, las medidas son económicamente injustificadas. Los resultados obtenidos son de naturaleza muy general, ya que la dependencia del cambio en los costos de capital del grado de utilización del calor en la situación actual del mercado está poco relacionada con un fabricante específico de equipos de ventilación, y la principal influencia en los costos operativos es generalmente ejercido solo por los costos de calor y electricidad.

Por lo tanto, las recomendaciones propuestas se pueden utilizar al tomar decisiones económicamente sólidas sobre el ahorro de energía en cualquier sistema de ventilación mecánica y aire acondicionado. Además, estos resultados tienen una forma simple y de ingeniería y se pueden refinar fácilmente cuando cambian los precios y tarifas actuales.

También debe tenerse en cuenta que el período de recuperación obtenido en los cálculos anteriores, dependiendo del k eff aceptado, alcanza los 15 años, es decir, hasta TAM, es en cierto sentido el resultado marginal cuando se tienen en cuenta todos los costos de capital. Si solo tenemos en cuenta las inversiones de capital adicionales directamente en la recuperación de calor, el período de recuperación se reduce realmente a 3-4 años, como se indicó anteriormente.

En consecuencia, la utilización del calor del aire de escape con un portador de calor intermedio es de hecho una medida de bajo costo y rápida amortización y merece la aplicación más amplia en una economía de mercado.

1. SOBREDOSIS. Samarin. Sobre la regulación de la protección térmica de los edificios. Revista "S.O.K.", Nº 6/2004.
2. O. Ya. Kokorin. Modernos sistemas de climatización.- M .: "Fizmatlit", 2003.
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4. SOBREDOSIS. Samarin. Eficiencia económicamente viable de las unidades de recuperación de calor con un portador de calor intermedio. Instalación y obras especiales en construcción, nº 1/2003.
5. SNiP 23-01–99 * "Climatología de la construcción" .- M: GUP TsPP, 2004.

Descripción:

En la actualidad, los indicadores de protección térmica de edificios residenciales de varios pisos han alcanzado niveles suficientemente altos
valores, por tanto, la búsqueda de reservas para el ahorro de energía térmica está en el campo de la mejora de la eficiencia energética de los sistemas de ingeniería. Una de las medidas clave de ahorro de energía con un potencial bastante alto de ahorro de energía térmica es el uso de unidades de recuperación de calor 1 del calor del aire de escape en los sistemas de ventilación.

En la actualidad, los indicadores de protección térmica de edificios residenciales de varios pisos han alcanzado valores bastante altos, por lo tanto, la búsqueda de reservas para ahorrar energía térmica está en el campo de mejorar la eficiencia energética de los sistemas de ingeniería. Una de las medidas clave de ahorro de energía con un potencial bastante alto de ahorro de energía térmica es el uso de unidades de recuperación de calor 1 del calor del aire de escape en los sistemas de ventilación.

Las unidades de tratamiento de aire con recuperación de calor del aire de escape tienen una serie de ventajas en comparación con los sistemas de ventilación de suministro tradicionales, que incluyen ahorros significativos en la energía térmica gastada en calentar el aire de ventilación (del 50 al 90%, según el tipo de intercambiador de calor utilizado) . También cabe destacar un alto nivel de confort aire-térmico, debido a la estabilidad aerodinámica del sistema de ventilación y al equilibrio de los caudales de aire de impulsión y escape.

Tipos de recicladores

El más ampliamente usado:

1... Intercambiadores de calor regenerativos NS. En los regeneradores, el calor del aire extraído se transfiere al aire de suministro a través de una boquilla, que se calienta y enfría alternativamente. A pesar de su alta eficiencia energética, los intercambiadores de calor regenerativos tienen un inconveniente importante: la posibilidad de mezclar una cierta parte del aire extraído con el aire de suministro en el cuerpo del aparato. Esto, a su vez, puede conducir a la transferencia de olores desagradables y bacterias causantes de enfermedades. Por lo tanto, generalmente se usan dentro de un apartamento, cabaña o una habitación en edificios públicos.

2. Intercambiadores de calor recuperadores. Estos intercambiadores de calor, por regla general, incluyen dos ventiladores (suministro y escape), filtros y un intercambiador de calor de placas de tipo contraflujo, cruzado y semicruzado.

Con la instalación puerta a puerta de intercambiadores de calor recuperativos, es posible:

1. regular de manera flexible el régimen aire-térmico según el tipo de operación del apartamento, incluido el uso de aire recirculado;
2. protección contra el ruido exterior urbano (cuando se utilizan barreras translúcidas selladas);
3. limpieza del aire de suministro con filtros de alta eficiencia.

3.Unidades de recuperación de calor con portador de calor intermedio. De acuerdo con sus características de diseño, estos utilitarios son de poca utilidad para la ventilación individual (de apartamentos) y, por lo tanto, en la práctica, se utilizan para sistemas centrales.

4. Unidades de recuperación de calor con intercambiador de calor en tubos de calor. El uso de tubos de calor le permite crear intercambiadores de calor compactos eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, debido a la complejidad del diseño y el alto costo, no han encontrado aplicación en sistemas de ventilación para edificios residenciales.

En términos básicos, la distribución del consumo de energía térmica en un edificio típico de varios pisos se lleva a cabo casi por igual entre las pérdidas de calor por transmisión (50–55%) y la ventilación (45–50%). Distribución aproximada del balance de calor anual para calefacción y ventilación: pérdida de calor de transmisión: 63–65 kWh / m2 año; calentamiento del aire de ventilación - 58–60 kWh / m2 año; generación de calor interno e insolación: 25–30 kWh / m 2 año. La eficiencia energética de los edificios de apartamentos se puede aumentar introduciendo en la práctica de la construcción en masa: sistemas de calefacción modernos que utilizan termostatos de ambiente, válvulas de equilibrado y automatización de los puntos de calor en función del clima; Sistemas de ventilación mecánica con recuperación de calor del aire de escape.

Con peso y dimensiones similares, el mejor resultado en edificios residenciales lo muestran los intercambiadores de calor regenerativos (80-95%), seguidos de los intercambiadores de calor recuperativos (hasta 65%) y los intercambiadores de calor con un portador de calor intermedio (45-55% ) están en último lugar.

Cabe mencionar las unidades de recuperación de calor, que además de transferir energía térmica, transfieren la humedad del aire extraído al aire de suministro. Dependiendo del diseño de la superficie de transferencia de calor, se subdividen en tipos de entalpía y sorción y permiten utilizar entre el 15 y el 45% de la humedad eliminada con el aire extraído.

Uno de los primeros proyectos de implementación

En 2000, para un edificio residencial en el prospecto 6 Krasnostudensky, se diseñó uno de los primeros sistemas de suministro mecánico de apartamentos y ventilación de escape con recuperación de calor del aire de escape para calentar el aire de suministro en un intercambiador de calor de placas aire-aire de flujo cruzado. .

En cada apartamento, en el espacio del falso techo del baño de visitas ubicado junto a la cocina, se encuentra una unidad de suministro y extracción de apartamentos compacta y silenciosa. La capacidad máxima de suministro de aire es de 430 m 3 / h. Para reducir el consumo de energía, la entrada de aire exterior en la mayoría de los apartamentos no se realiza desde la calle, sino desde el espacio de la logia acristalada. En otros apartamentos, donde no existe la posibilidad técnica de entrada de aire desde las logias, las rejillas de entrada de aire están ubicadas directamente en la fachada.

El aire exterior se limpia, si es necesario, se precalienta para evitar la congelación del intercambiador de calor, luego se calienta o enfría en el intercambiador de calor debido al aire extraído, luego, si es necesario, finalmente se calienta a la temperatura requerida por un calentador eléctrico, tras lo cual se distribuye por todo el departamento. El primer calentador con una potencia nominal de 0,6 kW está diseñado para proteger el conducto de escape de la congelación del condensado. El condensado se descarga en la alcantarilla a través de un tubo de drenaje especial a través de un sello de agua. El segundo calentador con una potencia de 1,5 kW está diseñado para calentar el aire de suministro a un valor cómodo predeterminado. También es eléctrico para facilitar la instalación.

Cabe señalar que, según los cálculos de los diseñadores, la necesidad de recalentar el aire después del intercambiador de calor podría surgir solo a temperaturas exteriores muy bajas. No obstante, teniendo en cuenta que a través del intercambiador de calor de la unidad de tratamiento de aire pasa el doble de aire de suministro que el aire de extracción, se instaló un calentador de aire eléctrico en el aire de suministro. La práctica operativa ha confirmado estas suposiciones: casi nunca se usa calefacción adicional, el calor del aire de escape es suficiente para calentar el aire de suministro a una temperatura que no cause malestar entre los residentes.

El intercambiador de calor está equipado con un sistema de automatización con un controlador y un panel de control. El sistema de automatización permite encender el primer calentador cuando la temperatura de la pared del intercambiador de calor llega por debajo de 1 ° C, el segundo calentador se puede encender y apagar, asegurando la constancia de la temperatura establecida del aire de suministro.

Hay tres velocidades fijas para el ventilador de suministro. A la primera velocidad, el volumen de aire de suministro es de 120 m 3 / h, este valor cumple con los requisitos para un apartamento de una y dos habitaciones, así como un apartamento de tres habitaciones con una pequeña cantidad de residentes. En la segunda velocidad, el volumen de aire de suministro es de 180 m 3 / h, en la tercera - 240 m 3 / h. Los residentes rara vez usan la segunda y tercera velocidades.

Se realizaron mediciones acústicas a todas las velocidades del ventilador, que mostraron que a la primera velocidad el nivel de ruido no supera los 30–35 dB (A), y este valor es válido para un apartamento sin amueblar. En un apartamento con muebles y elementos de interior, el nivel de ruido será aún menor. A la segunda y tercera velocidades, el nivel de ruido es mayor, pero cuando la puerta del baño de visitas está cerrada, no genera malestar entre los residentes.

El aire de escape se toma de los baños, luego, después de la filtración, se pasa a través de un intercambiador de calor y se descarga a través de un conducto de escape colector central. Conductos de aire de escape prefabricados: metálicos, de acero galvanizado y colocados en pozos de incendio vallados. En el piso técnico superior se combinan conductos prefabricados de un tramo y se conducen al exterior del edificio.

Al momento de la implementación del proyecto, la normativa prohibía combinar las campanas de baños y cocinas para su disposición, por lo tanto, las campanas de las cocinas están aisladas. Se recupera el calor de aproximadamente la mitad del volumen de aire extraído del apartamento. Esta prohibición ahora se ha levantado, mejorando aún más la eficiencia energética del sistema.

En la temporada de calefacción 2008-2009, se realizó una encuesta energética de los sistemas de consumo de calor en el edificio, que mostró un 43% de ahorro de calor para calefacción y ventilación en comparación con edificios similares en el mismo año.

Proyecto en el norte de Izmailovo

Otro proyecto similar se implementó en 2011 en el norte de Izmailovo. El edificio de apartamentos 153 proporciona ventilación de apartamentos con inducción mecánica y utilización del calor del aire de escape para calentar el aire de suministro. Las unidades de tratamiento de aire se instalan de forma autónoma en los pasillos de los apartamentos y están equipadas con filtros, intercambiador de calor de placas y ventiladores. El conjunto completo de la unidad incluye equipo de automatización y un panel de control que le permite regular la capacidad de aire de la unidad.

Al pasar a través de una unidad de ventilación con intercambiador de calor de placas, el aire de extracción calienta el aire de impulsión hasta 4 ° C (a una temperatura del aire exterior de –28 ° C). La compensación del déficit de calor para calentar el aire de suministro se lleva a cabo calentando dispositivos de calefacción.

El aire exterior se toma de la logia del apartamento y el aire de escape de los baños, aseos y cocinas (dentro del mismo apartamento) después de que el utilizador se descarga en el canal de escape a través de un satélite y se extrae dentro del piso técnico. Si es necesario, el drenaje del condensado del intercambiador de calor se proporciona en el tubo ascendente de alcantarillado equipado con un embudo de goteo con un dispositivo de bloqueo de olores. El elevador se encuentra en el baño.

El control del caudal de aire de impulsión y extracción se realiza mediante un panel de control. La unidad se puede cambiar de funcionamiento normal con recuperación de calor a funcionamiento de verano sin recuperación. El suelo técnico se ventila mediante deflectores.

El volumen del aire suministrado se toma para compensar el escape de las instalaciones del baño, el baño y la cocina. El apartamento no tiene un conducto de extracción para conectar el equipo de cocina (la campana extractora de la estufa funciona para la recirculación). La entrada se dirige a través de conductos de aire que absorben el sonido a través de las salas de estar. La unidad de ventilación en los pasillos de los apartamentos está cubierta con una estructura de edificio con trampillas de servicio y un conducto de extracción desde la unidad de ventilación hasta el pozo de extracción. Hay cuatro ventiladores redundantes en el almacén de mantenimiento.

Las pruebas de la instalación con recuperación de calor mostraron que su eficiencia puede alcanzar el 67%.

El uso de sistemas de ventilación mecánica con recuperación de calor del aire de escape está muy extendido en la práctica mundial. La eficiencia energética de los intercambiadores de calor es de hasta un 65% para los intercambiadores de calor de placas y hasta un 85% para los rotativos. Cuando estos sistemas se utilizan en Moscú, el consumo de calor anual se puede reducir al nivel de referencia en 38-50 kWh / m2 por año. Esto permite reducir el indicador de consumo de calor específico general a 50-60 kWh / m2 por año sin cambiar el nivel básico de protección térmica de las cercas y garantizar una reducción del 40 por ciento en el consumo de energía de los sistemas de calefacción y ventilación, previstos desde 2020.

Literatura

1. Serov S.F., Milovanov A. Yu. Sistema de ventilación del apartamento con intercambiadores de calor. Proyecto piloto de edificio residencial// ABOK. 2013. No. 2.
2. Naumov A. L., Serov S. F., Budza A. O. Intercambiadores de calor de aire de escape para viviendas// ABOK. 2012. No. 1.

1 Inicialmente, esta tecnología se difundió en el norte de Europa y Escandinavia. Hoy en día, los diseñadores rusos tienen una experiencia considerable en el uso de estos sistemas en edificios residenciales de varios pisos.

En este artículo, proponemos considerar un ejemplo del uso de intercambiadores de calor modernos (recuperadores) en unidades de ventilación, en particular rotativas.

Los principales tipos de intercambiadores de calor rotativos (recuperadores) utilizados en las unidades de ventilación:

a) rotor de condensación: utiliza principalmente calor sensible. La transferencia de humedad tiene lugar cuando el aire de extracción es enfriado por el rotor a una temperatura por debajo del punto de rocío.
b) rotor de entalpía: tiene un revestimiento de lámina higroscópica que promueve la transferencia de humedad. De esta forma se recupera el calor total.
Considere un sistema de ventilación en el que funcionen ambos tipos de intercambiador de calor (recuperador).

Supongamos que el objeto del cálculo es un grupo de habitaciones en un edificio determinado, por ejemplo, en Sochi o Bakú, calcularemos solo para el período cálido:

Parámetros del aire exterior:
temperatura del aire exterior durante el período cálido, con una seguridad de 0,98 - 32 ° С;
entalpía del aire exterior en la estación cálida: 69 kJ / kg;
Parámetros internos del aire:
temperatura del aire interno - 21 ° С;
humedad relativa del aire interior - 40-60%.

El consumo de aire requerido para la asimilación de sustancias nocivas en este grupo de locales es de 35000 m³ / h. El haz de proceso de la sala es de 6800 kJ / kg.
Esquema de distribución de aire en las habitaciones: distribuidores de aire de baja velocidad "de abajo hacia arriba". Al respecto (no aplicaremos el cálculo, ya que es volumen y va más allá del alcance del artículo, tenemos todo lo que necesitamos), los parámetros del aire de impulsión y escape son los siguientes:

1. Suministro:
temperatura - 20 ° С;
humedad relativa - 42%.
2. Extraíble:
temperatura - 25 ° С;
humedad relativa - 37%

Construyamos el proceso en el diagrama I-d (Fig. 1).
Primero, designamos un punto con los parámetros del aire interno (B), luego dibujamos el haz de proceso a través de él (tenga en cuenta que para este diseño de los diagramas, el punto inicial del haz son los parámetros t = 0 ° C, d = 0 g / kg, y la dirección está indicada por el valor calculado (6800 kJ / kg) indicado en el borde, luego el haz resultante se transfiere a los parámetros del aire interno, manteniendo el ángulo de inclinación).
Ahora, conociendo las temperaturas del aire de suministro y de extracción, determinamos sus puntos, encontrando las intersecciones de las isotermas con el haz de proceso, respectivamente. Construimos el proceso a partir de lo contrario, para obtener los parámetros especificados del aire de suministro, bajamos el segmento - calentamiento - a lo largo de la línea de contenido de humedad constante hasta la curva de humedad relativa φ = 95% (segmento P-P1) .
Seleccionamos un rotor de condensación que recupera el calor del aire extraído para calentar P-P1. Obtenemos la eficiencia (calculada por temperatura) del rotor del orden del 78% y calculamos la temperatura del aire de escape U1. Ahora, seleccionemos un rotor de entalpía que funcione para enfriar el aire exterior (H) mediante los parámetros obtenidos U1.
Obtenemos la eficiencia (calculada por entalpía) del orden del 81%, los parámetros del aire tratado en la entrada H1 y en el escape U2. Conociendo los parámetros H1 y P1, puede elegir un enfriador de aire con una capacidad de 332,500 W.

Arroz. 1 - Proceso de tratamiento de aire para el sistema 1

Representemos esquemáticamente la unidad de ventilación con recuperadores (Fig. 2).

Arroz. 2 - Esquema de una unidad de ventilación con recuperador 1

Ahora, a modo de comparación, seleccionaremos otro sistema, para los mismos parámetros, pero con una configuración diferente, a saber: instalaremos un rotor de condensación.

Ahora (Fig.3) el calentamiento de P-P1 se lleva a cabo mediante un calentador de aire eléctrico, y el rotor de condensación proporcionará lo siguiente: la eficiencia es de aproximadamente el 83%, la temperatura del aire de suministro tratado (H1) es de 26 ° C. Seleccionaremos un enfriador de aire para la potencia requerida de 478340 W.

Arroz. 3 - Proceso de tratamiento de aire para el sistema 2

Cabe señalar que para el sistema 1 se requiere menos energía para enfriar y, además de esto, no se requieren costos adicionales de portador de energía (en este caso, corriente alterna) para el segundo calentamiento del aire. Hagamos una tabla comparativa:

Posiciones comparadas	Sistema 1 (con dos intercambiadores de calor)	Sistema 2 (con un intercambiador de calor)	Diferencia
Consumo del motor del rotor	320 + 320 W	320 peso	320 peso
Capacidad de enfriamiento requerida	332,500 vatios	478340 vatios	145840 Peso
Consumo de energía para el segundo calentamiento.	0 vatios	151670 W	151670 W
Consumo de energía de los motores de los ventiladores	11 + 11 kW	11 + 11 kW	0

Para resumir

Vemos claramente las diferencias en el funcionamiento de los rotores de condensación y entalpía, los ahorros de energía asociados a esto. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el principio del sistema 1 se puede organizar solo para ciudades cálidas del sur, ya que con recuperación de calor durante el período frío, los valores del rotor de entalpía no difieren mucho del de condensación.

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En un sistema de aire acondicionado, el calor del aire de escape del local se puede utilizar de dos formas:

· Utilización de esquemas con recirculación de aire;

· Instalación de intercambiadores de calor.

El último método se usa generalmente en sistemas de aire acondicionado de flujo directo. Sin embargo, no se excluye el uso de intercambiadores de calor en circuitos con recirculación de aire.

Se utiliza una amplia variedad de equipos en los sistemas modernos de ventilación y aire acondicionado: calentadores, humidificadores, varios tipos de filtros, rejillas ajustables y mucho más. Todo esto es necesario para lograr los parámetros de aire requeridos, mantener o crear condiciones cómodas para trabajar en la habitación. Todo este equipo requiere mucha energía para su mantenimiento. Las unidades de recuperación de calor se están convirtiendo en una solución eficaz para ahorrar energía en los sistemas de ventilación. Su principio básico de funcionamiento es calentar el flujo de aire suministrado a la habitación utilizando el calor del flujo extraído de la habitación. Cuando se usa un intercambiador de calor, se requiere menos potencia del calentador para calentar el aire de suministro, lo que reduce la cantidad de energía requerida para su funcionamiento.

La recuperación de calor en edificios con aire acondicionado se puede realizar mediante la recuperación de calor de las emisiones de ventilación. Reciclar el calor residual para calentar aire fresco (o enfriar el aire fresco entrante con aire residual después del sistema de aire acondicionado en verano) es la forma más simple de utilización. Al mismo tiempo, se pueden señalar cuatro tipos de sistemas de utilización, que ya se han mencionado: regeneradores rotativos; intercambiadores de calor con un portador de calor intermedio; intercambiadores de calor de aire simples; intercambiadores de calor tubulares. Un regenerador rotatorio en un sistema de aire acondicionado puede aumentar la temperatura del aire de suministro en invierno en 15 ° C, y en verano puede reducir la temperatura del aire de suministro en 4-8 ° C (6.3). Como en otros sistemas de recuperación, con la excepción del intercambiador de calor intermedio, el regenerador rotatorio solo puede funcionar si los conductos de escape y succión están adyacentes entre sí en algún punto del sistema.

Un intercambiador de calor intermedio es menos eficiente que un regenerador rotatorio. En el sistema presentado, el agua circula a través de dos bobinas de intercambio de calor y, dado que se utiliza una bomba, las dos bobinas pueden ubicarse a cierta distancia entre sí. Tanto este intercambiador de calor como el regenerador rotatorio tienen partes móviles (la bomba y el motor eléctrico son accionados y esto los distingue de los intercambiadores de calor de aire y tubulares. Una de las desventajas del regenerador es que puede producirse contaminación en los canales. La suciedad puede asentarse en la rueda, luego la lleva al puerto de succión La mayoría de las ruedas tienen hoy en día una purga para mantener la transferencia de contaminantes al mínimo.

Un intercambiador de calor de aire simple es un dispositivo estacionario para el intercambio de calor entre las corrientes de aire de escape y de entrada, que lo atraviesa en un flujo en contracorriente. Este intercambiador de calor se asemeja a una caja de acero rectangular con extremos abiertos, dividida en muchos canales estrechos, como cámaras. El escape y el aire fresco fluyen a través de canales alternos, y el calor se transfiere de una corriente de aire a otra simplemente a través de las paredes de los canales. No hay transferencia de contaminantes en el intercambiador de calor, y dado que un área de superficie significativa está encerrada en un espacio compacto, se logra una eficiencia relativamente alta. Un intercambiador de calor con un tubo de calor puede considerarse como un desarrollo lógico del diseño del intercambiador de calor descrito anteriormente, en el que los dos flujos de aire hacia las cámaras permanecen completamente separados, conectados por un haz de tubos de calor con aletas que transfieren calor desde de un canal a otro. Aunque la pared de la tubería puede verse como una resistencia térmica adicional, la eficiencia de transferencia de calor dentro de la propia tubería, en la que ocurre el ciclo de evaporación-condensación, es tan grande que hasta el 70% del calor residual se puede recuperar en estos intercambiadores de calor. Una de las principales ventajas de estos intercambiadores de calor sobre un intercambiador de calor intermedio y un regenerador rotativo es su fiabilidad. La falla de varias tuberías solo reducirá ligeramente la eficiencia del intercambiador de calor, pero no detendrá por completo el sistema de utilización.

Con toda la variedad de soluciones de diseño para usuarios de calor de recursos energéticos secundarios, cada una de ellas cuenta con los siguientes elementos:

· Medio ambiente: fuente de energía térmica;

· Medio ambiente: consumidor de energía térmica;

· Receptor de calor: intercambiador de calor que recibe calor de una fuente;

· Intercambiador de calor: intercambiador de calor que transfiere energía térmica al consumidor;

· Sustancia de trabajo que transporta la energía térmica desde la fuente hasta el consumidor.

En los intercambiadores de calor regenerativos y recuperativos aire-aire (aire-líquido), la sustancia de trabajo son los propios medios de intercambio de calor.

Ejemplos de aplicación.

1. Calentamiento de aire en sistemas de calefacción de aire.
Los calentadores están diseñados para un calentamiento rápido del aire mediante un portador de calor de agua y su distribución uniforme mediante un ventilador y rejillas de guía. Esta es una buena solución para talleres de construcción e industriales, donde solo se requiere un calentamiento rápido y mantener una temperatura agradable durante las horas de trabajo (al mismo tiempo, los hornos generalmente están en funcionamiento).

2. Calentamiento de agua en el sistema de suministro de agua caliente.
El uso de intercambiadores de calor permite suavizar los picos de consumo energético, ya que el consumo máximo de agua se da al inicio y al final del turno.

3. Calentamiento de agua en el sistema de calefacción.
Sistema cerrado
El refrigerante circula en circuito cerrado. Por tanto, no existe riesgo de contaminación.
Sistema abierto. El portador de calor se calienta con gas caliente y luego emite calor al consumidor.

4. Calentamiento del aire de combustión. Permite reducir el consumo de combustible entre un 10% y un 15%.

Se calcula que la principal reserva de economía de combustible durante el funcionamiento de quemadores para calderas, hornos y secadores es la utilización del calor de los gases de escape calentando el combustible de combustión con aire. La recuperación de calor de los gases de combustión es de gran importancia en los procesos tecnológicos, ya que el calor devuelto al horno o caldera en forma de aire caliente puede reducir el consumo de gas natural combustible hasta en un 30%.
5. Calentamiento del combustible que pasa a combustión mediante intercambiadores de calor líquido-líquido. (Ejemplo: calentar fueloil hasta 100˚ - 120˚ С.)

6. Calentamiento del fluido de proceso mediante intercambiadores de calor líquido-líquido. (Un ejemplo es calentar una solución galvánica).

Por tanto, un intercambiador de calor es:

Resolver el problema de la eficiencia energética en la producción;

Normalización de la situación ecológica;

Disponibilidad de condiciones cómodas en su producción: calefacción, agua caliente en salas administrativas y de servicios públicos;

Reducir los costes energéticos.

Foto 1.

La estructura del consumo de energía y el potencial de ahorro de energía en los edificios residenciales: 1 - pérdida de calor por transmisión; 2 - consumo de calor para ventilación; 3 - consumo de calor para el suministro de agua caliente; 4– ahorro de energía

Lista de literatura usada.

1. Karadzhi V. G., Moskovko Y. G. Algunas características del uso efectivo de equipos de ventilación y calefacción. Liderazgo - M., 2004

2. Eremkin A.I., Byzeev V.V. Economía del suministro de energía en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Editorial de la Asociación de Universidades de la Construcción M., 2008.

3. Skanavi A. V., Makhov. L. M. Calefacción. Editorial ASV M., 2008