Una dintre sursele de resurse energetice secundare din clădire este energia termică a aerului eliminată în atmosferă. Consumul de energie termică pentru încălzirea aerului de intrare este de 40 ... 80% din consumul de căldură, cea mai mare parte putând fi economisită în cazul utilizării așa-numitelor schimbătoare de căldură reziduale.
Exista tipuri diferite schimbătoare de căldură reziduală.
Schimbătoarele de căldură cu plăci recuperabile sunt realizate sub forma unui pachet de plăci instalate astfel încât să formeze două canale adiacente, dintre care unul mișcă aerul îndepărtat, iar celălalt - aerul de alimentare. În fabricație schimbătoare de căldură cu plăci un astfel de design cu o capacitate mare de aer, există dificultăți tehnologice semnificative, prin urmare, au fost dezvoltate proiectele de schimbătoare de căldură reziduală TKT, care sunt un mănunchi de țevi aranjate într-un model de șah și închise într-o carcasă. Aerul eliminat se deplasează în spațiul inelar, cel exterior - în interiorul tuburilor. Flux încrucișat.
Orez. Schimbatoare de caldura:
a - schimbător de căldură cu plăci;
b - Utilizator TKT;
în - rotativ;
g - recuperator;
1 - corp; 2 - alimentare cu aer; 3 - rotor; 4 - sector de suflare; 5 - aer evacuat; 6 - conduce.
Pentru a preveni înghețarea, schimbătoarele de căldură sunt echipate cu o conductă suplimentară de-a lungul fluxului de aer exterior, prin care, la o temperatură a pereților fasciculului de tuburi sub temperatura critică (-20°C), o parte din aerul rece exterior este ocolit.
Unitățile de recuperare a căldurii cu aer extras cu agent intermediar de căldură pot fi utilizate în sistemele mecanice. ventilație de alimentare și evacuare precum și în sistemele de aer condiționat. Unitatea este formată dintr-un încălzitor de aer situat în conductele de alimentare și evacuare, conectat printr-un circuit de circulație închis umplut cu un suport intermediar. Circulația lichidului de răcire se realizează cu ajutorul pompelor. Aerul evacuat, fiind răcit în încălzitorul de aer al conductei de evacuare, transferă căldură unui agent intermediar de căldură care încălzește aerul de alimentare. Când aerul evacuat este răcit sub temperatura punctului de rouă, vaporii de apă se condensează pe o parte a suprafeței de schimb de căldură a încălzitoarelor de aer din conductele de evacuare, ceea ce duce la posibilitatea formării de gheață la temperaturi inițiale negative ale aerului de alimentare.
Unitățile de recuperare a căldurii cu un purtător de căldură intermediar pot funcționa fie într-un mod care permite formarea de gheață pe suprafața de schimb de căldură a încălzitorului de aer evacuat în timpul zilei în timpul opririi și dezghețării ulterioare, fie, dacă oprirea unității este inacceptabilă , atunci când se aplică una dintre următoarele măsuri pentru a proteja încălzitorul de aer al conductei de evacuare de formarea înghețului:
- preîncălzirea aerului de alimentare la o temperatură pozitivă;
- crearea unui bypass pentru lichidul de răcire sau aerul de alimentare;
- creșterea debitului de lichid de răcire în circuitul de circulație;
- încălzirea lichidului de răcire intermediar.
Alegerea tipului de schimbător de căldură regenerativ se face în funcție de parametrii de proiectare ai eliberării de aer și umiditate evacuate în interiorul încăperii. Schimbătoarele de căldură cu regenerare pot fi instalate în clădiri în diverse scopuri în sistemele mecanice de alimentare și ventilație prin evacuare, încălzire cu aer si aer conditionat. Instalarea unui schimbător de căldură regenerativ trebuie să asigure un flux de aer în contracurent.
Sistemul de ventilație și aer condiționat cu schimbător de căldură regenerativ trebuie să fie echipat cu mijloace de control și control automat, care trebuie să asigure regimuri de funcționare cu dezghețare periodică a înghețului sau prevenire a formării înghețului, precum și să mențină parametrii necesari pentru aerul de alimentare. Pentru a preveni formarea înghețului în aerul de alimentare:
- aranjați un canal de ocolire;
- preîncălziți aerul de alimentare;
- modificați frecvența de rotație a duzei de regenerare.
În sistemele cu temperaturi inițiale pozitive ale aerului de alimentare în timpul recuperării căldurii, nu există pericolul de înghețare a condensului pe suprafața schimbătorului de căldură din conducta de evacuare. În sistemele cu temperaturi inițiale negative ale aerului de alimentare, este necesar să se aplice scheme de reciclare care asigură protecție împotriva înghețului suprafeței încălzitoarelor de aer din conducta de evacuare.
2006-02-08Nevoia de economisire a energiei în proiectarea, construcția și exploatarea clădirilor cu orice scop este dincolo de orice îndoială și este asociată în primul rând cu epuizarea rezervelor de combustibili fosili și, ca urmare, cu creșterea continuă a prețului acestora. Atentie specialaîn același timp, este necesar să se acorde atenție reducerii costurilor de căldură în special pentru sistemele de ventilație și aer condiționat, deoarece ponderea acestor costuri în bilanțul energetic global poate fi chiar mai mare decât pierderile de căldură prin transport, în primul rând în clădirile publice și industriale și după mărirea protecţiei termice a gardurilor exterioare.
Una dintre cele mai promițătoare, cu costuri reduse și cu rambursare rapidă a măsurilor de economisire a energiei în sistemele de ventilație mecanică și aer condiționat este utilizarea căldurii aerului evacuat pentru încălzirea parțială a fluxului de intrare în perioada rece al anului. Pentru implementarea recuperării căldurii, sunt utilizate dispozitive de diferite modele, inclusiv. schimbătoare de căldură recuperatoare cu flux încrucișat cu plăci și regeneratoare cu rotor rotativ, precum și dispozitive cu așa-numitele conducte de căldură (termosifoane).
Cu toate acestea, se poate demonstra că, în condițiile nivelului prețului pentru echipamentele de ventilație predominant în Federația Rusă și, în principal, din cauza absenței practice a producției interne a tipurilor de dispozitive enumerate, din punct de vedere tehnic și economic al vedere, este recomandabil să luați în considerare recuperarea căldurii numai pe baza dispozitivelor cu un lichid de răcire intermediar. Acest design este cunoscut pentru o serie de avantaje.
În primul rând, pentru implementarea sa se utilizează echipamente de serie, deoarece aici unitatea de alimentare este completată numai cu un schimbător de căldură, iar unitatea de evacuare este completată cu un schimbător de căldură, care sunt similare structural cu încălzitoarele și răcitoarele convenționale. Acest lucru este deosebit de semnificativ, deoarece în Federația Rusă există o serie de întreprinderi care își desfășoară propria producție a produselor în cauză, inclusiv. asemenea mari precum Veza LLC.
În plus, acest tip de echipament de recuperare a căldurii este foarte compact, iar conectarea unităților de alimentare și evacuare numai printr-un circuit de circulație cu un purtător de căldură intermediar vă permite să alegeți un loc pentru amplasarea lor aproape independent unul de celălalt. Ca lichid de răcire, se folosesc de obicei lichide cu îngheț scăzut, cum ar fi antigelul, iar volumul mic al circuitului de circulație face posibilă neglijarea costului antigelului, iar etanșeitatea circuitului și nevolatilitatea antigelului fac întrebarea: toxicitatea sa secundară.
În cele din urmă, absența contactului direct între fluxurile de aer furnizat și evacuat nu impune restricții asupra curățeniei extractului, ceea ce extinde practic nelimitat grupul de clădiri și spații în care poate fi utilizată recuperarea căldurii. Ca dezavantaj, acestea indică de obicei o eficiență a temperaturii nu prea ridicată, care nu depășește 50-55%.
Dar acesta este exact cazul când chestiunea oportunității utilizării recuperării căldurii ar trebui să fie decisă printr-un calcul tehnic și economic, despre care vom discuta mai târziu în articolul nostru. Se poate demonstra că perioada de rambursare a costurilor suplimentare de capital pentru un dispozitiv de recuperare a căldurii cu un lichid de răcire intermediar nu depășește trei până la patru ani.
Acest lucru este semnificativ mai ales într-o economie de piață instabilă, cu un nivel în schimbare semnificativ al prețurilor pentru echipamente și tarife pentru resursele energetice, care nu permite utilizarea soluțiilor de inginerie cu capital intensiv. Cu toate acestea, întrebarea cu privire la eficiența temperaturii cea mai fezabilă din punct de vedere economic a unui astfel de echipament de recuperare a căldurii k eff rămâne deschisă, adică. ponderea căldurii cheltuite pentru încălzirea aerului de alimentare în detrimentul căldurii aerului evacuat în raport cu sarcina termică totală. Valorile utilizate în mod obișnuit pentru acest parametru sunt între 0,4 și 0,5. Acum vom arăta pe ce bază sunt luate aceste valori.
Această problemă va fi luată în considerare pe exemplul unei unități de ventilație de alimentare și evacuare cu o capacitate de 10.000 m 3 / h, folosind echipamentul Veza LLC. Aceasta sarcina este una de optimizare, deoarece se rezumă la identificarea valorii lui k eff, care asigură un minim din costurile totale reduse ale SDZ pentru instalarea și funcționarea echipamentelor de ventilație.
Calculul trebuie efectuat sub rezerva utilizării fondurilor împrumutate pentru construcția unităților de ventilație și aducerea SDZ la sfârșitul intervalului de timp considerat T conform următoarei formule:
unde K - costurile totale de capital, frec; E — costuri totale anuale de exploatare, rub/an; p este rata de actualizare, %. În calcule, acesta poate fi considerat egal cu rata de refinanțare a Băncii Centrale a Federației Ruse. Din 15 ianuarie 2004, această valoare este egală cu 14% pe an. LA acest caz reușește să investigheze problema în mod suficient în întregime mijloace relativ elementare, deoarece toate componentele costurilor sunt ușor de luate în considerare și destul de simplu calculate.
Pentru prima dată soluția acestei probleme a fost publicată de autor în lucrarea pentru nivelul prețurilor și tarifelor în vigoare la acea vreme. Cu toate acestea, după cum va fi ușor de observat, atunci când sunt recalculate pentru date ulterioare, principalele concluzii rămân valabile. În același timp, vom arăta cum ar trebui efectuat studiul de fezabilitate în sine dacă este necesar să se selecteze varianta optimă a unei soluții de inginerie, deoarece toate celelalte sarcini vor diferi doar în determinarea valorii lui K.
Dar acest lucru se face cu ușurință conform cataloagelor și listelor de prețuri ale producătorilor echipamentelor corespunzătoare. În exemplul nostru, costurile de capital au fost determinate în funcție de datele companiei Veza, pe baza performanței și a setului acceptat de secțiuni ale unităților de alimentare și evacuare: panou frontal cu un amortizor vertical, filtru celular clasa G3, unitate ventilator; în plus, în unitatea de alimentare există și un încălzitor suplimentar de aer al sistemului de recuperare a căldurii și un încălzitor de reîncălzire cu alimentare de căldură din rețeaua de încălzire, iar în unitatea de evacuare există un răcitor de aer al sistemului de recuperare a căldurii, precum și o pompa de circulatie.O schema a unei astfel de instalatii este prezentata in fig. 1. Cheltuielile pentru instalarea si reglarea unitatilor de ventilatie au fost luate in valoare de 50% din investitiile principale de capital.
Costurile pentru echipamentul de recuperare a căldurii și încălzitorul de reîncălzire au fost calculate pe baza rezultatelor calculelor pe un computer folosind programele companiei Veza, în funcție de eficiența schimbătorului de căldură. În același timp, cu o creștere a eficienței, valoarea lui K crește, deoarece numărul de rânduri de tuburi de schimbătoare de căldură ale sistemului de utilizare crește mai repede (pentru k eff = 0,52 - până la 12 în fiecare instalație), decât numărul de rânduri ale încălzitorului de reîncălzire scade (de la 3 la 1 în aceleași condiții).
Costurile de exploatare sunt suma costurilor anuale, respectiv, pentru căldură și energie electricași taxele de amortizare. La calcularea acestora, durata de funcționare a instalației în timpul zilei în calcule a fost presupusă a fi de 12 ore, temperatura aerului din spatele încălzitorului de reîncălzire +18°C și după schimbătorul de căldură, în funcție de k eff prin medie temperatura exterioara pentru perioada de încălzire și temperatura aerului evacuat.
Acesta din urmă este egal cu +24,7°C în mod implicit (program de selecție a unităților de recuperare a căldurii de către Veza LLC). Tarif pentru energie termală a fost luată conform datelor Mosenergo pentru mijlocul anului 2004 în valoare de 325 ruble/Gcal (pentru consumatorii cu buget redus). Evident, cu o creștere a k eff, costul energiei termice scade, ceea ce, în general, este scopul recuperării căldurii.
Costurile de energie sunt calculate în funcție de puterea electrică necesară pentru unitatea de acţionare pompă de circulație sisteme de recuperare a căldurii și ventilatoare ale unităților de alimentare și evacuare. Această putere este determinată pe baza pierderii de presiune în circuitul de circulație, a densității și a debitului agentului termic intermediar, precum și a rezistenței aerodinamice. unitati de ventilatieși rețele. Toate valorile de mai sus, cu excepția densității lichidului de răcire, presupusă a fi 1200 kg/m 3 , sunt calculate conform programelor de selecție pentru echipamentele de recuperare a căldurii și ventilație ale Veza LLC. În plus, expresiile pentru putere implică și coeficienți acțiune utilă pompe si ventilatoare folosite.
Calculele au folosit valori medii: 0,35 pentru pompe GRUNDFOS cu rotor umedși 0,7 pentru ventilatoarele de tip RDH. Tariful pentru energia electrică a fost luat în considerare conform datelor OAO Mosenergo de la mijlocul anului 2004 în valoare de 1,17 ruble/(kWh). Odată cu creșterea k eff, nivelul costurilor cu energia electrică crește, deoarece, odată cu creșterea numărului de rânduri de schimbătoare de căldură de utilizare, crește rezistența acestora la fluxul de aer, precum și pierderile de presiune în circuitul de circulație al purtătorului intermediar de căldură.
Cu toate acestea, în general, această componentă a costurilor este semnificativ mai mică decât costul energiei termice. Deduceri de amortizare cresc de asemenea cu creșterea k eff în măsura în care aceasta crește costurile de capital. Calculul acestor deduceri se efectuează pe baza prevederii costurilor pt recuperare totală, revizii si reparatii curente ale utilajelor, tinand cont de durata de viata estimata a utilajului TAM, luata in calcule egala cu 15 ani.
În general, însă, costurile totale de exploatare scad odată cu creșterea eficienței utilizării. Prin urmare, existența unui minim de SDZ este posibilă la unul sau altul nivel de k eff și o valoare fixă a lui T. Rezultatele calculelor corespunzătoare sunt prezentate în Fig. 2. Pe grafice, se poate observa cu ușurință că minimul de pe curba SDZ apare pentru aproape orice orizont de calcul, care, conform sensului problemei, este egal cu perioada de rambursare necesară.
Aceasta înseamnă că, la prețurile existente pentru echipamente și tarifele pentru resursele energetice, orice, chiar și cea mai mică investiție în recuperarea căldurii, se plătește și destul de repede. Prin urmare, utilizarea căldurii cu un purtător de căldură intermediar este aproape întotdeauna justificată. Odată cu o creștere a perioadei de rambursare așteptată, minimul de pe curba SDZ se deplasează rapid în regiunea de eficiență mai mare, ajungând la 0,47 la T = T AM = 15 ani.
Este clar că valoarea optimă a lui k eff pentru perioada de rambursare acceptată va fi cea la care se observă un minim de SDZ. Un grafic al dependenței unei astfel de valori optime a lui k eff de T este prezentat în Fig. 3. Deoarece o perioadă mai lungă de amortizare care depășește durata de viață estimată a echipamentului este cu greu justificată, ar trebui, aparent, să se oprească la nivelul k eff = 0,4-0,5, mai ales că atunci când creștere în continuare Creșterea eficienței optime încetinește brusc.
În plus, trebuie luat în considerare faptul că metoda de recuperare a căldurii luată în considerare pentru orice suprafață de schimb de căldură și debitul de lichid de răcire nu poate furniza, în principiu, o valoare a k eff mai mare de 0,52-0,55, ceea ce este confirmat de calculul conform programul companiei Veza. Dacă acceptăm tariful pentru energia termică ca și pentru consumatorii comerciali în valoare de 547 ruble / Gcal, reducerea costurilor anuale datorată recuperării căldurii va fi mai mare, așa că graficul din Fig. 3 arată limita superioară a posibilei perioade de rambursare.
Astfel, intervalul specificat de valori k eff de la 0,4 la 0,5 găsește un studiu de fezabilitate complet. Prin urmare, principalul sfaturi practice conform rezultatelor studiului, este posibil să se utilizeze recuperarea căldurii aerului evacuat cu un agent intermediar de căldură în orice clădiri în care sunt asigurate alimentare mecanică, ventilație evacuată și aer condiționat, cu alegerea unui coeficient de eficiență a temperaturii apropiat de cel maxim. posibil pentru acest tip de instalare. O altă recomandare este că este obligatoriu ca o economie de piață să ia în considerare actualizarea costurilor de capital și de exploatare în comparația tehnică și economică a opțiunilor. solutii de inginerie conform formulei (1).
În plus, dacă se compară doar două opțiuni, așa cum se întâmplă cel mai adesea, este convenabil să comparăm doar costurile suplimentare și să presupunem că în primul caz K = 0, iar în al doilea, dimpotrivă, E = 0 și K este egal cu investiție suplimentarăîn activități a căror oportunitate este justificată. Apoi, în loc de E în prima opțiune, trebuie să utilizați diferența de costuri anuale pentru opțiuni. După aceea, sunt construite grafice ale dependenței SDZ de T și, în punctul de intersecție, se determină perioada de rambursare estimată.
Daca se dovedeste a fi mai mare decat T AM, sau orarele nu se intersecteaza deloc, masurile nu sunt justificate economic. Rezultatele obținute sunt de natură foarte generală, întrucât dependența modificării costurilor de capital de gradul de recuperare a căldurii în situația actuală a pieței are prea puțin de-a face cu un anumit producător de echipamente de ventilație, iar impactul principal asupra costurilor de exploatare este în general doar costul căldurii și energiei electrice.
Prin urmare, recomandările propuse pot fi utilizate în luarea unor decizii sănătoase din punct de vedere economic privind economisirea energiei în orice sisteme mecanice de ventilație și aer condiționat. În plus, aceste rezultate au o formă simplă și inginerească și pot fi rafinate cu ușurință atunci când prețurile și tarifele actuale se modifică.
De remarcat, de asemenea, că perioada de rambursare obținută în calculele de mai sus, în funcție de k eff acceptat, ajunge la 15 ani, i.e. până la TAM, este, în anumite privințe, marginal, care apare atunci când sunt luate în considerare toate costurile de capital. Dacă luăm în considerare doar investițiile suplimentare direct în recuperarea căldurii, perioada de rambursare este într-adevăr redusă la 3-4 ani, așa cum am menționat mai sus.
Prin urmare, recuperarea căldurii aerului evacuat cu un lichid de răcire intermediar este într-adevăr o măsură ieftină și cu rambursare rapidă și merită cea mai largă aplicare într-o economie de piață.
- O.D. Samarin. Despre reglementarea protecției termice a clădirilor. Revista S.O.K., Nr. 6/2004.
- O.Da. Kokorin. Sisteme moderne de aer condiționat. - M .: Fizmatlit, 2003.
- V.G. Gagarin. Pe justificarea insuficientă a cerințelor sporite de protecție termică a pereților exteriori ai clădirilor. (Modificări nr. 3 din SNiP II-3-79). sat. raport a 3-a conf. RNTOS 23–25 aprilie 1998
- O.D. Samarin. Eficiența economică convenabilă a schimbătoarelor de căldură cu un agent intermediar de căldură. Montaj si lucrari speciale in constructii, Nr. 1/2003.
- SNiP 23-01-99 * „Climatologia construcțiilor” .- M: GUP TsPP, 2004.
Descriere:
În prezent, indicatorii de protecție termică a clădirilor rezidențiale cu mai multe etaje au ajuns destul de înalți
valorifică, prin urmare, căutarea rezervelor pentru economisirea energiei termice este în domeniul îmbunătățirii eficienței energetice a sistemelor de inginerie. Una dintre măsurile cheie de economisire a energiei cu un potențial destul de mare de economisire a energiei termice este utilizarea schimbătoarelor de căldură cu aer evacuat 1 în sistemele de ventilație.
In prezent, indicatorii de protectie termica ai cladirilor de locuinte multietajate au atins valori destul de ridicate, astfel incat cautarea rezervelor pentru economisirea energiei termice este in domeniul imbunatatirii eficientei energetice a sistemelor de inginerie. Una dintre măsurile cheie de economisire a energiei cu un potențial destul de mare de economisire a energiei termice este utilizarea schimbătoarelor de căldură cu aer evacuat 1 în sistemele de ventilație.
Unitățile de ventilație prin alimentare și evacuare cu recuperare a căldurii aerului evacuat au o serie de avantaje în comparație cu sistemele tradiționale de ventilație prin alimentare, care includ economii semnificative de energie termică cheltuită pentru încălzirea aerului de ventilație (de la 50 la 90% în funcție de tipul de schimbător de căldură utilizat). De asemenea, trebuie remarcat nivel inalt confort aer-termic, datorită stabilității aerodinamice a sistemului de ventilație și echilibrului debitelor de aer de alimentare și evacuare.
Tipuri de utilizatori
Cele mai utilizate pe scară largă:
1. Unități de recuperare a căldurii regenerative s. În regeneratoare, căldura din aerul extras este transferată în aerul de alimentare printr-o duză care se încălzește și se răcește alternativ. În ciuda eficienței energetice ridicate, schimbătoarele de căldură regenerative au un dezavantaj semnificativ - probabilitatea de a amesteca o anumită parte a aerului evacuat cu aerul de alimentare din carcasa aparatului. Acest lucru, la rândul său, poate duce la transfer mirosuri neplăcuteși bacterii patogene. Prin urmare, acestea sunt de obicei utilizate într-un apartament, cabană sau o cameră în clădiri publice.
2. Unități recuperatoare de căldură. Aceste schimbătoare de căldură, de regulă, includ două ventilatoare (de alimentare și de evacuare), filtre și un schimbător de căldură cu plăci de tip contracurent, încrucișat și semi-încrucișat.
Prin instalarea apartament cu apartament a unităților de recuperare a căldurii devine posibil să:
- reglați flexibil regimul aer-termic in functie de tipul de functionare al apartamentului, inclusiv utilizarea aerului recirculat;
- protecție împotriva zgomotului urban, exterior (când se utilizează garduri translucide sigilate);
- purificarea aerului de alimentare cu ajutorul filtrelor performante.
3.Unități de recuperare a căldurii cu agent intermediar de căldură. Prin propriile lor caracteristici de proiectare aceste schimbătoare de căldură sunt puțin utile pentru ventilația individuală (apartamentului) și, prin urmare, în practică sunt utilizate pentru sistemele centrale.
4. Unități de recuperare de căldură cu schimbător de căldură pe conducte de căldură. Utilizarea conductelor de căldură vă permite să creați dispozitive compacte de schimb de căldură eficiente din punct de vedere energetic. Cu toate acestea, din cauza complexității designului și a costului ridicat, nu și-au găsit aplicații în sistemele de ventilație pentru clădirile rezidențiale.
În termeni de bază, distribuția consumului de energie termică într-o clădire tipică cu mai multe etaje se realizează aproape în mod egal între pierderile de căldură prin transmisie (50–55%) și ventilație (45–50%). Distribuția aproximativă a bilanțului anual de căldură pentru încălzire și ventilație:
Creșterea eficienței energetice a clădirilor de apartamente permite introducerea în practica construcției în masă:
|
Cu indicatori similari de greutate și dimensiune cel mai bun rezultatîn clădirile rezidențiale prezintă unități de recuperare a căldurii regenerative (80–95%), urmate de cele recuperatoare (până la 65%) și ultimul loc există unități de recuperare a căldurii cu un lichid de răcire intermediar (45–55%).
Trebuie menționate unitățile de recuperare a căldurii care, pe lângă transferul de energie termică, transferă umiditatea din aerul evacuat în aerul de alimentare. În funcție de designul suprafeței de transfer de căldură, acestea sunt împărțite în tipuri de entalpie și sorbție și permit utilizarea a 15-45% din umiditatea îndepărtată cu aerul evacuat.
Unul dintre primele proiecte de implementare
În 2000, pentru o clădire rezidențială de la 6, Krasnostudenchesky Prospekt, unul dintre primele sisteme de alimentare și ventilație mecanică apartament cu apartament a fost proiectat cu recuperarea căldurii aerului evacuat pentru încălzirea aerului de alimentare într-o placă aer-aer cu flux încrucișat. schimbător de căldură.
O unitate de tratare a aerului de apartament compactă, cu zgomot redus, este amplasată în fiecare apartament în spațiul de tavan fals al băii de oaspeți, situat lângă bucătărie. Capacitatea maximă de alimentare cu aer este de 430 m 3 /h. Pentru a reduce consumul de energie, aerul exterior este preluat în majoritatea apartamentelor nu din stradă, ci din spațiul unei loggii vitrate. În alte apartamente, unde nu există posibilitatea tehnică de admisie a aerului din loggii, grilele de admisie a aerului sunt amplasate direct pe fațadă.
Aerul exterior este curățat, dacă este necesar, preîncălzit pentru a preveni înghețarea schimbătorului de căldură, apoi încălzit sau răcit în schimbătorul de căldură datorită aerului îndepărtat, apoi, dacă este necesar, încălzit în final la temperatura cerută de un încălzitor electric, după care este distribuit in intreaga incinta a apartamentului. Primul încălzitor cu o putere nominală de 0,6 kW este proiectat pentru a proteja tractul de evacuare de înghețarea condensului. Condensul este evacuat printr-un tub special de drenaj printr-un sigiliu de apă în canalizare. Al doilea încălzitor cu o putere de 1,5 kW este conceput pentru a încălzi aerul de alimentare la o valoare confortabilă predeterminată. Pentru ușurința instalării, este și electric.
Trebuie remarcat faptul că, conform calculelor proiectanților, nevoia de încălzire suplimentară a aerului după schimbătorul de căldură ar putea apărea doar la foarte temperaturi scăzute aerul exterior. Cu toate acestea, ținând cont de faptul că prin schimbătorul de căldură al unității de alimentare și evacuare trece de două ori mai mult aer de alimentare decât aerul de evacuare, pe alimentare a fost instalat un încălzitor electric de aer. Practica operațională a confirmat aceste ipoteze: încălzirea suplimentară nu este aproape niciodată utilizată, căldura aerului evacuat este suficientă pentru a încălzi aerul de alimentare la o temperatură care nu provoacă disconfort rezidenților.
Schimbătorul de căldură este echipat cu un sistem de automatizare cu un controler și un panou de control. Sistemul de automatizare prevede pornirea primului încălzitor atunci când temperatura peretelui schimbătorului de căldură ajunge sub 1 °C, al doilea încălzitor poate fi pornit și oprit, asigurând constanta temperaturii setată a aerului de alimentare.
Ventilatorul de alimentare are trei viteze fixe. La prima viteză, volumul aerului de alimentare este de 120 m 3 /h, această valoare satisface cerințele pentru un apartament cu una și două camere, precum și pentru un apartament cu trei camere cu un număr mic de locuitori. La a doua viteză, volumul de aer de alimentare este de 180 m 3 /h, la a treia - 240 m 3 /h. Locuitorii folosesc rar viteza a doua și a treia.
Au fost efectuate măsurători acustice la toate turațiile ventilatorului, ceea ce a arătat că la prima viteză nivelul de zgomot nu depășește 30-35 dB (A), iar această valoare este valabilă pentru un apartament nemobilat. Într-un apartament cu mobilier și obiecte de interior, nivelul de zgomot va fi și mai mic. La a doua și a treia viteză, nivelul de zgomot este mai mare, dar la usa inchisa baia pentru oaspeți nu provoacă disconfort rezidenților.
Aerul evacuat este preluat din instalațiile sanitare, apoi, după ce a fost filtrat, este trecut printr-un schimbător de căldură și evacuat printr-o conductă centrală de colectare a aerului de evacuare. Conducte prefabricate de evacuare a aerului - metal, realizate din oțel galvanizat și așezate în puțuri de incendiu închise. La etajul tehnic superior, conductele de aer prefabricate dintr-o secțiune sunt combinate și conduse în exteriorul clădirii.
La momentul implementării proiectului era interzisă prin reglementări combinarea hotelor băilor și bucătăriilor pentru eliminare, astfel că hotele bucătăriilor sunt separate. Se folosește căldura a aproximativ jumătate din volumul de aer eliminat din apartament. Această interdicție a fost acum ridicată, îmbunătățind și mai mult eficiența energetică a sistemului.
În perioada sezonului de încălzire 2008-2009 a fost efectuat un audit energetic al sistemelor de consum de căldură în clădire, care a evidențiat o economie de căldură pentru încălzire și ventilație în valoare de 43% față de casele similare din același an de construcție.
Proiect în Izmailovo de Nord
Un alt proiect similar a fost implementat în 2011 în Izmailovo de Nord. Blocul de locuințe nr. 153 asigură ventilația apartament cu apartament cu stimulare mecanică și recuperare de căldură a aerului evacuat pentru încălzirea aerului de alimentare. Unitățile de alimentare și evacuare sunt instalate autonom pe coridoarele apartamentelor și sunt echipate cu filtre, schimbător de căldură cu plăci și ventilatoare. Unitatea este echipată cu echipamente de automatizare și un panou de control care vă permite să reglați capacitatea de aer a unității.
Trecând prin unitatea de ventilație cu schimbător de căldură cu plăci, aerul evacuat încălzește aerul de alimentare până la 4°C (la o temperatură a aerului exterior de -28°C). Compensarea lipsei de căldură pentru încălzirea aerului de alimentare se realizează prin dispozitive de încălzire.
Aerul exterior este preluat din loggia apartamentului, iar aerul evacuat din băi, băi și bucătării (în interiorul unui apartament) după ce schimbătorul de căldură este evacuat în conducta de evacuare prin satelit și eliminat în cadrul podelei tehnice. Dacă este necesar, îndepărtarea condensului din schimbătorul de căldură este prevăzută într-un canal de canalizare dotat cu scăpare pâlnie cu dispozitiv de blocare a mirosului. Standul este amplasat în băi.
Controlul debitului de aer de alimentare și evacuare se realizează prin intermediul unui singur panou de control. Unitatea poate fi comutată de la funcționarea normală cu recuperare de căldură la cea de vară fără recuperare de căldură. Aerisirea podelei tehnice se face prin deflectoare.
Volumul de aer de alimentare este luat pentru a compensa evacuarea din incinta băii, băii, bucătărie. Apartamentul nu are conducta de evacuare pentru conectarea echipamentelor de bucatarie (hota de evacuare de la soba functioneaza pentru recirculare). Fluxul de intrare este diluat prin conducte de aer fonoabsorbante către camerele de zi. Este planificată acoperirea unității de ventilație din coridoarele apartamentului cu o structură de clădire cu trape pentru întreținere și o conductă de evacuare de la unitatea de ventilație la puțul de evacuare. În depozitul de întreținere sunt patru ventilatoare de așteptare.
Testele instalației cu o unitate de recuperare a căldurii au arătat că eficiența acesteia poate ajunge la 67%.
Utilizarea sistemelor de ventilație mecanică cu recuperare a căldurii aerului evacuat este larg răspândită în practica mondială. Eficiența energetică a unităților de recuperare a căldurii este de până la 65% pentru schimbătoarele de căldură cu plăci și până la 85% pentru cele rotative. Atunci când aceste sisteme sunt utilizate în condițiile de la Moscova, reducerea consumului anual de căldură la nivelul de bază poate fi de 38–50 kWh/m2 pe an. Acest lucru face posibilă reducerea consumului general de căldură specifică la 50-60 kWh/m2 pe an fără modificarea nivelului de bază de protecție termică a gardurilor și asigurarea unei reduceri cu 40 la sută a intensității energetice a sistemelor de încălzire și ventilație, prevăzută pentru din 2020.
Literatură
1. Serov S. F., Milovanov A. Yu. Sistem de ventilație apartament cu unități de recuperare a căldurii. Proiect pilot de clădire rezidențială// ABOK. 2013. Nr. 2.2. Naumov A. L., Serov S. F., Budza A. O. Unități de recuperare a căldurii aer evacuat apartament// ABOK. 2012. Nr. 1.
1 Această tehnologie a fost dezvoltată inițial în Europa de Nord și Scandinavia. Astăzi, designerii ruși au și o experiență semnificativă în utilizarea acestor sisteme în clădiri rezidențiale cu mai multe etaje.
În acest articol, ne propunem să luăm în considerare un exemplu de utilizare a unităților moderne de recuperare a căldurii (recuperatori) în unitățile de ventilație, în special a celor rotative.
Principalele tipuri de schimbătoare de căldură rotative (recuperatori) utilizate în unitățile de ventilație:a) rotorul de condensare - utilizează în principal căldură sensibilă. Transferul de umiditate are loc atunci când aerul evacuat este răcit pe rotor la o temperatură sub „punctul de rouă”.
b) rotorul de entalpie - are o folie higroscopică care favorizează transferul de umiditate. Astfel, căldura totală este utilizată.
Luați în considerare un sistem de ventilație în care vor funcționa ambele tipuri de schimbător de căldură (recuperator).
Să presupunem că obiectul de calcul este un grup de spații dintr-o anumită clădire, de exemplu, în Soci sau Baku, vom calcula numai pentru perioada caldă:
Parametrii aerului exterior:
temperatura aerului exterior în perioada caldă, cu o securitate de 0,98 - 32 ° C;
entalpia aerului exterior în perioada caldă a anului - 69 kJ/kg;
Parametrii aerului din interior:
temperatura aerului interior - 21°С;
umiditatea relativă a aerului interior - 40-60%.
Consumul necesar de aer pentru asimilarea pericolelor în această grupă de spații este de 35.000 m³/h. Fascicul de proces de cameră – 6800 kJ/kg.
Schema de distribuție a aerului în incintă - distribuitoare de aer cu viteză redusă „de jos în sus”. În acest sens (nu vom aplica calculul, deoarece este voluminos și depășește domeniul de aplicare al articolului, avem tot ce ne trebuie), parametrii aerului de alimentare și evacuare sunt următorii:
1. Aprovizionare:
temperatura - 20°С;
umiditate relativă - 42%.
2. Eliminat:
temperatura - 25°C;
umiditate relativa - 37%
Să construim un proces pe Diagrama I-d(Fig. 1).
Mai întâi, să desemnăm un punct cu parametrii aerului intern (B), apoi să desenăm un fascicul de proces prin el (rețineți că pentru această proiectare a diagramelor, punctul de pornire al fasciculului este parametrii t=0°C, d =0 g/kg, iar direcția este indicată de valoarea calculată (6800 kJ/kg) indicată pe margine, apoi fasciculul rezultat este transferat la parametrii aerului interior, menținând în același timp unghiul de înclinare).
Acum, cunoscând temperaturile aerului de alimentare și evacuare, determinăm punctele acestora prin găsirea intersecțiilor izotermelor cu fasciculul de proces, respectiv. Construim procesul din sens invers, pentru a obține parametrii specificați ai aerului de alimentare, coborâm segmentul - încălzire - de-a lungul liniei de conținut constant de umiditate până la curba umidității relative φ = 95% (segment P-P1) .
Selectăm un rotor de condensare care utilizează căldura aerului evacuat pentru încălzirea P-P1. Obținem randamentul (calculat după temperatură) al rotorului de aproximativ 78% și calculăm temperatura aerului îndepărtat U1. Acum, să selectăm un rotor de entalpie care funcționează pentru a răci aerul exterior (H) cu parametrii obținuți U1.
Obținem, randamentul (calculat prin entalpie) este de aproximativ 81%, parametrii aerului tratat la admisia H1, și la evacuarea U2. Cunoscând parametrii H1 și P1, puteți alege un răcitor de aer cu o capacitate de 332.500 wați.
Să descriem schematic unitatea de ventilație cu recuperatoare (Fig. 2).
Acum, pentru comparație, să selectăm un alt sistem, pentru aceiași parametri, dar cu o configurație diferită și anume: instalăm un rotor de condensare.
Acum (Fig. 3) P-P1 este încălzit de un încălzitor electric de aer, iar rotorul de condensare va asigura următoarele: randamentul este de aproximativ 83%, temperatura aerului de alimentare tratat (H1) este de 26°C. Vom selecta un răcitor de aer pentru puterea necesară de 478 340 W.
Trebuie remarcat faptul că sistemul 1 necesită mai puțină putere de răcire și, în plus, nu sunt necesare costuri suplimentare de energie (în acest caz, curent alternativ) pentru a doua încălzire cu aer. Să facem un tabel de comparație:
| Poziții comparabile | Sistemul 1 (cu două schimbătoare de căldură) | Sistemul 2 (cu un schimbător de căldură) | Diferență |
| Consumul motorului rotorului | 320+320W | 320 W | 320 W |
| Capacitate de răcire necesară | 332 500 W | 478 340 W | 145 840 W |
| Consumul de energie pentru a doua încălzire | 0 W | 151 670 W | 151 670 W |
| Consumul de energie al motoarelor ventilatoarelor | 11+11 kW | 11+11 kW | 0 |
Rezumând
Vedem clar diferențele în funcționarea rotoarelor de condensare și entalpie, economiile de energie asociate cu aceasta. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că principiul sistemului 1 poate fi organizat doar pentru orașele sudice, fierbinți, deoarece în timpul recuperării căldurii în perioada rece, performanța rotorului de entalpie nu diferă mult de cea de condensare.
Productie de unitati de ventilatie cu schimbatoare de caldura rotative
Compania „Airkat Klimatekhnik” dezvoltă, proiectează, produce și instalează cu succes unități de tratare a aerului cu schimbătoare de căldură rotative de mulți ani. Oferim moderne și non-standard solutii tehnice, care funcționează chiar și în cel mai complex algoritm de operare și în condiții extreme.
Pentru a obține o ofertă pentru un sistem de ventilație sau aer condiționat, trebuie doar să contactați oricare dintre
Într-un sistem de aer condiționat, căldura aerului evacuat din incintă poate fi utilizată în două moduri:
· Aplicarea schemelor cu recirculare a aerului;
· Instalarea schimbatoare de caldura.
Această din urmă metodă, de regulă, este utilizată în circuitele cu flux direct ale sistemelor de aer condiționat. Cu toate acestea, utilizarea unităților de recuperare a căldurii nu este exclusă în schemele cu recirculare a aerului.
LA sisteme moderne ventilație și aer condiționat, se utilizează o mare varietate de echipamente: încălzitoare, umidificatoare, tipuri diferite filtre, grile reglabile si multe altele. Toate acestea sunt necesare pentru a atinge parametrii de aer necesari, pentru a menține sau a crea conditii confortabile pentru lucru la interior. Este nevoie de multă energie pentru întreținerea tuturor acestor echipamente. O soluție eficientă economiile de energie în sistemele de ventilație sunt unitățile de recuperare a căldurii. Principiul de bază al funcționării lor este încălzirea fluxului de aer furnizat încăperii, folosind căldura fluxului scos din încăpere. Când se utilizează un schimbător de căldură, este necesară mai puțină putere pentru încălzirea aerului de alimentare, reducând astfel cantitatea de energie necesară pentru funcționarea acestuia.
Recuperarea căldurii în clădirile cu aer condiționat se poate face prin recuperarea căldurii din emisiile de ventilație. Recuperarea căldurii reziduale pentru încălzirea aerului proaspăt (sau răcirea aerului proaspăt care intră cu aer rezidual după sistemul de aer condiționat vara) este cea mai simplă formă reciclare. În acest caz, pot fi remarcate patru tipuri de sisteme de eliminare, care au fost deja menționate: regeneratoare rotative; schimbătoare de căldură cu un lichid de răcire intermediar; schimbătoare de căldură cu aer simple; schimbătoare de căldură tubulare. Un schimbător de căldură rotativ într-un sistem de aer condiționat poate crește temperatura aerului de alimentare cu 15°C iarna și poate reduce temperatura aerului de alimentare cu 4-8°C vara (6.3). Ca și în cazul altor sisteme de recuperare, cu excepția schimbătorului de căldură intermediar, schimbătorul de căldură rotativ poate funcționa numai dacă conductele de evacuare și de aspirație sunt adiacente una de cealaltă la un punct în sistem.
Un schimbător de căldură intermediar este mai puțin eficient decât un schimbător de căldură rotativ. În sistemul prezentat, apa circulă prin două serpentine de schimb de căldură și, deoarece se folosește o pompă, cele două serpentine pot fi amplasate la o oarecare distanță unul de celălalt. Atât acest schimbător de căldură, cât și regeneratorul rotativ au piese mobile (pompa și motorul electric sunt antrenate și aceasta este diferită de schimbătoarele de căldură cu aer și tuburi. Unul dintre dezavantajele regeneratorului este că se poate produce murdărie în canale. Murdăria poate fi depus pe roată, care apoi îl transferă în canalul de aspirație. Cele mai multe roți sunt acum echipate cu scavenging, ceea ce reduce transferul de contaminanți la minimum.
Simplu schimbător de căldură cu aer este un dispozitiv staționar pentru schimbul de căldură între fluxurile de aer de evacuare și de intrare care trec prin acesta în contracurent. Acest schimbător de căldură seamănă cu o cutie dreptunghiulară din oțel cu capete deschise, împărțită în multe canale înguste, cum ar fi camere. Canalele alternative transportă cheltuite și Aer proaspat, iar căldura este transferată de la un flux de aer la altul pur și simplu prin pereții canalelor. Nu există transfer de contaminanți în schimbătorul de căldură și, deoarece o suprafață semnificativă este închisă într-un spațiu compact, se obține o eficiență relativ ridicată. Un schimbător de căldură cu conducte de căldură poate fi considerat ca dezvoltare logica proiectarea schimbătorului de căldură descris mai sus, în care cele două fluxuri de aer în camere rămân absolut separate, conectate printr-un mănunchi de conducte de căldură cu aripioare care transferă căldura de la un canal la altul. Deși peretele conductei poate fi considerat o rezistență termică suplimentară, eficiența transferului de căldură în interiorul conductei în sine, în care are loc ciclul de evaporare-condensare, este atât de mare încât până la 70% din căldura reziduală poate fi recuperată în aceste schimbătoare de căldură. . Unul dintre principalele avantaje ale acestor schimbătoare de căldură în comparație cu schimbătorul de căldură intermediar și regeneratorul rotativ este fiabilitatea lor. Defectarea mai multor conducte va reduce doar puțin eficiența schimbătorului de căldură, dar nu va opri complet sistemul de eliminare.
Cu toată varietatea de soluții de proiectare pentru dispozitivele de recuperare a căldurii a resurselor de energie secundară, fiecare dintre ele are următoarele elemente:
· Mediu sursă energie termală;
· Mediul este un consumator de energie termică;
· Heat receiver - un schimbător de căldură care primește căldură de la o sursă;
· Dispozitiv de transfer de căldură - un schimbător de căldură care transferă energie termică către consumator;
· O substanță de lucru care transportă energia termică de la o sursă la un consumator.
În schimbătoarele de căldură regenerative și aer-aer (aer-lichid), mediile de schimb de căldură în sine sunt substanța de lucru.
Exemple de aplicații.
1. Încălzirea aerului în sistemele de încălzire cu aer.
Aerotermele sunt concepute pentru încălzirea rapidă a aerului cu ajutorul unui lichid de răcire cu apă și distribuția uniformă a acestuia cu ajutorul unui ventilator și jaluzelele de ghidare. aceasta buna decizie pentru magazinele de construcții și producție, unde încălzirea rapidă și menținerea unei temperaturi confortabile este necesară numai în timpul orelor de lucru (în același timp, de regulă, funcționează și cuptoarele).
2. Încălzirea apei în sistemul de alimentare cu apă caldă.
Utilizarea unităților de recuperare a căldurii vă permite să neteziți vârfurile consumului de energie, deoarece consumul maxim de apă are loc la începutul și la sfârșitul schimbului.
3. Încălzirea apei în sistemul de încălzire.
sistem închis
Lichidul de răcire circulă într-o buclă închisă. Astfel, nu există riscul de contaminare.
sistem deschis. Lichidul de răcire este încălzit cu gaz fierbinte și apoi degajă căldură consumatorului.
4. Încălzirea aerului de explozie pentru ardere. Vă permite să reduceți consumul de combustibil cu 10%-15%.
S-a calculat că principala rezervă pentru economisirea combustibilului în timpul funcționării arzătoarelor pentru cazane, cuptoare și uscătoare este utilizarea căldurii gazelor de eșapament prin încălzirea combustibilului ars cu aer. Recuperarea căldurii gazelor de ardere are mare importanțăîn procese tehnologice, deoarece căldura returnată în cuptor sau cazan sub formă de aer de explozie încălzit reduce consumul de combustibil gaz natural până la 30%.
5. Încălzirea combustibilului care merge la ardere folosind schimbătoare de căldură „lichid-lichid”. (Exemplu - încălzirea păcurului la 100˚–120˚ С.)
6. Încălzirea fluidului de proces utilizând schimbătoare de căldură „lichid-lichid”. (Exemplu - încălzirea unei soluții galvanice.)
Astfel, schimbătorul de căldură este:
Rezolvarea problemei eficienței energetice a producției;
Normalizare situația de mediu;
Prezența unor condiții confortabile în producția dvs. - căldură, apa fierbinteîn spații administrative și de agrement;
Reducerea costurilor cu energia.
Poza 1.
Structura consumului de energie și a potențialului de economisire a energiei în clădirile rezidențiale: 1 – pierderi de căldură prin transport; 2 - consumul de căldură pentru ventilație; 3 - consumul de căldură pentru alimentarea cu apă caldă; 4- economisirea energiei
Lista literaturii folosite.
1. Karadzhi V. G., Moskovko Yu. G. Unele caracteristici utilizare eficientă echipamente de ventilație și încălzire. Ghid - M., 2004
2. Eremkin A.I., Byzeev V.V. Economia aprovizionării cu energie în sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat. Editura Asociației Universităților de Construcții M., 2008.
3. Skanavi A. V., Makhov. L. M. Încălzire. Editura DIA M., 2008
