Oro kondicionavimo sistemoje iš patalpų išmetamo oro šilumą galima panaudoti dviem būdais:
· Naudojant schemas su oro recirkuliacija;
· Šilumokaičių montavimas.
Pastarasis būdas dažniausiai naudojamas tiesioginio srauto oro kondicionavimo sistemose. Tačiau grandinėse su oro recirkuliacija neatmetama galimybė naudoti šilumokaičius.
Šiuolaikinėse vėdinimo ir kondicionavimo sistemose naudojama pati įvairiausia įranga: šildytuvai, oro drėkintuvai, įvairių tipų filtrai, reguliuojamos grotelės ir daug daugiau. Visa tai būtina norint pasiekti reikiamus oro parametrus, palaikyti ar sukurti patogias sąlygas dirbti patalpoje. Visą šią įrangą prižiūrėti reikia daug energijos. Šilumos atgavimo įrenginiai tampa efektyviu sprendimu taupant energiją vėdinimo sistemose. Pagrindinis jų veikimo principas – į patalpą tiekiamo oro srauto šildymas panaudojant iš patalpos pašalinamo srauto šilumą. Naudojant šilumokaitį, tiekiamo oro šildymui reikia mažesnės šildytuvo galios, todėl sumažėja jo veikimui reikalingos energijos kiekis.
Šilumos atgavimas pastatuose, kuriuose yra oro kondicionavimas, gali būti atkuriamas iš ventiliacijos išmetamųjų teršalų. Atliekinės šilumos perdirbimas grynam orui šildyti (arba įeinančio gryno oro vėsinimas išmetamu oru po oro kondicionavimo sistemos vasarą) yra paprasčiausias panaudojimo būdas. Kartu galima išskirti keturis jau minėtų utilizavimo sistemų tipus: besisukantys regeneratoriai; šilumokaičiai su tarpiniu šilumnešiu; paprasti oro šilumokaičiai; vamzdiniai šilumokaičiai. Besisukantis regeneratorius oro kondicionavimo sistemoje žiemą tiekiamo oro temperatūrą gali padidinti 15 °C, o vasarą tiekiamo oro temperatūrą sumažinti 4-8 °C (6.3). Kaip ir kitose rekuperacinėse sistemose, išskyrus tarpinį šilumokaitį, besisukantis regeneratorius gali veikti tik tuo atveju, jei išmetimo ir įsiurbimo kanalai tam tikru sistemos tašku yra greta vienas kito.
Tarpinis šilumokaitis yra mažiau efektyvus nei besisukantis regeneratorius. Pateiktoje sistemoje vanduo cirkuliuoja per du šilumos mainų gyvatukus, o kadangi naudojamas siurblys, abu gyvatukai gali būti išdėstyti tam tikru atstumu vienas nuo kito. Ir šis šilumokaitis, ir besisukantis regeneratorius turi judančias dalis (siurblys ir elektros variklis yra varomi ir tuo jie skiriasi nuo oro ir vamzdinių šilumokaičių. Vienas iš regeneratoriaus trūkumų yra tai, kad kanaluose gali atsirasti tarša. Gali nusėsti nešvarumai ant rato, tada nuneša jį į siurbimo angą Daugumoje ratų šiais laikais yra išvalymas, kad teršalų patekimas būtų kuo mažesnis.
Paprastas oro šilumokaitis yra stacionarus šilumos mainams tarp išmetamųjų ir įeinančių oro srautų, praeinančių per jį priešpriešiniu srautu. Šis šilumokaitis primena stačiakampę plieninę dėžę atvirais galais, padalintą į daugybę siaurų kanalų, pavyzdžiui, kamerų. Išmetamas ir šviežias oras teka kintamaisiais kanalais, o šiluma iš vieno oro srauto į kitą perduodama tiesiog kanalų sienelėmis. Į šilumokaitį nepernešami teršalai, o kompaktiškoje erdvėje uždaromas didelis paviršiaus plotas, pasiekiamas santykinai aukštas efektyvumas. Šilumokaitis su šilumos vamzdžiu gali būti laikomas logiška aukščiau aprašyto šilumokaičio konstrukcijos plėtra, kai du oro srautai į kameras lieka visiškai atskiri, sujungti pluoštu gaubtų šilumos vamzdžių, perduodančių šilumą iš iš vieno kanalo į kitą. Nors vamzdžio sienelę galima vertinti kaip papildomą šiluminę varžą, šilumos perdavimo efektyvumas pačiame vamzdyje, kuriame vyksta garavimo-kondensacijos ciklas, yra toks didelis, kad šiuose šilumokaičiuose galima atgauti iki 70 % perteklinės šilumos. Vienas pagrindinių šių šilumokaičių privalumų, palyginti su tarpiniu šilumokaičiu ir besisukančiu regeneratoriumi, yra jų patikimumas. Kelių vamzdžių gedimas tik nežymiai sumažins šilumokaičio efektyvumą, tačiau visiškai nesustabdys utilizavimo sistemos.
Atsižvelgiant į įvairius projektinius sprendimus, skirtus antrinių energijos išteklių šilumos naudotojams, kiekvienas iš jų turi šiuos elementus:
· Aplinka – šiluminės energijos šaltinis;
· Aplinka – šilumos energijos vartotojas;
· Šilumos imtuvas – šilumokaitis, kuris gauna šilumą iš šaltinio;
· Šilumokaitis – šilumokaitis, perduodantis šilumos energiją vartotojui;
· Darbinė medžiaga, kuri perneša šiluminę energiją nuo šaltinio iki vartotojo.
Rekuperaciniuose ir oras-oras (oras-skystis) rekuperaciniuose šilumokaičiuose darbinė medžiaga yra pačios šilumą mainančios priemonės.
Taikymo pavyzdžiai.
1. Oro šildymas oro šildymo sistemose.
Šildytuvai skirti greitam oro pašildymui naudojant vandens šilumnešį ir vienodam jo paskirstymui naudojant ventiliatorių ir kreipiamąsias žaliuzes. Tai geras sprendimas statybos ir pramonės dirbtuvėms, kur greitas šildymas ir komfortiškos temperatūros palaikymas reikalingas tik darbo valandomis (tuo pačiu dažniausiai veikia orkaitės).
2. Vandens šildymas karšto vandens tiekimo sistemoje.
Šilumokaičių naudojimas leidžia išlyginti energijos suvartojimo pikas, nes didžiausias vandens suvartojimas atsiranda pamainos pradžioje ir pabaigoje.
3. Vandens šildymas šildymo sistemoje.
Uždara sistema
Aušinimo skystis cirkuliuoja uždara kilpa. Taigi nėra užteršimo pavojaus.
Atvira sistema. Šilumos nešiklis šildomas karštomis dujomis ir tada atiduoda šilumą vartotojui.
4. Degimo oro šildymas. Leidžia sumažinti degalų sąnaudas 10–15%.
Apskaičiuota, kad pagrindinis kuro taupymo rezervas eksploatuojant katilų, krosnių ir džiovyklų degiklius yra išmetamųjų dujų šilumos panaudojimas kaitinant degimo kurą oru. Šilumos atgavimas iš išmetamųjų išmetamųjų dujų turi didelę reikšmę technologiniuose procesuose, nes šiluma, grąžinama į krosnį ar katilą įkaitinto pučiamojo oro pavidalu, gali sumažinti kuro gamtinių dujų sąnaudas iki 30%.
5. Kuro, einančio į degimą, šildymas skystis-skystis šilumokaičiais. (Pavyzdys – mazuto šildymas iki 100˚ – 120˚ С.)
6. Proceso skysčio šildymas naudojant skysčio-skysčio šilumokaičius. (Pavyzdys yra galvaninio tirpalo šildymas.)
Taigi šilumokaitis yra:
Energijos efektyvumo gamyboje problemos sprendimas;
Ekologinės situacijos normalizavimas;
Patogių sąlygų jūsų gamyboje prieinamumas - šiluma, karštas vanduo administracinėse ir ūkinėse patalpose;
Energijos sąnaudų mažinimas.
1 paveikslas.
Energijos vartojimo struktūra ir energijos taupymo potencialas gyvenamuosiuose namuose: 1 - perdavimo šilumos nuostoliai; 2 - šilumos suvartojimas vėdinimui; 3 - šilumos suvartojimas karšto vandens tiekimui; 4 – energijos taupymas
Naudotos literatūros sąrašas.
1. Karadzhi V. G., Moskovko Y. G. Kai kurios efektyvaus vėdinimo ir šildymo įrangos naudojimo ypatybės. Vadovavimas – M., 2004 m
2. Eremkinas A.I., Byzejevas V.V. Energijos tiekimo šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemose ekonomika. Statybos universitetų asociacijos leidykla M., 2008 m.
3. Skanavi A. V., Makhovas. L. M. Šildymas. Leidykla ASV M., 2008 m
2006-02-08Energijos taupymo poreikis projektuojant, statant ir eksploatuojant bet kokios paskirties pastatus nekelia abejonių ir pirmiausia siejamas su iškastinio kuro atsargų išeikvojimu ir dėl to nuolatiniu jo brangimu. Šiuo atveju ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas šilumos sąnaudoms mažinti būtent vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemoms, nes šių sąnaudų dalis bendrame energijos balanse gali būti net didesnė už perdavimo šilumos nuostolius, visų pirma viešuosiuose ir pramoniniuose pastatuose bei padidinus. išorinių tvorų šiluminė apsauga.
Viena iš perspektyviausių, pigiausių ir greitai atsiperkančių energiją taupančių priemonių mechaninio vėdinimo ir kondicionavimo sistemose – šalinamo oro šilumos panaudojimas daliniam įtekančio šaltojo sezono pašildymui. Šilumos atgavimui naudojami įvairios konstrukcijos aparatai, t.sk. plokšteliniai skersinio srauto rekuperaciniai šilumokaičiai ir regeneratoriai su besisukančiu rotoriumi, taip pat įrenginiai su vadinamaisiais šilumos vamzdeliais (termosifonais).
Tačiau galima įrodyti, kad esant vyraujančiam vėdinimo įrangos kainų lygiui Rusijos Federacijoje ir daugiausia dėl praktinio išvardintų tipų įrenginių gamybos nebuvimo techniniu ir ekonominiu požiūriu. , patartina atsižvelgti į šilumos panaudojimą tik remiantis prietaisais su tarpiniu aušinimo skysčiu. Žinoma, kad šis dizainas turi daug privalumų.
Pirma, jo įgyvendinimui naudojama serijinė įranga, nes čia tiekimo blokas papildytas tik šilumos rekuperaciniu šildytuvu, o išmetimo blokas - šilumos atgavimo bloku, kurie savo struktūra yra panašūs į įprastus šildytuvus ir aušintuvus. Tai ypač svarbu, nes Rusijos Federacijoje yra nemažai įmonių, kurios pačios gamina nagrinėjamus produktus, įskaitant. tokių didelių kaip Veza LLC.
Be to, tokio tipo šilumos atgavimo įrenginiai yra labai kompaktiški, o tiekimo ir išmetimo mazgų sujungimas tik per cirkuliacinę grandinę su tarpiniu šilumnešiu leidžia pasirinkti vietą jų išdėstymui beveik nepriklausomai vienas nuo kito. Mažai užšąlantys skysčiai, tokie kaip antifrizai, dažniausiai naudojami kaip aušinimo skystis, o mažas cirkuliacinio kontūro tūris leidžia nepaisyti antifrizo sąnaudų, o grandinės sandarumas ir antifrizo nepastovumas kelia problemų. jo toksiškumas antrinis.
Galiausiai, tiekiamo ir pašalinamo oro srautų tiesioginio kontakto nebuvimas neapriboja gartraukio švaros, o tai praktiškai be galo išplečia pastatų ir patalpų, kuriose galima panaudoti šilumos rekuperaciją, grupę. Kaip trūkumą jie dažniausiai nurodo ne per aukštą temperatūros efektyvumą, neviršijantį 50-55%.
Bet tai yra tik atvejis, kai šilumos atgavimo tikslingumo klausimas turėtų būti sprendžiamas techniniu ir ekonominiu skaičiavimu, apie kurį kalbėsime vėliau mūsų straipsnyje. Galima įrodyti, kad šilumos atgavimo įrenginio su tarpiniu šilumnešiu papildomų kapitalo sąnaudų atsipirkimo laikotarpis neviršija trejų ketverių metų.
Tai ypač svarbu esant nestabiliai rinkos ekonomikai, kai pastebimai kinta įrangos kainų lygis ir energijos išteklių tarifai, neleidžiantys naudoti kapitalui imlių inžinerinių sprendimų. Tačiau išlieka klausimas dėl ekonomiškai įmanomo tokios šilumos atgavimo įrangos temperatūros efektyvumo k eff, t.y. šilumos dalis, sunaudota įtekamajam srautui šildyti dėl išmetamo oro šilumos, palyginti su bendra šilumos apkrova. Paprastai naudojamos šio parametro reikšmės yra nuo 0,4 iki 0,5. Dabar parodysime, kuo remiantis priimtos nurodytos vertės.
Ši problema bus nagrinėjama vėdinimo įrenginio, kurio našumas yra 10 000 m 3 / h, pavyzdžiu, naudojant „Veza LLC“ įrangą. Ši užduotis yra optimizavimo užduotis, nes reikia nustatyti k eff reikšmę, kuri yra minimali visų SDZ diskontuotų išlaidų vėdinimo įrangai ir eksploatacijai.
Skaičiavimas turėtų būti atliekamas naudojant skolintas lėšas vėdinimo įrenginiams statyti ir SDZ pasiekti iki nagrinėjamo laiko intervalo T pabaigos pagal šią formulę:
čia K yra bendros kapitalo išlaidos rubliais; E - bendros metinės veiklos sąnaudos, rubliai / metai; p - diskonto norma,%. Skaičiuojant ją galima paimti lygią Rusijos Federacijos centrinio banko refinansavimo normai. Nuo 2004 m. sausio 15 d. ši vertė yra lygi 14% per metus. Tokiu atveju problemą galima išnagrinėti gana išsamiai, palyginti elementariomis priemonėmis, nes į visus sąnaudų komponentus nesunkiai atsižvelgiama ir gana paprastai apskaičiuojama.
Pirmą kartą šios problemos sprendimą autorius paskelbė tuo metu galiojusių kainų ir tarifų lygiu. Tačiau, kaip bus nesunku pastebėti, perskaičiavus vėlesniems duomenims, pagrindinės išvados lieka galioti. Kartu parodysime, kaip turėtų būti atliekama pati galimybių studija, kai reikia parinkti optimalų inžinerinį sprendimą, nes visos kitos užduotys skirsis tik nustatant K reikšmę.
Bet tai nesunku padaryti pagal atitinkamos įrangos gamintojų katalogus ir kainoraščius. Mūsų pavyzdyje kapitalo sąnaudos buvo nustatytos pagal įmonę „Veza“, remiantis našumu ir priimtu tiekimo ir išmetimo mazgų sekcijų komplektu: priekinis skydas su vienu vertikaliu vožtuvu, G3 klasės elementų filtras, ventiliatoriaus blokas; be to, tiekimo bloke taip pat yra papildomas oro šildytuvas šilumos atgavimo sistemai ir pašildymo šildytuvas su šilumos tiekimu iš šilumos tinklo, o išmetimo bloke - oro aušintuvas šilumos atgavimo sistemai, taip pat cirkuliacinis siurblys.Tokio įrengimo schema parodyta pav. 1. Vėdinimo agregatų įrengimo ir derinimo išlaidos buvo paimtos 50% pagrindinių kapitalo investicijų.
Šilumos rekuperacinės įrangos ir šildymo gyvatuko sąnaudos apskaičiuotos remiantis skaičiavimų rezultatais kompiuteriu, naudojant įmonės „Vėza“ programas, atsižvelgiant į šilumokaičio efektyvumą. Tuo pačiu metu, didėjant efektyvumui, didėja K vertė, nes utilizavimo sistemos šilumokaičių vamzdžių eilių skaičius didėja greičiau (kai k eff = 0,52 - iki 12 kiekviename įrenginyje), nei pašildymo šildytuvo eilių skaičius sumažėja (nuo 3 iki 1 tomis pačiomis sąlygomis) ...
Eksploatacijos išlaidas sudaro atitinkamai metinės šilumos ir elektros sąnaudos bei nusidėvėjimo mokesčiai. Skaičiuojant juos, įrenginio veikimo trukmė per dieną skaičiavimuose buvo lygi 12 valandų, oro temperatūra už pašildymo šildytuvo yra + 18 ° C, o po šilumokaičio - priklausomai nuo keffo per vidurkį. lauko temperatūra šildymo laikotarpiu ir išmetamo oro temperatūra.
Pastaroji pagal numatytuosius nustatymus yra lygi + 24,7 ° С (LLC „Veza“ šilumos rekuperatorių parinkimo programa). Šilumos energijos tarifas buvo priimtas pagal Mosenergo OJSC 2004 m. vidurio duomenis pagal tarifą 325 RUB / Gcal (biudžetiniams vartotojams). Akivaizdu, kad padidėjus k eff sąnaudų už šilumos energiją suma mažėja, o tai, paprastai kalbant, yra šilumos atgavimo tikslas.
Elektros sąnaudos apskaičiuojamos pagal elektros energiją, reikalingą šilumos rekuperacinės sistemos cirkuliaciniam siurbliui ir tiekimo bei išmetimo agregatų ventiliatoriams valdyti. Ši galia nustatoma pagal slėgio nuostolius cirkuliacinėje grandinėje, tarpinio šilumnešio tankį ir debitą, taip pat vėdinimo įrenginių ir tinklų aerodinamines varžas. Visos išvardytos vertės, išskyrus aušinimo skysčio tankį, lygų 1200 kg / m 3, yra apskaičiuojamos pagal „Veza LLC“ šilumos atgavimo ir vėdinimo įrangos parinkimo programas. Be to, naudojamų siurblių ir ventiliatorių efektyvumo išraiškos taip pat yra įtrauktos į galios išraiškas.
Skaičiuojant buvo naudojamos vidutinės vertės: 0,35 GRUNDFOS siurbliams su šlapiu rotoriumi ir 0,7 RDH ventiliatoriams. Į elektros energijos tarifą buvo atsižvelgta pagal Mosenergo OJSC 2004 m. vidurio duomenis, taikant 1,17 RUB / (kWh) tarifą. Didėjant k eff, didėja elektros sąnaudų lygis, nes didėjant panaudojamų šilumokaičių eilių skaičiui, didėja jų atsparumas oro srautui, taip pat slėgio nuostoliai tarpinio šilumnešio cirkuliacijos kontūre.
Tačiau apskritai ši sąnaudų dedamoji yra žymiai mažesnė už šilumos energijos kainą. Nusidėvėjimo atskaitymai taip pat didėja didėjant k eff, jei didėja kapitalo sąnaudos. Šių atskaitymų skaičiavimas atliekamas užtikrinant įrangos pilno restauravimo, kapitalinio remonto ir einamojo remonto išlaidas, atsižvelgiant į numatomą TAM įrangos eksploatavimo laiką, paimtą skaičiuojant 15 metų.
Tačiau apskritai bendrosios veiklos sąnaudos mažėja didėjant panaudojimo efektyvumui. Todėl SDZ minimumo egzistavimas galimas esant vienam ar kitam keff lygiui ir fiksuotai T vertei. Atitinkamų skaičiavimų rezultatai parodyti fig. 2. Grafikuose nesunku pastebėti, kad minimumas SDZ kreivėje atsiranda praktiškai prie bet kurio skaičiavimo horizonto, kuris problemos prasme yra lygus reikiamam atsipirkimo laikui.
Tai reiškia, kad esant esamoms įrangos kainoms ir energijos išteklių tarifams, bet kokios, net ir mažiausios, investicijos į šilumos atgavimą atsipirks ir gana greitai. Todėl šilumos panaudojimas su tarpiniu šilumnešiu beveik visada pasiteisina. Padidinus numatomą atsipirkimo laikotarpį, SDZ kreivės minimumas greitai pereina į didesnio efektyvumo sritį ir pasiekia 0,47, kai T = T AM = 15 metų.
Akivaizdu, kad optimali k eff reikšmė priimtam atsipirkimo laikotarpiui bus ta, kuriai esant laikomasi minimalaus SRS. Tokios optimalios k eff reikšmės priklausomybės nuo T grafikas parodytas fig. 3. Kadangi ilgesnis atsipirkimo laikotarpis, viršijantis numatomą įrangos eksploatavimo laiką, vargu ar pateisinamas, matyt, reikėtų sustoti ties k eff = 0,4-0,5 lygiu, juolab kad toliau didėjant T didėja optimalus efektyvumas smarkiai sulėtėja.
Be to, reikia atsižvelgti į tai, kad svarstomas šilumos atgavimo būdas bet kokiam šilumos mainų paviršiui ir aušinimo skysčio srautui apskritai iš esmės negali užtikrinti didesnės nei 0,52-0,55 keff vertės, kurią patvirtina skaičiavimas pagal į bendrovės „Vėza“ programą. Jei priimsime šilumos energijos tarifą kaip komerciniams vartotojams 547 rubliai / Gcal, metinių sąnaudų sumažėjimas dėl šilumos atgavimo bus didesnis, todėl grafikas pav. 3 parodyta viršutinė galimo atsipirkimo laikotarpio riba.
Taigi nurodytas k eff verčių diapazonas nuo 0,4 iki 0,5 randa visą galimybių studiją. Todėl pagrindinė praktinė rekomendacija, pagrįsta aukščiau pateikto tyrimo rezultatais, yra kuo platesnis išmetamo oro šilumos panaudojimas su tarpiniu šilumnešiu bet kuriuose pastatuose, kuriuose yra įrengta mechaninė tiekimo ir ištraukiamoji ventiliacija bei oro kondicionavimas. temperatūros efektyvumo koeficiento, artimo maksimaliam tokio tipo įrengimui, pasirinkimas. Kita rekomendacija – privaloma rinkos ekonomikai, apskaitant kapitalo ir veiklos sąnaudų diskontavimą atliekant techninį ir ekonominį inžinerinių sprendimų variantų palyginimą pagal (1) formulę.
Be to, jei lyginami tik du variantai, kaip dažniausiai būna, patogu lyginti tik papildomas išlaidas ir daryti prielaidą, kad pirmuoju atveju K = 0, o antruoju, priešingai, E = 0 ir K. prilygsta papildomoms investicijoms į veiklą.kurių tikslingumas yra pagrįstas. Tada vietoj E pirmajame variante turite naudoti pasirinkimo metinių išlaidų skirtumą. Po to sudaromi SDZ priklausomybės nuo T grafikai, o jų susikirtimo taške nustatomas numatomas atsipirkimo laikotarpis.
Jei paaiškėja, kad jis didesnis nei T AM, arba grafikai visai nesikerta, priemonės ekonomiškai nepagrįstos. Gauti rezultatai yra labai bendro pobūdžio, nes kapitalo sąnaudų pokyčio priklausomybė nuo šilumos panaudojimo laipsnio esant dabartinei rinkos situacijai mažai siejama su konkrečiu vėdinimo įrangos gamintoju, o pagrindinė įtaka eksploatacijos sąnaudoms apskritai yra tik šilumos ir elektros sąnaudos.
Todėl siūlomos rekomendacijos gali būti naudojamos priimant ekonomiškai pagrįstus sprendimus dėl energijos taupymo bet kokiose mechaninėse vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemose. Be to, šie rezultatai yra paprastos ir inžinerinės formos ir gali būti lengvai patikslinami, kai keičiasi esamos kainos ir tarifai.
Taip pat pažymėtina, kad aukščiau pateiktuose skaičiavimuose gautas atsipirkimo laikotarpis, priklausomai nuo priimto k eff, siekia 15 metų, t.y. iki TAM, tam tikru atžvilgiu yra ribinis dydis, atsirandantis, kai atsižvelgiama į visas kapitalo sąnaudas. Jei atsižvelgsime tik į papildomas kapitalo investicijas tiesiogiai į šilumos atgavimą, atsipirkimo laikotarpis tikrai sutrumpėja iki 3-4 metų, kaip nurodyta aukščiau.
Vadinasi, ištraukiamo oro šilumos panaudojimas su tarpiniu šilumnešiu iš tiesų yra nebrangi ir greitai atsiperkanti priemonė ir nusipelno plačiausio pritaikymo rinkos ekonomikoje.
- O.D. Samarinas. Dėl pastatų šiluminės apsaugos reguliavimo. Žurnalas „S.O.K.“, 2004/06 Nr.
- O. Ya. Kokorinas. Šiuolaikinės oro kondicionavimo sistemos. - M .: "Fizmatlit", 2003 m.
- V.G. Gagarinas. Dėl padidėjusių pastatų išorinių sienų šiluminės apsaugos reikalavimų nepakankamo pagrindimo. (Pakeitimai Nr. 3 SNiP II-3-79). Šešt. ataskaita 3 konf. RNTOS 1998 balandžio 23-25 d
- O.D. Samarinas. Ekonomiškai pagrįstas šilumos rekuperavimo įrenginių su tarpiniu šilumnešiu efektyvumas. Montavimas ir specialieji darbai statybose, Nr.1/2003.
- SNiP 23-01-99 * "Statybos klimatologija" .- M: GUP TsPP, 2004 m.
Šilumos sąnaudos tiekiamo lauko oro sanitarinės normos šildymui moderniais atitvarų konstrukcijų šiluminės apsaugos metodais gyvenamuosiuose pastatuose sudaro iki 80% šildymo prietaisų šilumos apkrovos, o visuomeniniuose ir administraciniuose pastatuose - daugiau nei 90%. Todėl energiją taupančios šildymo sistemos šiuolaikinėse pastatų konstrukcijose gali būti sukurtos tik tuo atveju, jei
šalinamo oro šilumos panaudojimas tiekiamo lauko oro sanitarinių normų šildymui.
Naudojimo agregato su tarpinio šilumnešio - antifrizo - cirkuliacijos siurblio naudojimo patirtis buvo sėkminga ir administraciniame pastate Maskvoje.
Kai tiekimo ir išmetimo įrenginiai yra didesni nei 30 m atstumu vienas nuo kito, racionaliausia ir ekonomiškiausia yra panaudojimo sistema su antifrizo siurblio cirkuliacija. Jei jie yra vienas šalia kito, galimas dar efektyvesnis sprendimas. Taigi klimatiniuose regionuose su švelniomis žiemomis, kai lauko oro temperatūra nenukrenta žemiau -7 °C, plačiai naudojami plokšteliniai šilumokaičiai.
Fig. 1 parodyta plokštelinio rekuperacinio (šilumos perdavimas vykdomas per skiriamąją sienelę) šilumą rekuperacinio šilumokaičio konstrukcinė schema. Pavaizduotas čia (1 pav., a) iš plokštelinių kanalų surenkamas „oras-oras“ šilumokaitis, kuris gali būti pagamintas iš plonasluoksnio cinkuoto plieno, aliuminio ir kt.
1 paveikslas.a - lameliniai kanalai, į kuriuos iš viršaus virš kanalų skiriamųjų sienelių patenka šalinamasis oras L y ir horizontaliai tiekiamas išorinis oras L p.n; b - vamzdiniai kanalai, kuriuose išmetamas oras L y praeina iš viršaus vamzdeliuose, o tiekiamas lauko oras L p.n horizontaliai žiedine erdve.
Lameliniai ortakiai yra uždengti korpuse su flanšais, skirtais prijungti prie tiekiamo ir ištraukiamo oro kanalų.
Fig. 1b parodytas "oras-oras" šilumokaitis, pagamintas iš vamzdinių elementų, kurie taip pat gali būti pagaminti iš aliuminio, cinkuoto plieno, plastiko, stiklo ir kt. Vamzdžiai tvirtinami viršutiniuose ir apatiniuose vamzdžių lakštuose, kurie sudaro kanalus išmetamo oro praėjimą. Šoninės sienelės ir vamzdžių grotelės sudaro šilumokaičio karkasą su atviromis priekinėmis dalimis, kurios yra prijungtos prie lauko oro tiekimo kanalo L p.n.
Dėl išvystyto kanalų paviršiaus ir juose esančio įrenginio turbulizuojančių oro purkštukų tokiuose „oras-oras“ šilumokaičiuose pasiekiamas didelis šiluminis naudingumo koeficientas θ t pn (iki 0,75), ir tai yra pagrindinis privalumas. tokius įrenginius.
Šių rekuperatorių trūkumas yra būtinybė pašildyti tiekiamą lauko orą elektriniuose šildytuvuose iki ne žemesnės kaip -7 °C temperatūros (kad neužšaltų kondensatas drėgno ištraukiamo oro pusėje).
Fig. 2 parodyta vėdinimo įrenginio su plokšteliniu šilumokaičiu ištraukiamo oro šilumai L y tiekiamo oro šildymui L p.n konstrukcinė schema. Tiekimo ir išmetimo įrenginiai gaminami viename korpuse. Filtrai 1 ir 4 montuojami pirmiausia prie tiekimo išorinio L p.n ir pašalinto oro išmetimo L. p.n.
2 pav. Tiekimo ir išmetimo įrenginių su plokšteliniu šilumokaičiu su apvadiniu oro kanalu konstrukcinė schema tiekiamam lauko orui:1 - oro filtras tiekimo bloke; 2 - plokštelinis šilumokaitis; 3 - flanšas, skirtas prijungti ištraukiamo oro įsiurbimo kanalą; 4 - kišeninis filtras šalinamo oro L y valymui; 5 - tiekiamas ventiliatorius su elektros varikliu ant vieno rėmo; 6 - išmetimo ventiliatorius su elektros varikliu ant vieno rėmo; 7 - padėklas kondensuotai drėgmei surinkti iš šalinamo oro kanalų; 8 - kondensato drenažo vamzdynas; 9 - aplinkkelio oro kanalas tiekiamo oro praėjimui L p.n; 10 - automatinė oro vožtuvų pavara aplinkkelio kanale; 11 - oro šildytuvas, skirtas tiekiamo lauko oro pašildymui, tiekiamas karštu vandeniu
Paprastai ištraukiamas oras turi daug drėgmės, o rasos taško temperatūra ne mažesnė kaip +4 °C. Kai į šilumokaičio 2 kanalus patenka šaltas lauko oras, kurio temperatūra žemesnė nei +4 °C, ant skiriamųjų sienelių bus nustatyta temperatūra, kurioje vandens garai kondensuosis ant dalies kanalų paviršiaus judėjimo pusėje. pašalinto išmetamo oro.
Susidaręs kondensatas, veikiamas oro srauto L y, intensyviai nutekės į padėklą 7, iš kurio per vamzdyną, prijungtą prie vamzdžio 8, išleidžiamas į kanalizaciją (arba talpyklą).
Plokšteliniam šilumokaičiui būdinga tokia perduodamos šilumos į išorinį tiekiamąjį orą šilumos balanso lygtis:
čia Q tu – tiekiamo oro atgauta šilumos energija; L y, L p.n - šildomo išmetamo ir išorinio tiekiamo oro srautai, m 3 / h; ρ y, ρ p.n - savitasis šildomo ištraukiamo ir išorinio tiekiamo oro tankis, kg / m 3; I y 1 ir I y 2 - pradinė ir galutinė šildomo ištraukiamo oro entalpija, kJ / kg; t Н1 ir t Н2, с р - pradinė ir galutinė temperatūra, ° С, ir šiluminė talpa, kJ / (kg · ° С), išorinis tiekiamas oras.
Esant žemai pradinei lauko oro temperatūrai t nx ≈ t n1 ant kanalų skiriamųjų sienelių, iš išmetamo oro iškritęs kondensatas nespėja nutekėti į indą 7, o užšąla ant sienelių, o tai sukelia susiaurėja srauto sritis ir padidėja aerodinaminis pasipriešinimas išmetamo oro praėjimui. Šį aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimą suvokia jutiklis, kuris siunčia komandą pavarai 10 atidaryti oro vožtuvus apėjimo kanale 9.
Plokštelių šilumokaičių bandymai Rusijos klimato sąlygomis parodė, kad lauko oro temperatūrai nukritus iki t nx ≈ t n1 ≈ -15 ° C, oro vožtuvai aplinkkelyje 9 yra visiškai atidaryti ir visas tiekiamas lauko oras L pn praeina pro šilumokaičio plokšteliniai kanalai 2.
Tiekiamo lauko oro L p.n šildymas nuo t n.h iki t p.n atliekamas šildytuve 11, tiekiamas karštu vandeniu iš centrinio šildymo šaltinio. Šiame režime Q tu, apskaičiuotas pagal (9.10) lygtį, yra lygus nuliui, nes per prijungtą šilumokaitį 2 praeina tik šalinamas oras ir I y 1 ≈ I y 2, t.y. nėra šilumos atgavimo.
Antrasis būdas išvengti kondensato užšalimo šilumokaičio 2 kanaluose yra elektrinis tiekiamo lauko oro pašildymas nuo t n.h iki t n1 = -7 °C. Projektavimo sąlygomis šaltojo sezono Maskvos klimato sąlygomis šaltas tiekiamas oras elektriniame šildytuve turi būti šildomas ∆t tel = t n1 - t n.x = -7 + 26 = 19 ° C. Tiekiamo lauko oro šildymas esant θ t p.n = 0,7 ir t y1 = 24 ° C bus t p.n = 0,7 (24 + 7) - 7 = 14,7 ° C arba ∆t t.u = 14,7 + 7 = 21,7 ° C.
Skaičiavimas rodo, kad šiuo režimu šildymas šilumokaityje ir šildytuve yra praktiškai vienodas. Naudojant aplinkkelį arba elektrinį pašildymą, Rusijos klimato sąlygomis žymiai sumažėja plokštelinių šilumokaičių šiluminis efektyvumas tiekimo ir ištraukiamosios ventiliacijos sistemose.
Siekdami pašalinti šį trūkumą, buities specialistai sukūrė originalų greito periodinio plokštelinių šilumokaičių atitirpinimo metodą šildant pašalintą išmetamą orą, kuris užtikrina patikimą ir energiją taupantį įrenginių darbą ištisus metus.
Fig. 3 parodyta įrenginio, skirto ištraukiamo oro X šilumai atgauti, kad būtų galima šildyti tiekiamą lauko orą L p.n, schema, greitai pašalinant kanalų 2 užšalimą, siekiant pagerinti išmetamo oro praėjimą per plokštelinį šilumokaitį 1.
Šilumokaitis 1 su ortakiais 3 sujungtas su tiekiamo oro praėjimu L p.n, o ortakiais 4 su pašalinto šalinamo oro praėjimu L y.
3 pav. Plokštelinio šilumokaičio naudojimo Rusijos klimato sąlygomis schema: 1 - plokštelinis šilumokaitis; 2 - lameliniai kanalai šalto tiekiamo lauko oro L p.n ir šilto šalinamo oro L y praėjimui; 3 - įsiurbimo lauko oro kanalo L p.n jungiamieji ortakiai; 4 - ištraukiamo oro kanalo L y jungiamieji ortakiai; 5 - šildytuvas pašalinto oro sraute L y prie įėjimo į plokštelinio šilumokaičio kanalus 2 1,6 - automatinis vožtuvas ant karšto vandens tiekimo vamzdyno G w g; 7 - elektros jungtis; 8 - jutiklis, skirtas stebėti oro srauto pasipriešinimą ortakiuose 2, skirtą išmetamo oro praėjimui L y; 9 - kondensato nutekėjimas
Esant žemai tiekiamo lauko oro temperatūrai (t n1 = t n. X ≤ 7 ° C) per plokščių ortakių sieneles 2 šiluma iš šalinamo oro visiškai perduodama šilumai, atitinkančiai šilumos balanso lygtį [žr. . formulė 1)]. Ištraukiamo oro temperatūra sumažėja, kai ant lamelinių ortakių sienelių susidaro gausus drėgmės kondensatas. Dalis kondensato turi laiko nutekėti iš 2 kanalų ir per vamzdyną 9 išleidžiama į kanalizaciją (arba talpyklą). Tačiau didžioji dalis kondensato užšąla ant kanalų sienelių 2. Dėl to padidėja slėgio kritimas ∆Р у ištraukiamo oro sraute, matuojamame jutikliu 8.
Padidėjus ∆Р у iki nustatytos vertės iš jutiklio 8 per laidų jungtį 7, bus komanda atidaryti automatinį vožtuvą 6 ant karšto vandens tiekimo vamzdžio G wg į šildytuvo 5 vamzdžius, sumontuotus ištraukiamo oro tiekimo į plokštelinį šilumokaitį kanalas 4. Atidarius automatinį vožtuvą 6, karštas vanduo G wg pateks į šildytuvo 5 vamzdžius, dėl to ištraukiamo oro temperatūra ty 1 padidės iki 45 -60°C.
Aukštos temperatūros ištraukiamam orui einant per kanalus 2, nuo ledo kanalų sienelių greitai atitirps ir susidaręs kondensatas vamzdynu 9 nutekės į kanalizaciją (arba į kondensato kaupimo baką).
Atitirpdžius ledą slėgio skirtumas kanaluose 2 sumažės ir 8 jutiklis per jungtį 7 duos komandą uždaryti vožtuvą 6 ir karšto vandens tiekimas į šildytuvą 5 sustos.
Apsvarstykite šilumos atgavimo procesą I-d diagramoje, parodytoje Fig. 4.
4 pav. Naudojimo bloko su plokšteliniu šilumokaičiu darbo režimo Maskvos klimato sąlygomis I-d diagrama konstravimas ir jo atitirpinimas nauju būdu (pagal schemą 3 pav.). У 1 -У 2 - projektinis šilumos ištraukimo iš išmetamo oro režimas; Н 1 - Н 2 - šildymas atgauta tiekiamo lauko oro šiluma projektiniu režimu; U 1 - U po 1 - šalinamo oro šildymas atitirpinimo režimu apledėjus šalinamo oro sluoksniuotiems kanalams; Y 1. kartus - pradiniai pašalinto oro parametrai po šilumos išsiskyrimo ledui atšildyti ant lamelinių kanalų sienelių; H 1 -H 2 - tiekiamo oro šildymas plokštelinio šilumokaičio atitirpinimo režimu
Įvertinkime plokštelinių šilumokaičių atitirpinimo būdo (pagal schemą 3 pav.) įtaką šalinamo oro šilumos panaudojimo režimų šiluminiam efektyvumui pagal šį pavyzdį.
1 PAVYZDYS. Pradinės sąlygos: Rekuperacinio plokštelinio šilumokaičio pagrindu sukurtas šilumos atgavimo įrenginys (TUU) (su indikatoriumi θ t p.n = 0,7 ). Aušinimo proceso metu pašalinto išmetamo oro tūris ir parametrai yra: L у = 9000 m 3 / h, t у1 = 24 ° С, I y 1 = 40 kJ / kg, t р.у1 = 7 ° С, d у1 = 6, 2 g / kg (žr. konstrukciją Id diagramoje 4 pav.). Tiekiamo oro srautas L p.n = 10 000 m 3 / h. Šilumokaičio atitirpinimas atliekamas periodiškai didinant pašalinto oro temperatūrą, kaip parodyta schemoje Fig. 3.
Reikalinga: Nustatyti šilumos atgavimo režimų šiluminį efektyvumą naudojant naują periodinio aparatų plokščių atitirpinimo metodą.
Sprendimas: 1. Apskaičiuokite tiekiamo oro, šildomo atgautina šiluma, temperatūrą šaltojo metų periodo projektinėmis sąlygomis, kai t n.x = t n1 = -26 °С:
2. Skaičiuojame atgautos šilumos kiekį pirmajai utilizavimo įrenginio eksploatavimo valandai, kai lamelinių ortakių užšalimas neturėjo įtakos šilumos inžineriniam efektyvumui, bet padidino aerodinaminį pasipriešinimą išmetamo oro kanaluose:
3. Po valandos TUU veikimo skaičiuotomis žiemos sąlygomis ant kanalų sienelių susikaupė šerkšno sluoksnis, dėl kurio padidėjo aerodinaminis pasipriešinimas ∆Р у. Nustatykime galimą ledo kiekį ant šalinamo oro praėjimo kanalų sienelių per plokštelinį šilumokaitį, susidarantį per valandą. Iš šilumos balanso lygties (1) apskaičiuojame atvėsusio ir išdžiovinto išmetamo oro entalpiją:
Nagrinėjamame pavyzdyje, naudodami (2) formulę, gauname:
Fig. 4 parodyta tiekiamo lauko oro šildymo režimų konstrukcija pagal I-d diagramą (procesas H 1 - H 2) pagal atgaunamą šalinamo oro šilumą (procesas U 1 -U 2). Nubraižant I-d diagramoje buvo gauti likę atvėsinto ir išdžiovinto išmetamo oro parametrai (žr. U 2 tašką): t у2 = -6,5 ° C, d у2 = 2,2 g / kg.
4. Iš išmetamo oro iškritusio kondensato kiekis apskaičiuojamas pagal formulę:
Naudodami (4) formulę apskaičiuojame šalčio kiekį, sunaudojamą ledo temperatūrai mažinti: Q = 45 4,2 6,5 / 3,6 = 341 Wh. Ledo susidarymui išleidžiamas toks šalčio kiekis:
Bendras energijos kiekis, sunaudotas ledui susidaryti ant plokštelinių šilumokaičių skiriamojo paviršiaus, bus:
6. Iš konstrukcijos Id diagramoje (4 pav.) matyti, kad priešsrovei judant tiekimo L pn ir išmetimo L plokšteliniais kanalais, oras teka prie įėjimo į plokštelinį šilumokaitį. šalčiausias lauko oras kitoje plokščių kanalų skiriamųjų sienelių pusėje praleidžia šalinamą orą, atvėsusį iki neigiamos temperatūros. Būtent šioje plokštelinio šilumokaičio dalyje stebimas intensyvus ledo ir šerkšno susidarymas, kuris užblokuos kanalus šalinamo oro praėjimui. Dėl to padidės aerodinaminis pasipriešinimas.
Tokiu atveju valdymo jutiklis duos komandą atidaryti automatinį karšto vandens tiekimo vožtuvą į ištraukiamo oro kanale sumontuoto šilumokaičio vamzdžius iki plokštelinio šilumokaičio, kuris užtikrins išmetamo oro pašildymą iki t temperatūra esant 1 = +50 ° С.
Karšto oro srautas į lamelinius kanalus užtikrino sušalusio kondensato atšildymą per 10 minučių, kuris skystu pavidalu pašalinamas į kanalizaciją (į akumuliacinį rezervuarą). 10 minučių šildant ištraukiamą orą buvo sunaudotas toks šilumos kiekis:
arba pagal formulę (5) gauname:
7. Šildytuvu 5 (3 pav.) tiekiama šiluma dalinai sunaudojama ledo atšildymui, kuriam pagal 5 punkto skaičiavimus reikės Qtr = 4,53 kWh šilumos. Šiluma liks šilumos perdavimui į tiekiamą lauko orą iš šilumos, sunaudojamos šildytuve 5 ištraukiamam orui šildyti:
8. Šildomo ištraukiamo oro temperatūra, sunaudojus dalį šilumos atšildymui, apskaičiuojama pagal formulę:
Nagrinėjamame pavyzdyje, naudodami (6) formulę, gauname:
9. Šildytuve 5 šildomas šalinamas oras (žr. 3 pav.) prisidės ne tik prie kondensato ledo atitirpinimo, bet ir padidins šilumos perdavimą tiekiamam orui per sluoksninių ortakių skiriamąsias sieneles. Apskaičiuokime šildomo tiekiamo lauko oro temperatūrą:
10. Tiekiamo oro šildymui perduotas šilumos kiekis per 10 minučių atitirpinimo apskaičiuojamas pagal formulę:
Nagrinėjamam režimui, naudodami (8) formulę, gauname:
Skaičiavimas rodo, kad nagrinėjamu atitirpinimo režimu šilumos nuostolių nėra, nes dalis šildymo šilumos iš šalinamo oro Q ту = 12,57 kWh pereina į papildomą tiekiamo lauko oro šildymą L pn iki temperatūros t n2.time = 20 , 8 ° С, vietoj t Н2 = +9 ° С, kai naudojama tik ištraukiamo oro šiluma, kurios temperatūra t у1 = +24 ° С (žr. 1 punktą).
Vystymo fonas
Oro šiluma, pašalinama į atmosferą, yra energijos taupymo šaltinis. Ne paslaptis, kad šildant orą, patenkantį į pastatą, sunaudojama 40 ... 80% šilumos. Todėl idėja šildyti gryną orą naudojant išmetamąjį orą nėra nauja. Net Sovietų Sąjungoje buvo nuolat dirbama kuriant įrenginius, kurie leistų panaudoti išmetamo oro šiluminę energiją. Deja, šių tyrimų rezultatai buvo panaudoti tik specialiuose projektuose (pramonės, gynybos, mokslinės vertės).
Užsienyje paraiškos priežastis, nulėmusi tokių įrenginių naudojimo pradžią, buvo pirmoji energetinė krizė. Tuo pačiu metu ištraukiamo oro šiluminės energijos panaudojimo įrenginiai iš pradžių buvo skirti naudoti daugiabučiuose namuose ir kotedžuose. Todėl šiandien Kanadoje ir šalia jos esančiose JAV valstijose plačiai naudojamas oro šildymas. Taigi Kanadoje vandens šildymo sistemos visiškai nenaudojamos.
Rusijoje šilumos utilizatoriai buvo pradėti plačiai naudoti prasidėjus aktyvioms mažaaukštėms statyboms, kai privatūs kūrėjai pradėjo domėtis energiją taupančia, energiją taupančia įranga.
Elektros naudojimas šildymui
Vėdinimo šildymo technologijos naudojimas reiškia elektros energijos naudojimą šildymui. Dar visai neseniai šildymui naudoti elektros energiją buvo draudžiama įstatymais. Taip yra dėl Sovietų Sąjungoje vykdomos energijos taupymo politikos. Po Sovietų Sąjungos žlugimo daug kas pasikeitė.
Šiuo metu, kai naudojamos naujos medžiagos ir įsisavinamos naujos technologijos, specialistų nuomonė apie leistinumą naudoti elektrą šildymui pradeda keistis. Prie to prisideda 2000 m. įsigalioję nauji reglamentai, reikalaujantys gerinti gyvenamųjų pastatų šiluminę apsaugą. Pagal naujus standartus normalizuoti šilumos nuostoliai per išorines sienas sumažėja 2,5-3,0 karto lyginant su 1995 m. 
Ateityje šiluminės apsaugos ir energijos vartojimo efektyvumo standartai tik griežtės. Tokiomis sąlygomis išnyks pati oro įsiskverbimo samprata, patalpos bus sandarios. Tokiomis sąlygomis šilumą rekuperuojančių įrenginių panaudojimas atvers didžiausias perspektyvas.
Esami rekuperatorių tipai
Dabartinis šilumokaičių asortimentas yra labai įvairus. Tačiau visą įvairovę galima sumažinti iki šių tipų: a) korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai, įskaitant kryžminį srautą; b) rotacinis (regeneracinis); c) šilumos siurbliai su tarpiniu darbiniu skysčiu. Daugumos šiuolaikinių įrenginių galimybės leidžia panaudoti ir panaudoti tik 60% ištraukiamo oro šilumos tiekiamo į patalpas oro šildymui. Mažo pastato tūrio objektams, kad šilumos rekuperatoriaus įrengimas apsimokėtų, šis skaičius turi būti 90 proc. 
Perspektyvi šilumokaičių plėtros kryptis
Šilumokaičių efektyvumą galima padidinti naudojant toliau aprašytą metodą. Kaip žinote, vandens šiluminė talpa yra didžiausia, palyginti su kitais skysčiais. Oro šiluminė talpa yra 4,5 karto mažesnė už vandens šiluminę talpą. Pašalinto oro ultradispersijos vandenyje technologija pagrįsta vandens naudojimu. Siekiant padidinti pašalinto oro šilumos perdavimo greitį, šis oras specialiu būdu praleidžiamas per vandenį, sukuriant mikrono dydžio burbulus.
Šilumos perdavimo greitis didėja, nes mikrono dydžio burbuliukai sunaikina paviršinio vandens sluoksnio šiluminę varžą. Pritaikius pašalinto oro ultradispersijos vandenyje technologiją, bus galima panaudoti 90-95% pašalinto oro šilumos. Svarbu, kad pagal šią technologiją pastatytas rekuperatorius turėtų minimalų dalių skaičių, minimalius matmenis, būtų lengvai valdomas. 
Šilumokaičių naudojimo būdai
- Pirmas būdas – naudoti rekuperacinį šilumokaitį. Šiuo atveju yra dalinis į kambarį tiekiamo oro šildymas.
- Antrasis būdas – šilumos atgavimas naudojant šilumos siurblius.
- Trečias būdas – panaudoti išeinančio oro šilumą įeinančiam vandeniui šildyti. Sistemą sudaro didelių gabaritų vandens šildytuvai ir karšto vandens akumuliatoriai.
Dabartinė Rusijos padėtis šiuo klausimu
Federalinis įstatymas Nr.261-FZ "Dėl energijos taupymo ir energijos vartojimo efektyvumo didinimo ..." numato sumažinti pastato inžinerinių sistemų energijos suvartojimą. Užduotis – iki 2020 metų 40% sumažinti BVP energijos intensyvumą iki 2007 metų lygio. Ši tendencija didinti energijos vartojimo efektyvumą, gerinti šiluminę apsaugą yra paplitusi visur.
2010 m. spalio 5 d. Maskvos vyriausybės dekretu Nr. 900 „Dėl Maskvos miesto gyvenamųjų, socialinių ir visuomeninių pastatų energijos vartojimo efektyvumo didinimo...“ nustatytas energijos suvartojimo lygis, kurio neįmanoma užtikrinti be šilumos atgavimas.
Rusijos Federacija, įstojusi į PPO, įsipareigojo energijos kainas vidaus vartotojams priartinti iki pasaulinių kainų lygio. Visame pasaulyje energijos vartojimo efektyvumo, o dėl to ir šilumos panaudojimo problemos yra labai opios. Nacionalinės vyriausybės įgyvendina ir įgyvendina energijos vartojimo efektyvumo didinimo programas. Todėl kylant vidaus energijos kainoms, susidomėjimas šilumos rekuperavimo įrenginiais neišvengiamai augs.
„Rusiškoje krosnyje“ buvo šildomas tiekiamas oras, kurio pagalba buvo šildomos gyvenamosios patalpos. Europoje šildymo sistema, kurioje buvo numatyti kanalai kaip rusiškoje krosnyje, buvo vadinama „rusiška“. Tai patvirtina didesnį rusiškos krosnies efektyvumą, palyginti su Europos šildymu. Šiuo metu galime kalbėti apie būtinybę grįžti prie pagrindų šildymo klausimais.
Tiekiamoji ir ištraukiamoji ventiliacija su rekuperacija
Šiandien energijos taupymas yra pasaulio ekonomikos plėtros prioritetas. Natūralių energijos atsargų išeikvojimas, šilumos ir elektros energijos kainų augimas neišvengiamai veda prie būtinybės sukurti visą priemonių sistemą, skirtą energiją vartojančių įrenginių efektyvumui gerinti. Šiame kontekste nuostolių mažinimas ir pakartotinis sunaudotos šiluminės energijos panaudojimas tampa veiksminga priemone sprendžiant problemą.
Aktyviai ieškant rezervų kuro ir energijos ištekliams taupyti, vis daugiau dėmesio sulaukia oro kondicionavimo sistemų, kaip stambių šilumos ir elektros energijos vartotojų, tolesnio tobulinimo problema. Sprendžiant šią problemą, svarbų vaidmenį turi atlikti šilumos ir masės perdavimo įrenginių, sudarančių politropinio oro apdorojimo posistemio pagrindą, efektyvumo didinimo priemonės, kurių sąnaudos siekia 50% visų SCR eksploatavimo išlaidų.
Vėdinimo emisijos šilumos energijos panaudojimas yra vienas iš pagrindinių energijos išteklių taupymo būdų įvairios paskirties pastatų ir konstrukcijų oro kondicionavimo ir vėdinimo sistemose. Fig. 1 parodytos pagrindinės ištraukiamo oro šilumos panaudojimo schemos, kurios diegiamos šiuolaikinės vėdinimo įrangos rinkoje.
Analizuojant šilumos atgavimo įrenginių gamybos ir naudojimo užsienyje būklę, pastebima tendencija, kad vyrauja recirkuliacinė ir keturių tipų išmetamo oro šilumos utilizatoriai: sukamieji regeneraciniai, plokšteliniai rekuperaciniai, šilumos vamzdžių pagrindu ir su tarpiniu šilumnešiu. Šių prietaisų naudojimas priklauso nuo vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų veikimo sąlygų, ekonominių sumetimų, tiekimo ir išmetimo centrų santykinės padėties bei eksploatacinių galimybių.
Lentelė 1 parodyta įvairių išmetamo oro šilumos panaudojimo schemų lyginamoji analizė. Tarp pagrindinių investuotojo reikalavimų šilumos rekuperavimo įrenginiams pažymėtina: kaina, eksploatacijos kaštai ir darbo efektyvumas. Pigiausi sprendimai pasižymi dizaino paprastumu ir judančių dalių nebuvimu, todėl iš pateiktų schemų galima išskirti instaliaciją su kryžminio srauto rekuperatoriumi (2 pav.), kaip tinkamiausią Europos klimato sąlygoms. dalis Rusijos ir Lenkijos.
Naujausi tyrimai naujų oro kondicionavimo sistemų šilumos rekuperacinių mazgų kūrimo ir tobulinimo srityje rodo aiškią tendenciją kurti naujus plokščių rekuperatorių dizaino sprendimus (3 pav.), kurių pasirinkimo momentas yra galimybė užtikrinant be trikdžių įrenginio veikimą drėgmės kondensacijos sąlygomis esant neigiamai lauko oro temperatūrai.
Lauko oro temperatūra, nuo kurios stebimas šalčio susidarymas šalinamo oro kanaluose, priklauso nuo šių veiksnių: šalinamo oro temperatūros ir drėgmės, tiekiamo ir šalinamo oro debitų santykio, projektinių charakteristikų. Atkreipkime dėmesį į šilumą rekuperuojančių įrenginių darbo ypatumą esant neigiamoms lauko oro temperatūroms: kuo didesnis šilumos mainų efektyvumas, tuo didesnė šalčio rizika ištraukiamo oro kanalų paviršiuje.
Atsižvelgiant į tai, mažas šilumos perdavimo efektyvumas kryžminio srauto šilumokaityje gali būti pranašumas mažinant apledėjimo ant šalinamo oro kanalų paviršių riziką. Saugių režimų užtikrinimas dažniausiai siejamas su šių tradicinių purkštuko užšalimo prevencijos priemonių įgyvendinimu: periodinis išorinio oro tiekimo išjungimas, jo aplenkimas ar išankstinis pašildymas, kurių įgyvendinimas neabejotinai sumažina išmetamo oro šilumos panaudojimo efektyvumą. .
Vienas iš šios problemos sprendimo būdų yra šilumokaičių sukūrimas, kuriame plokščių užšalimas arba nėra, arba vyksta esant žemesnei oro temperatūrai. Oras-oras šilumokaičių veikimo ypatybė yra galimybė įgyvendinti šilumos ir masės perdavimo procesus „sauso“ šilumos mainų režimuose, tuo pačiu metu šalinant ir sausinant pašalintą orą kondensuojantis rasos pavidalu. o šerkšnas visame ar dalyje šilumos mainų paviršiaus (4 pav.).
Racionalus kondensato šilumos panaudojimas, kurios vertė siekia 30%, esant tam tikrais šilumokaičių veikimo režimams, leidžia žymiai padidinti lauko oro parametrų kitimo diapazoną, kuriame apledėja plokščių šilumokaičių paviršiai. neatsiranda. Tačiau norint išspręsti nagrinėjamų šilumos atgavimo įrenginių optimalių darbo režimų, atitinkančių tam tikras eksploatavimo ir klimato sąlygas, nustatymo ir tikslingo taikymo sritį, reikia atlikti išsamius šilumos ir masės perdavimo pakavimo kanaluose tyrimus, atsižvelgiant į kondensacijos ir šerkšno susidarymo procesus.
Pagrindiniu tyrimo metodu pasirinkta skaitinė analizė. Jis taip pat turi mažiausią darbo jėgos intensyvumą ir leidžia nustatyti charakteristikas ir nustatyti proceso modelius, remiantis apdorojimo informacija apie pradinių parametrų įtaką. Todėl eksperimentiniai šilumos ir masės perdavimo procesų tyrimai nagrinėjamuose įrenginiuose buvo atliekami daug mažesniu kiekiu ir, daugiausia, siekiant patikrinti ir koreguoti priklausomybes, gautas matematinio modeliavimo metu.
Fizikiniame-matematiniame šilumos ir masės perdavimo tirtame rekuperatoriuje aprašyme pirmenybė buvo teikiama vienmačiam perdavimo modeliui (ε-NTU modeliui). Šiuo atveju oro srautas sandarinimo kanaluose laikomas skysčio srautu, kurio greitis, temperatūra ir masės perdavimo potencialas yra pastovus jo skerspjūvyje, lygus vidutinėms masės vertėms. Siekiant padidinti šilumos panaudojimo efektyvumą šiuolaikiniuose šilumokaičiuose, naudojamas sandarinimo paviršiaus briaunamas.
Šonkaulių tipas ir vieta daro didelę įtaką šilumos srauto ir masės perdavimo procesų pobūdžiui. Temperatūros pokytis išilgai briaunos aukščio lemia įvairių šilumos ir masės perdavimo procesų variantų įgyvendinimą (5 pav.) išmetamo oro kanaluose, o tai labai apsunkina matematinį modeliavimą ir diferencialinių lygčių sistemos sprendimo algoritmą. .
Šilumos ir masės perdavimo procesų skersinio srauto šilumokaityje matematinio modelio lygtys įgyvendintos stačiakampėje koordinačių sistemoje su ašimis ОX ir ОY, nukreiptomis atitinkamai lygiagrečiai šalto ir šilto oro srautams, o ašimis Z1. ir Z2, statmenai sandarinimo plokščių paviršiui tiekiamo ir ištraukiamo oro kanaluose (6 pav.).
Remiantis šio ε-NTU modelio prielaidomis, šilumos ir masės perdavimas tiriamame šilumokaityje aprašomas šilumos ir medžiagų balansų diferencialinėmis lygtimis, sudarytomis sąveikaujantiems oro srautams ir užpildymui, atsižvelgiant į fazinio virsmo šilumą ir šiluminę varžą. susidaręs šerkšno sluoksnis. Norint gauti nedviprasmišką sprendimą, diferencialinių lygčių sistema papildoma ribinėmis sąlygomis, kurios nustato mainų terpės parametrų reikšmes atitinkamų rekuperatoriaus kanalų įėjimuose.
Suformuluotas netiesinis uždavinys negali būti išspręstas analitiškai, todėl diferencialinių lygčių sistemos integravimas buvo atliktas skaitiniais metodais. Gana didelė skaitinių eksperimentų apimtis, atlikta naudojant ε-NTU modelį, leido gauti duomenų masyvą, kuris buvo naudojamas proceso charakteristikoms analizuoti ir jo bendriesiems dėsningumams nustatyti.
Pagal šilumokaičio veikimo tyrimo užduotis buvo parinkti tiriami režimai ir besikeičiančių srautų parametrų kitimo diapazonai, kad realūs šilumos ir masės perdavimo procesai purkštuve būtų neigiami. Labiausiai buvo imituotos lauko oro temperatūros reikšmės, taip pat pavojingiausių šilumos rekuperacinės įrangos veikimo režimų srauto sąlygos ...
Parodyta pav. 7-9, tiriamo aparato darbo režimų, būdingų klimatinėms sąlygoms, kai lauko oro projektinė žiemos sezono metu žema projektinė temperatūra, apskaičiavimo rezultatai leidžia spręsti apie kokybiškai numatomą trijų zonų susidarymo galimybę. aktyvus šilumos ir masės perdavimas šalinamo oro kanaluose (6 pav.), skiriasi savo prigimtimi juose vykstančiais procesais.
Šiose zonose vykstančių šilumos ir masės perdavimo procesų analizė leidžia įvertinti galimus būdus, kaip efektyviai sugauti pašalinto vėdinimo oro šilumą ir sumažinti šerkšno susidarymo riziką šilumokaičio sandariklio kanaluose remiantis racionalumu. fazinio virsmo šilumos panaudojimas. Remiantis atlikta analize, nustatytos ribinės lauko oro temperatūros (2 lentelė), žemiau kurių stebimas šalčio susidarymas šalinamo oro kanaluose.
išvadas
Pateikta įvairių vėdinimo emisijų šilumos panaudojimo schemų analizė. Pažymimi nagrinėjamų (esamų) šalinamo oro šilumos panaudojimo vėdinimo ir oro kondicionavimo įrenginiuose schemų privalumai ir trūkumai. Remiantis analize, buvo pasiūlyta schema su plokšteliniu skersinio srauto rekuperatoriumi:
- matematinio modelio pagrindu sukurtas algoritmas ir kompiuterinė programa šilumos ir masės perdavimo procesų pagrindiniams parametrams apskaičiuoti tiriamame šilumokaityje;
- nustatyta galimybė utilizuotojo antgalio kanaluose susidaryti įvairioms drėgmės kondensacijos zonoms, kuriose labai pasikeičia šilumos ir masės perdavimo procesų pobūdis;
- gautų dėsningumų analizė leidžia nustatyti racionalius tiriamų prietaisų veikimo režimus ir racionalaus jų naudojimo sritis įvairioms Rusijos teritorijos klimato sąlygoms.
SIMBOLIAI IR INDEKLIAI
Legenda: h šonkaulis - šonkaulio aukštis, m; l šonkaulis - šonkaulio ilgis, m; t - temperatūra, ° C; d - oro drėgnumas, kg / kg; ϕ - santykinė oro drėgmė, %; δ briaunelė – briaunos storis, m; δin – įšalo sluoksnio storis, m.
Indeksai: 1 - lauko oras; 2 - pašalintas oras; e - prie įėjimo į purkštukų kanalus; p eb - kraštas; in - šerkšnas, o - purkštukų kanalų išleidimo angoje; rasa – rasos taškas; sat – prisotinimo būsena; w yra kanalo sienelė.
