I ett luftkonditioneringssystem kan värmen från frånluften från lokalen återvinnas på två sätt:
· Användning av luftcirkulationssystem;
· Installation av värmeåtervinningsenheter.
Den senare metoden används vanligtvis i luftkonditioneringssystem med direktflöde. Användningen av värmeåtervinnare är dock inte utesluten i system med luftåtercirkulation.
Moderna ventilations- och luftkonditioneringssystem använder ett brett utbud av utrustning: värmare, luftfuktare, olika sorter filter, justerbara galler och mycket mer. Allt detta är nödvändigt för att uppnå de erforderliga luftparametrarna, underhålla eller skapa bekväma förhållanden för arbete inomhus. Att underhålla all denna utrustning kräver ganska mycket energi. Värmeväxlare håller på att bli en effektiv lösning för att spara energi i ventilationssystem. Den grundläggande principen för deras funktion är att värma luftflödet som tillförs rummet, med hjälp av värmen från flödet som tas bort från rummet. Vid användning av en värmeväxlare krävs mindre värmeeffekt för att värma tilluften, vilket minskar mängden energi som krävs för dess drift.
Värmeåtervinning i luftkonditionerade byggnader kan uppnås genom värmeåtervinning från ventilationsutsläpp. Återvinna spillvärme för att värma frisk luft (eller kyla inkommande friskluft med spillluft från luftkonditioneringssystemet på sommaren) är enklaste formenåtervinning. I detta fall kan fyra typer av återvinningssystem noteras, som redan har nämnts: roterande regeneratorer; värmeväxlare med mellanliggande kylvätska; enkla luftvärmeväxlare; rörformiga värmeväxlare. En roterande regenerator i ett luftkonditioneringssystem kan höja tilluftstemperaturen på vintern med 15 °C och på sommaren kan den sänka tilluftstemperaturen med 4-8 °C (6.3). Som med andra återvinningssystem, med undantag för mellanvärmeväxlaren, kan den roterande regeneratorn endast fungera om avgas- och sugkanalerna ligger intill varandra någon gång i systemet.
En värmeväxlare med en mellanliggande kylvätska är mindre effektiv än en roterande regenerator. I det presenterade systemet cirkulerar vatten genom två värmeväxlarslingor, och eftersom en pump används kan de två slingorna placeras på ett visst avstånd från varandra. Både denna värmeväxlare och den roterande regeneratorn har rörliga delar (pumpen och elmotorn drivs och detta skiljer dem från luft- och rörvärmeväxlare. En av nackdelarna med regeneratorn är att föroreningar kan uppstå i kanalerna. Smuts kan lägga sig på hjulet, som sedan överför det till sugkanalen. De flesta hjul har nu en rensning, vilket minskar överföringen av föroreningar till ett minimum.
En enkel luftvärmeväxlare är en stationär anordning för att växla värme mellan frånluft och inkommande luftflöden som passerar genom den i motström. Denna värmeväxlare liknar en rektangulär stållåda med öppna ändar, uppdelad i många smala kanaler av kammartyp. Frånluft och frisk luft strömmar genom alternerande kanaler, och värme överförs från en luftström till en annan helt enkelt genom kanalernas väggar. Det sker ingen överföring av föroreningar in i värmeväxlaren, och eftersom en betydande yta finns i ett kompakt utrymme, uppnås relativt hög effektivitet. En värmeväxlare med värmerör kan betraktas som logisk utveckling konstruktionen av värmeväxlaren som beskrivits ovan, där de två luftflödena in i kamrarna förblir helt åtskilda, sammankopplade med ett knippe flänsförsedda värmerör som överför värme från en kanal till den andra. Även om rörväggen kan betraktas som ett extra termiskt motstånd, är effektiviteten av värmeöverföringen i själva röret, där avdunstning-kondensationscykeln sker, så stor att upp till 70 % av spillvärmen kan återvinnas i denna värme växlare. En av de största fördelarna med dessa värmeväxlare jämfört med en värmeväxlare med ett mellankylmedel och en roterande regenerator är deras tillförlitlighet. Fel på flera rör kommer endast att minska värmeväxlarens effektivitet något, men kommer inte att stoppa återvinningssystemet helt.
Med alla olika designlösningar för värmeåtervinningsanordningar från sekundära energiresurser, innehåller var och en av dem följande element:
· Källmiljö värmeenergi;
· Miljön är en konsument av termisk energi;
· Värmemottagare - värmeväxlare som tar emot värme från källan;
· Värmeöverföring - värmeväxlare som överför värmeenergi till konsumenten;
· Ett fungerande ämne som transporterar termisk energi från källa till konsument.
I regenerativa och luft-till-luft (luft-vätske) återvinningsvärmeväxlare är arbetssubstansen själva värmeväxlarmediet.
Applikationsexempel.
1. Luftvärme i luftvärmesystem.
Värmare är utformade för att snabbt värma luft med en vattenkylvätska och fördela den jämnt med hjälp av en fläkt och styrpersienner. Detta bra beslut för bygg- och produktionsverkstäder där snabb uppvärmning och bibehållande av en behaglig temperatur endast krävs i arbetstid(samtidigt fungerar som regel också ugnarna).
2. Uppvärmning av vatten i varmvattenförsörjningssystemet.
Användningen av värmeväxlare gör det möjligt att jämna ut toppar i energiförbrukningen, eftersom maximal vattenförbrukning sker i början och slutet av skiftet.
3. Värmevatten i värmesystemet.
Stängt system
Kylvätskan cirkulerar i en sluten krets. Det finns alltså ingen risk för kontaminering.
Öppna system. Kylvätskan värms upp med het gas och överför sedan värme till konsumenten.
4. Uppvärmning av sprängluften som går till förbränning. Ger dig möjlighet att minska bränsleförbrukningen med 10%–15%.
Man har beräknat att huvudreserven för att spara bränsle vid drift av brännare för pannor, ugnar och torktumlare är utnyttjandet av värme från avgaser genom att värma det förbrända bränslet med luft. Värmeåtervinning från rökgaser har stor betydelse V tekniska processer eftersom värmen som återförs till ugnen eller pannan i form av uppvärmd blästerluft gör det möjligt att minska bränsleförbrukningen naturgas upp till 30%.
5. Uppvärmning av bränsle som går i förbränning med vätske-vätskevärmeväxlare. (Exempel – uppvärmning av eldningsolja till 100˚–120˚C.)
6. Uppvärmning av processvätska med vätske-vätskevärmeväxlare. (Ett exempel är uppvärmning av en galvanisk lösning.)
Således är en värmeväxlare:
Lösa problemet med energieffektivitet i produktionen;
Normalisering miljösituation;
Tillgänglighet av bekväma förhållanden på din produktionsplats - värme, varmvatten i administrativa och grovkök;
Att minska energikostnaderna.
Bild 1.
Struktur för energiförbrukning och energibesparingspotential i bostadshus: 1 – överföringsvärmeförlust; 2 – värmeförbrukning för ventilation; 3 – värmeförbrukning för varmvattenförsörjning; 4– energibesparing
Lista över begagnad litteratur.
1. Karadzhi V.G., Moskovko Yu.G. Några funktioner effektiv användning ventilation och värmeutrustning. Management - M., 2004
2. Eremkin A.I., Byzeev V.V. Ekonomi för energiförsörjning i värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem. Förlag för Association of Construction Universities M., 2008.
3. Skanavi A.V., Makhov. L.M. Uppvärmning. Förlaget ASV M., 2008
2006-02-08Behovet av energibesparing vid design, konstruktion och drift av byggnader för alla ändamål är ställt utom tvivel och är i första hand förknippat med uttömningen av fossila bränslereserver och, som en konsekvens, dess kontinuerliga prishöjning. Särskild uppmärksamhet Samtidigt är det nödvändigt att fokusera på att minska värmekostnaderna specifikt för ventilations- och luftkonditioneringssystem, eftersom andelen av dessa kostnader i den totala energibalansen kan vara ännu högre än transmissionsvärmeförluster, främst i offentliga och industriella byggnader och efter öka det termiska skyddet av externa kapslingar.
En av de mest lovande, lågkostnads- och snabbåterbetalda energibesparande åtgärderna i mekaniska ventilations- och luftkonditioneringssystem är återvinning av frånluftsvärme för partiell uppvärmning av den inkommande luften. kall periodårets. För att utföra värmeåtervinning används apparater av olika utföranden, inkl. plattkorsflöde återvinningsvärmeväxlare och regeneratorer med en roterande rötor, samt anordningar med så kallade värmerör (termosifoner).
Det kan dock visas att under förhållandena för den rådande prisnivån för ventilationsutrustning i Ryska federationen och, främst på grund av den praktiska frånvaron av inhemsk produktion av de listade typerna av enheter, ur teknisk och ekonomisk synvinkel, det är tillrådligt att överväga värmeåtervinning endast på basis av enheter med en mellanliggande kylvätska. Denna design är känd för att ha ett antal fördelar.
För det första används seriell utrustning för dess implementering, eftersom försörjningsenheten här endast kompletteras med en värmeåtervinningsvärmare och avgasenheten med en värmeåtervinningskylare, som strukturellt liknar konventionella värmare och kylare. Detta är särskilt viktigt eftersom det i Ryska federationen finns ett antal företag som bedriver sin egen produktion av produkterna i fråga, inkl. så stora som Veza LLC.
Dessutom är värmeåtervinningsutrustning av denna typ mycket kompakt, och anslutningen av tillförsel- och avgasenheterna endast genom en cirkulationskrets med en mellanliggande kylvätska gör att du kan välja en plats för deras placering nästan oberoende av varandra. Lågfrysande vätskor som frostskyddsmedel används vanligtvis som kylmedel, och den lilla volymen av cirkulationskretsen gör att kostnaderna för frostskyddsmedel kan försummas, och kretsens täthet och frostskyddsmedlets icke-flyktighet gör frågan om dess toxicitet sekundär.
Slutligen, frånvaron av direkt kontakt mellan tillförsel- och frånluftsflöden medför inga begränsningar för huvens renhet, vilket praktiskt taget obegränsat utökar gruppen av byggnader och lokaler där värmeåtervinning kan användas. Som en nackdel indikerar de vanligtvis att temperatureffektiviteten inte är särskilt hög, inte överstiger 50-55%.
Men detta är exakt fallet när frågan om möjligheten att använda värmeåtervinning bör avgöras av en teknisk och ekonomisk beräkning, som vi kommer att diskutera senare i vår artikel. Det kan visas att återbetalningstiden för ytterligare kapitalkostnader för en värmeåtervinningsanordning med en mellanliggande kylvätska inte överstiger tre till fyra år.
Detta är särskilt viktigt i en instabil marknadsekonomi med märkbart föränderliga priser på utrustning och tariffer för energiresurser, vilket inte tillåter användning av kapitalintensiva tekniska lösningar. Frågan är dock fortfarande öppen om den mest ekonomiskt genomförbara temperatureffektiviteten hos sådan värmeåtervinningsutrustning keff, dvs. andelen värme som går åt till att värma inflödet på grund av värmen från frånluften, i förhållande till den totala värmebelastningen. Typiskt använda värden för denna parameter sträcker sig från 0,4 till 0,5. Vi kommer nu att visa på vilken grund dessa värderingar antas.
Detta problem kommer att övervägas med exemplet med en till- och frånluftsventilationsenhet med en kapacitet på 10 000 m 3 /h, med utrustning från Veza LLC. Denna uppgiftär optimering, eftersom det handlar om att identifiera värdet av keff, vilket ger ett minimum av de totala rabatterade kostnaderna för SDZ för installation och drift av ventilationsutrustning.
Beräkningen bör utföras med förbehåll för användningen av lånade medel för att bygga ventilationsenheter och bringa SDZ till slutet av det övervägda tidsintervallet T enligt följande formel:
där K är de totala kapitalkostnaderna, rub; E — totala årliga driftskostnader, rub/år; p — diskonteringsränta, %. Vid beräkning kan den tas lika med refinansieringsräntan för Ryska federationens centralbank. Sedan den 15 januari 2004 har detta värde varit lika med 14 % per år. I det här fallet är det möjligt att studera problemet tillräckligt i sin helhet med relativt elementära medel, eftersom alla kostnadskomponenter lätt tas i beaktande och beräknas helt enkelt.
Lösningen på detta problem publicerades först av författaren i en tidning för prisnivån och taxorna som gällde vid den tiden. Men som kommer att vara lätt att se, när de räknas om till senare data, förblir de viktigaste slutsatserna giltiga. Samtidigt kommer vi att visa hur den tekniska och ekonomiska beräkningen i sig bör utföras om det är nödvändigt att välja optimalt alternativ teknisk lösning, eftersom alla andra problem endast kommer att skilja sig åt när det gäller att bestämma värdet på K.
Men detta görs enkelt med hjälp av kataloger och prislistor från tillverkare av relevant utrustning. I vårt exempel bestämdes kapitalkostnaderna enligt data från Veza-företaget, baserat på prestandan och den accepterade uppsättningen av sektioner av tillförsel- och avgasenheterna: frontpanel med en vertikal ventil, G3-klass cellulärt filter, fläktenhet; Dessutom i luftbehandlingsaggregat dessutom en luftvärmare för värmeåtervinningssystemet och en återuppvärmningsluftvärmare med värmeförsörjning från värmenätet, och i frånluften - en luftkylare för värmeåtervinningssystemet, samt en cirkulationspump visas i fig. 1. Kostnaderna för installation och driftsättning av ventilationsaggregat antogs vara 50 % av huvudinvesteringen.
Kostnaderna för värmeåtervinningsutrustning och en förvärmare beräknades utifrån resultaten av datorberäkningar med hjälp av Veza-program, beroende på värmeväxlarens effektivitet. Samtidigt, med ökande effektivitet, ökar värdet på K, eftersom antalet rader av värmeväxlarrör i återvinningssystemet ökar snabbare (för k eff = 0,52 - upp till 12 i varje installation) än antalet rader med eftervärmningsvärmaren minskar (från 3 till 1 under samma förhållanden) .
Driftskostnaderna består av årliga kostnader för termisk respektive elenergi samt avskrivningskostnader. Vid beräkning av dem antogs drifttiden för anläggningen under dagen vara 12 timmar, lufttemperaturen bakom eftervärmningsvärmaren var +18°C och efter värmeväxlaren - beroende på k eff genom den genomsnittliga utetemperaturen under uppvärmningstiden och temperaturen på frånluften.
Det senare är +24,7°C som standard (veza LLC valprogram för värmeväxlare). Tariffen för termisk energi antogs enligt data från Mosenergo OJSC för mitten av 2004 till ett belopp av 325 rubel/Gcal (för budgetkonsumenter). Det är uppenbart att när keff ökar, minskar kostnaden för värmeenergi, vilket generellt sett är målet för värmeåtervinningen.
Energikostnaderna beräknas genom den elektriska effekt som krävs för frekvensomriktaren cirkulationspump värmeåtervinningssystem och fläktar för till- och frånluftsaggregat. Denna effekt bestäms baserat på tryckförlusten i cirkulationskretsen, densiteten och flödeshastigheten för den mellanliggande kylvätskan, såväl som det aerodynamiska motståndet hos ventilationsenheter och nätverk. Alla listade värden, förutom kylvätskans densitet, som antas vara 1200 kg/m 3 , beräknas med hjälp av urvalsprogrammen för värmeåtervinning och ventilationsutrustning från Veza LLC. Dessutom ingår även verkningsgradskoefficienterna för de pumpar och fläktar som används i effektuttrycken.
Medelvärden användes i beräkningarna: 0,35 för pumpar av GRUNDFOS-typ med våt rotor och 0,7 för fläktar av RDN-typ. Eltariffen beaktades enligt uppgifter från Mosenergo OJSC från mitten av 2004 till ett belopp av 1,17 rubel/(kW ֹh). När keff ökar ökar nivån på energikostnaderna, eftersom med en ökning av antalet rader av återvinningsvärmeväxlare ökar deras motstånd mot luftflödet, liksom tryckförlusten i cirkulationskretsen för den mellanliggande kylvätskan.
Men i allmänhet är denna kostnadskomponent betydligt mindre än kostnaden för värmeenergi. Värdeminskningsavdragökar också med ökande keff i den mån kapitalkostnaderna ökar. Beräkningen av dessa avdrag görs utifrån tillhandahållande av kostnader för full återhämtning, större och aktuella reparationer av utrustning, med hänsyn tagen till den beräknade livslängden för TAM-utrustning, som i beräkningar antas vara 15 år.
I allmänhet minskar dock de totala driftskostnaderna med ökad återvinningseffektivitet. Därför är förekomsten av en minsta SDZ möjlig vid en viss nivå av keff och ett fast värde på T. Resultaten av motsvarande beräkningar visas i fig. 2. På graferna kan du enkelt se att minimum på SDZ-kurvan visas vid nästan vilken beräkningshorisont som helst, vilket i problemets mening är lika med den erforderliga återbetalningsperioden.
Detta innebär att till nuvarande priser för utrustning och tariffer för energiresurser lönar sig alla, till och med den mest obetydliga investeringen i värmeåtervinning, och det ganska snabbt. Därför är värmeåtervinning med en mellanliggande kylvätska nästan alltid motiverad. När den förväntade återbetalningsperioden ökar, skiftar minimum på SDZ-kurvan snabbt till ett område med högre effektivitet och når 0,47 vid T = T AM = 15 år.
Det är tydligt att det optimala värdet av keff för den accepterade återbetalningsperioden kommer att vara det där minsta SDZ observeras. En graf över beroendet av ett sådant optimalt värde på keff på T visas i fig. 3. Eftersom en längre återbetalningstid som överskrider utrustningens designlivslängd knappast är motiverad, är det tydligen nödvändigt att stanna vid nivån keff = 0,4-0,5, särskilt eftersom ytterligare tillväxtÖkningen av optimal effektivitet saktar ner kraftigt.
Dessutom bör det beaktas att den värmeåtervinningsmetod som övervägs för eventuell värmeväxlingsyta och kylvätskeflöde i allmänhet inte kan ge ett keff-värde högre än 0,52-0,55, vilket bekräftas av beräkningar med företaget Veza program. Om vi accepterar tariffen för termisk energi som för kommersiella konsumenter i mängden 547 rubel/Gcal, kommer minskningen av de årliga kostnaderna på grund av värmeåtervinning att bli högre, så grafen i fig. 3 visar den övre gränsen för den möjliga återbetalningstiden.
Således finner det specificerade intervallet av keff-värden från 0,4 till 0,5 en fullständig genomförbarhetsstudie. Därför det viktigaste praktiskt råd Baserat på resultaten av denna studie är det möjligt att i större utsträckning använda värmeåtervinning från frånluft med ett mellankylmedel i alla byggnader där mekanisk till- och frånluftsventilation och luftkonditionering tillhandahålls, med val av en tenära maximalt möjligt för denna typ av installation. En annan rekommendation är att det är obligatoriskt för en marknadsekonomi att ta hänsyn till diskontering av kapital- och driftskostnader när man gör en teknisk och ekonomisk jämförelse av tekniska lösningsalternativ med formel (1).
Dessutom, om endast två alternativ jämförs, vilket oftast är fallet, är det bekvämt att endast jämföra ytterligare kostnader och anta att i det första fallet K = 0, och i det andra, tvärtom, E = 0 och K är jämställd ytterligare investeringar i verksamhet vars genomförbarhet är motiverad. Då behöver du istället för E i det första alternativet använda skillnaden i årliga kostnader mellan alternativen. Efter detta konstrueras grafer över beroendet av SDZ på T, och vid skärningspunkten bestäms den beräknade återbetalningsperioden.
Om det visar sig vara högre än T AM, eller om graferna inte skär varandra alls, är åtgärderna inte ekonomiskt motiverade. De erhållna resultaten är av mycket generell karaktär, eftersom beroendet av förändringar i kapitalkostnaderna på graden av värmeåtervinning i den nuvarande marknadssituationen har liten koppling till en specifik tillverkare av ventilationsutrustning, och den huvudsakliga inverkan på driftskostnaderna i allmänhet är utövas endast av kostnaderna för värme och elektrisk energi.
Därför kan de föreslagna rekommendationerna användas vid ekonomiskt sunda beslut om energibesparing i alla mekaniska ventilations- och luftkonditioneringssystem. Dessa resultat har dessutom en enkel och ingenjörskonstnär form och kan lätt förtydligas när aktuella priser och tariffer ändras.
Det bör också noteras att återbetalningstiden som erhålls i ovanstående beräkningar, beroende på den accepterade keff, når ett värde av 15 år, dvs. upp till TAM, är i vissa avseenden den begränsande som uppstår när alla kapitalkostnader beaktas. Om vi endast tar hänsyn till ytterligare kapitalinvesteringar direkt i värmeåtervinningen, reduceras faktiskt återbetalningstiden till 3-4 år, som antytts ovan.
Följaktligen är återvinningen av värme från frånluften med en mellanliggande kylvätska verkligen en låg kostnad och snabb återbetalningsåtgärd och förtjänar den största användningen i en marknadsekonomi.
- O.D. Samarin. Om standardisering av värmeskydd av byggnader. Tidningen "S.O.K.", nr 6/2004.
- O.Ja. Kokorin. Moderna system luftkonditionering. - M.: "Fizmatlit", 2003.
- V.G. Gagarin. Om den otillräckliga motiveringen för ökade krav på termiskt skydd av byggnaders ytterväggar. (Ändringar nr 3 SNiP II-3–79). lö. Rapportera 3:e konf. RNTOS 23–25 april 1998
- O.D. Samarin. Ekonomiskt genomförbar verkningsgrad för värmeväxlare med mellankylvätska. Installation och specialarbeten i byggnation, nr 1/2003.
- SNiP 23-01–99* "Konstruktionsklimatologi." - M: State Unitary Enterprise TsPP, 2004.
Värmekostnader för uppvärmning av den sanitära standarden för tillförsel utomhus med moderna metoder för termiskt skydd av omslutande strukturer uppgår till upp till 80% av värmebelastningen på värmeanordningar i bostadshus och mer än 90% i offentliga och administrativa byggnader. Därför energisnåla värmesystem in modern design byggnader kan endast skapas om
återvinning av värmen från frånluften för att värma upp den sanitära standarden för den tillförda uteluften.
Det finns också framgångsrik erfarenhet av att använda administrativ byggnad i Moskva, återvinningsinstallationer med pumpcirkulation av mellankylvätskan - frostskyddsmedel.
När tillförsel- och avgasenheterna är placerade på ett avstånd av mer än 30 m från varandra, är ett återvinningssystem med pumpcirkulation av frostskyddsmedel det mest rationella och ekonomiska. Om de finns i närheten, ännu mer effektiv lösning. Sålunda, i klimatområden med milda vintrar, när utomhustemperaturen inte sjunker under -7 °C, används plattvärmeväxlare i stor utsträckning.
I fig. Figur 1 visar designschemat för en plattåtervinningsvärmeväxlare (värmeöverföring utförs genom skiljeväggen). Här visas (fig. 1, a) en "luft-till-luft" värmeväxlare sammansatt av plåtkanaler, som kan vara gjord av tunn galvaniserad stålplåt, aluminium etc.
Bild 1.a - plattkanaler i vilka frånluft L y kommer in ovanifrån kanalernas skiljeväggar, och horisontell tilluft utomhusluft L b.n.; b - rörformiga kanaler i vilka frånluft L y passerar genom rören uppifrån och extern tilluft L p.n passerar horisontellt i mellanrörsutrymmet
Plåtkanaler är inneslutna i ett hölje som har flänsar för anslutning till tillufts- och frånluftskanaler.
I fig. 1, b visar en ”luft-till-luft” värmeväxlare av rörformiga element, som även kan vara tillverkad av aluminium, galvaniserat stål, plast, glas etc. Rören är fästa i de övre och nedre rörplåtarna, som bildar kanaler för passage av frånluft. Sidoväggarna och rörplåtarna bildar värmeväxlarens ram, med öppna frontsektioner, som är anslutna till lufttillförselkanalen för tillförsel av extern luft L p.n.
Tack vare den utvecklade ytan på kanalerna och installationen av luftturbuliserande munstycken i sådana "luft-till-luft" värmeväxlare uppnås hög termisk effektivitet θ t p.n (upp till 0,75), och detta är den största fördelen av sådana anordningar.
Nackdelen med dessa rekuperatorer är behovet av att förvärma den externa tilluften i elektriska värmare till en temperatur som inte är lägre än -7 ° C (för att undvika att kondensat fryser på sidan av den fuktiga frånluften).
I fig. Figur 2 visar ett konstruktionsschema för en tillufts- och frånluftsenhet med en frånluftsvärmeåtervinningsenhet L y av platttyp för uppvärmning av tilluften L p.n. Tillufts- och avgasenheterna är gjorda i ett enda hus. Filter 1 och 4 installeras först vid ingången av den externa tilluften L och den borttagna frånluften L. Både renad luftflöden från driften av tillförsel 5 och frånluft 6 fläktar passerar genom plattvärmeväxlaren 2, där energin av. den uppvärmda frånluften L överförs till kalltillförseln L p.n.
Figur 2. Konstruktionsschema över tillufts- och frånluftsenheter med en plattvärmeväxlare med en bypass-luftkanal genom tilluften:1 - luftfilter i tillförselenheten; 2 - plattåtervinningsvärmeväxlare; 3 - fläns för anslutning av luftkanalen för intag av frånluft; 4 - fickfilter för rengöring av frånluft L y; 5 - matningsfläkt med en elmotor på en ram; 6 - avgasfläkt med en elmotor på en ram; 7 - bricka för uppsamling av kondenserad fukt från utblåsningsluftens passagekanaler; 8 - kondensatdräneringsrörledning; 9 - bypass luftkanal för passage av tilluft L p.n.; 10 - automatisk drivning av luftventiler i bypasskanalen; 11 - luftvärmare för eftervärmning av extern tilluft, matad med varmvatten
Som regel har frånluften en hög fukthalt och en daggpunktstemperatur på minst +4 °C. När kall uteluft med en temperatur under +4 °C kommer in i kanalerna på värmeväxlare 2, kommer en temperatur att etableras på skiljeväggarna där kondensering av vattenånga kommer att ske på en del av ytan av kanalerna på sidan av rörelse av den avlägsnade frånluften.
Det resulterande kondensatet, under inverkan av luftflödet L y, kommer intensivt att strömma in i pannan 7, varifrån det släpps ut genom rörledningen ansluten till röret 8 till avloppet (eller lagringstanken).
Plattvärmeväxlaren kännetecknas av följande värmebalansekvation för den överförda värmen till den externa tilluften:
där Qtu är den värmeenergi som används av tilluften; L y, L p.n - flödeshastigheter för uppvärmd avgas och extern tilluft, m 3 / h; ρ y, ρ p.n - specifika densiteter för uppvärmd frånluft och extern tilluft, kg/m 3 ; I y 1 och I y 2 - initial och slutlig entalpi för uppvärmd frånluft, kJ/kg; t n1 och t n2, c p - initiala och slutliga temperaturer, °C, och värmekapacitet, kJ/(kg · °C), för den externa tilluften.
Vid låga initiala temperaturer på uteluften t n.x ≈ t n1 på kanalernas skiljeväggar hinner inte kondensatet som faller från frånluften rinna ut i pannan 7 utan fryser på väggarna, vilket leder till en avträngning av flödesarean och ökar det aerodynamiska motståndet mot passage av frånluften. Denna ökning av aerodynamiskt motstånd avkänns av en sensor, som sänder ett kommando till drivenheten 10 att öppna luftventilerna i bypasskanalen 9.
Tester av plattvärmeväxlare i det ryska klimatet har visat att när uteluftens temperatur sjunker till tn.x ≈ tn1 ≈ -15 °C är luftventilerna i bypass 9 helt öppna och all inkommande uteluft L p.n passerar förbi värmeväxlarens plattkanaler 2.
Uppvärmning av tillförselluften L p.n från t n.x till t p.n utförs i värmaren 11, matad med varmvatten från en central värmekälla. I detta läge är Qtu, beräknad med ekvation (9.10), lika med noll, eftersom endast frånluft passerar genom den anslutna värmeväxlaren 2 och I y 1 ≈ I y 2, dvs. Det finns ingen värmeåtervinning.
Den andra metoden för att förhindra frysning av kondensat i värmeväxlarens 2 kanaler är elektrisk förvärmning av tilluften ute från t no.x till t no.1 = -7 °C. Under designförhållandena för den kalla perioden på året i Moskvas klimat måste den kalla tillförselluften utomhus i den elektriska värmaren värmas med ∆t t.el = t n1 - t n.x = -7 + 26 = 19 ° C. Uppvärmning av tilluften ute vid θ t p.n = 0,7 och t у1 = 24 °C blir t p.n = 0,7 · (24 + 7) - 7 = 14,7 °C eller ∆t t.u = 14,7 + 7 = 21,7 °C.
Beräkningen visar att i detta läge är uppvärmningen i värmeväxlaren och i luftvärmaren nästan densamma. Användningen av bypass eller elektrisk förvärmning minskar avsevärt den termiska effektiviteten hos plattvärmeväxlare i tilluftssystem. frånluftsventilation i Rysslands klimat.
För att eliminera denna nackdel har inhemska specialister utvecklat en originalmetod för snabb periodisk avfrostning av plattvärmeväxlare genom att värma upp frånluften som avlägsnas, vilket säkerställer tillförlitlig och energieffektiv drift av enheterna året runt.
I fig. Figur 3 visar ett schematiskt diagram över en anläggning för återvinning av värme från frånluft X för att värma tillförselluften L p.n.s. snabb eliminering frysning av kanaler 2 för att förbättra passagen av frånluft genom plattvärmeväxlaren 1.
Genom luftkanaler 3 är värmeväxlaren 1 ansluten till passagevägen för den tillförda externa luften L pn och med luftkanaler 4 till passagevägen för den borttagna frånluften L y.
Figur 3. Schematiskt diagram över användningen av en plattvärmeväxlare i det ryska klimatet: 1 - plattvärmeväxlare; 2 - plattkanaler för passage av kall tillförsel extern luft L pn och varm frånluft L y; 3 - anslutande luftkanaler för passage av extern tilluftsluft L p.n.; 4 - anslutande luftkanaler för passage av borttagen frånluft L y; 5 - värmare i frånluftsflödet L vid ingången till kanaler 2 på plattvärmeväxlaren 1.6 - automatisk ventil på varmvattenförsörjningsledningen G w g; 7 - elektrisk anslutning; 8 - sensor för övervakning av luftflödesmotstånd i kanaler 2 för passage av frånluft L y; 9 - kondensatavlopp
På låga temperaturer tillförsel av extern luft (t n1 = t n. x ≤ 7 °C) genom väggarna i plattkanalerna 2 överförs värmen från frånluften fullständigt till den värme som motsvarar värmebalansekvationen [se. formel 1)]. En minskning av temperaturen på frånluften sker med riklig kondensering av fukt på väggarna i plattkanalerna. En del av kondensatet lyckas rinna av från kanaler 2 och förs bort genom rörledning 9 till avloppssystemet (eller lagringstanken). Men det mesta av kondensatet fryser på väggarna i kanaler 2. Detta orsakar en ökning av tryckfallet ∆Р y i frånluftsflödet, mätt av sensor 8.
När ∆Р y ökar till det konfigurerade värdet kommer ett kommando att skickas från sensor 8 via trådansluten anslutning 7 för att öppna den automatiska ventilen 6 på varmvattentillförselledningen G w g in i rören på värmaren 5 installerad i luftkanalen 4 för tillförsel av borttagen frånluft till plattvärmeväxlaren 1. När automatisk ventil 6 öppnas kommer varmvatten Gw g att strömma in i värmerören 5, vilket kommer att orsaka en ökning av temperaturen på den borttagna luften t y 1 till 45-60° C.
När den passerar genom kanaler 2 av den avlägsnade luften från hög temperatur Det kommer att ske snabb upptining från väggarna i iskanalerna och det resulterande kondensatet kommer att strömma genom rörledning 9 in i avloppssystemet (eller in i kondensatlagringstanken).
Efter avfrostning av isen kommer tryckfallet i kanaler 2 att minska och sensor 8, via anslutning 7, skickar ett kommando att stänga ventil 6 och tillförseln av varmvatten till värmare 5 kommer att stoppa.
Låt oss överväga processen för värmeåtervinning vid I-d diagram, presenterad i fig. 4.
Figur 4. Plotta på ett I-d-diagram driftsläget i Moskva-klimatet för en återvinningsenhet med en plattvärmeväxlare och avfrostning av den med en ny metod (enligt diagrammet i fig. 3). U 1 - U 2 - designläge för att extrahera värme från frånluften; Í 1 - Í 2 - uppvärmning med den återvunna värmen från tilluftsluften i designläget; U 1 - U under 1 - uppvärmning av frånluft i läget för avfrostning av lamellkanalerna för passage av frånluft från frost; Första gången - de initiala parametrarna för den borttagna luften efter överföring av värme för att tina is på väggarna i plattkanalerna; H 1 -H 2 - uppvärmning av tilluftsluften i avfrostningsläget för plattåtervinningsvärmeväxlaren
Låt oss utvärdera inverkan av metoden för avfrostning av plattvärmeväxlare (enligt diagrammet i fig. 3) på den termiska effektiviteten för frånluftsvärmeåtervinningslägen med hjälp av följande exempel.
EXEMPEL 1. Initiala förhållanden: I en stor industri- och administrativ byggnad i Moskva (t n.h = -26 °C) installerades en värmeåtervinningsenhet (HRU) baserad på en återvinningsbar plattvärmeväxlare (med en indikator θ t n.h = 0,7) i tillförseln och frånluftsventilationssystem). Volymen och parametrarna för frånluft som avlägsnas under kylningsprocessen är: Lу = 9000 m3/h, tу1 = 24 °С, Iy1 = 40 kJ/kg, tр.у1 = 7 °С, dу1 = 6, 2 g/kg (se konstruktion på I-d-diagrammet i fig. 4). Tilluft externt flöde L p.n = 10 000 m 3 /h. Värmeväxlaren avfrostas genom att periodiskt öka temperaturen på frånluften, som visas i diagrammet i fig. 3.
Krävs: För att fastställa den termiska effektiviteten för värmeåtervinningslägen med en ny metod för periodisk avfrostning av apparatplattorna.
Lösning: 1. Beräkna temperaturen på den externa tilluftsluften som värms upp av den återvunna värmen under designförhållandena för årets kalla period vid tn.x = tn1 = -26 °C:
2. Vi beräknar mängden återvunnen värme under den första timmen av återvinningsinstallationens drift, när frysning av plattkanalerna inte påverkade den termiska effektiviteten, men ökade det aerodynamiska motståndet i kanalerna för passage av den borttagna luften:
3. Efter en timmes drift av TUU under designade vinterförhållanden ackumulerades ett lager av frost på kanalernas väggar, vilket orsakade en ökning av det aerodynamiska motståndet ∆Р у. Låt oss bestämma den möjliga mängden is på väggarna i frånluftspassagekanalerna genom plattvärmeväxlaren som bildas inom en timme. Från värmebalansekvationen (1) beräknar vi entalpin för kyld och torkad frånluft:
För exemplet under övervägande, med hjälp av formel (2) får vi:
I fig. Figur 4 visar konstruktionen på I-d-diagrammet av uppvärmningslägena för den externa tilluften (process H 1 - H 2) med den återvunna värmen från frånluften (process U 1 - U 2). Genom att plotta I-d-diagrammet fick vi de återstående parametrarna för den kylda och torkade frånluften (se punkt U 2): t у2 = -6,5 ° С, d у2 = 2,2 g/kg.
4. Mängden kondensat som faller från frånluften beräknas med formeln:
Med hjälp av formel (4) beräknar vi mängden kyla som används för att sänka istemperaturen: Q = 45 4,2 6,5/3,6 = 341 W h Följande mängd kyla spenderas på isbildning:
Den totala mängden energi som spenderas på bildandet av is på den separerande ytan av plattvärmeväxlare kommer att vara:
6. Från konstruktionen på I-d-diagrammet (fig. 4) är det tydligt att under motströmsrörelse längs plattkanalerna för tillförsel L p.n och utlopp L av luften strömmar vid ingången till plattvärmeväxlaren, den kallaste utomhusluften passerar på andra sidan av skiljeväggarna av plattan kanaler frånluft kyls till negativa temperaturer. Det är i denna del av plattvärmeväxlaren som intensiva formationer av is och frost observeras, vilket kommer att blockera kanalerna för passage av frånluft. Detta kommer att orsaka en ökning av det aerodynamiska motståndet.
Samtidigt kommer styrsensorn att ge ett kommando att öppna den automatiska ventilen för varmvatten som kommer in i värmeväxlarrören, monterad i frånluftskanalen före plattvärmeväxlaren, vilket säkerställer uppvärmning av frånluften till en temperatur t 01 = +50°C.
Insläppet av varm luft i plåtkanalerna säkerställde avfrostning av fruset kondensat inom 10 minuter, som avlägsnas i flytande form i avloppssystemet (in i lagringstanken). För 10 minuters uppvärmning av frånluften förbrukas följande mängd värme:
eller genom att använda formel (5) får vi:
7. Värmen som tillförs värmare 5 (fig. 3) används delvis på smältande is, vilket, enligt beräkningar i stycke 5, kommer att kräva Q t.ras = 4,53 kW h värme. För att överföra värme till uteluften från den värme som förbrukas i värmare 5 för att värma frånluften, kommer det att finnas värme kvar:
8. Temperaturen på den uppvärmda frånluften efter att ha spenderat en del av värmen på avfrostning beräknas med formeln:
För exemplet under övervägande, med hjälp av formel (6) får vi:
9. Den frånluft som värms upp i värmare 5 (se fig. 3) hjälper inte bara till att avfrosta kondensatis, utan ökar också värmeöverföringen till tilluften genom plattkanalernas skiljeväggar. Låt oss beräkna temperaturen på den uppvärmda uteluften:
10. Mängden värme som överförs för att värma tillförselluften under 10 minuters avfrostning beräknas med formeln:
För läget under övervägande, med hjälp av formel (8) får vi:
Beräkningen visar att det i avfrostningsläget under övervägande inte sker någon värmeförlust, eftersom en del av uppvärmningsvärmen från den borttagna luften Q t.u = 12,57 kW h överförs till ytterligare uppvärmning av tilluftsluften L p.n till en temperatur t n. 2. gånger = 20 ,8 °C, istället för t n2 = +9 °C när man endast använder värmen från frånluften med en temperatur t у1 = +24 °C (se punkt 1).
Bakgrund för utveckling
Värmen från luften, som förs ut i atmosfären, är en källa till energibesparing. Det är ingen hemlighet att 40...80% av värmekostnaderna går åt till att värma upp luften som kommer in i byggnaden. Därför är idén att värma upp frisk luft med frånluft inte ny. Även i Sovjetunionen arbetade man kontinuerligt med att skapa installationer som skulle göra det möjligt att använda frånluftens termiska energi. Men tyvärr användes resultaten av dessa studier endast i speciella projekt (industriella, försvarsmässiga, vetenskapliga).
Utomlands var anledningen till användningen som avgjorde början av användningen av sådana installationer den första energikrisen. Samtidigt konstruerades anordningar för återvinning av den termiska energin från frånluften från början för användning i flerbostadshus och stugor. Som en konsekvens av detta idag luftvärme används ofta i Kanada och de omgivande amerikanska delstaterna. Så i Kanada används inte vattenvärmesystem alls.
I Ryssland började värmeanvändare användas i massor med början av aktiva låghuskonstruktion, när privata utvecklare började visa intresse för energieffektiv, energibesparande utrustning.
Användning av el för uppvärmning
Användning av ventilationsvärmeutrustning innebär användning av el för uppvärmning. Tills nyligen var användningen av el för uppvärmning förbjuden enligt lag. Detta beror på den energisparpolitik som förs i Sovjetunionen. Sedan uppbrottet Sovjetunionen mycket har förändrats.
För närvarande, när nya material börjar användas och ny teknik bemästras, börjar specialisternas åsikter om tillåtligheten av att använda el för uppvärmning att förändras. Införandet av nya standarder år 2000, som kräver förbättrat termiskt skydd av bostadshus, bidrar till detta. Enligt de nya standarderna reduceras normaliserade värmeförluster genom ytterväggar med 2,5–3,0 gånger jämfört med 1995 års standarder. 
I framtiden kommer standarderna för värmeskydd och energieffektivitet bara att bli strängare. Under dessa förhållanden kommer själva konceptet med luftinfiltration att försvinna och lokalerna blir lufttäta. Under sådana förhållanden kommer de bredaste utsikterna att öppnas för användning av värmeåtervinningsanordningar.
Befintliga typer av recuperatorer
Det nuvarande utbudet av värmeåtervinningsanordningar är mycket varierande. Men all mångfald kan reduceras till följande typer: a) skal-och-rör och plattvärmeväxlare inklusive tvärflöde; b) roterande (regenerativ); c) värmepumpar med en mellanliggande arbetsvätska. Möjligheterna hos de flesta moderna enheter gör det möjligt att återvinna och använda endast 60% av värmen från frånluften för att värma luften som tillförs lokalen. För objekt med liten byggnadsvolym måste denna siffra vara 90 % för att installationen av en värmeåtervinningsenhet ska betala sig själv. 
En lovande riktning för utvecklingen av värmeåtervinningsanordningar
Effektiviteten hos värmeväxlare kan ökas genom att använda metoden som beskrivs nedan. Som bekant är vattnets värmekapacitet störst jämfört med andra vätskor. Luftens värmekapacitet är 4,5 gånger lägre än vattnets värmekapacitet. Tekniken för ultraspridning av avlägsnad luft i vatten är baserad på användningen av vatten. För att öka hastigheten på värmeöverföringen från den avlägsnade luften passerar denna luft speciellt genom vatten, vilket skapar mikronstora bubblor.
Värmeöverföringshastigheten ökar när mikronstora bubblor förstör det termiska motståndet hos ytskiktet av vatten. Tillämpning av teknologiteknik för ultraspridning av den borttagna luften i vatten kommer att möjliggöra användning av 90-95% av värmen från den borttagna luften. Det är viktigt att en rekuperator byggd med denna teknik har ett minsta antal delar, minimimått, det är lätt att använda. 
Metoder för att använda värmeväxlare
- Den första metoden är att använda en rekuperativ värmeväxlare. I detta fall sker delvis uppvärmning av luften som tillförs rummet.
- Den andra metoden är värmeåtervinning med hjälp av värmepumpar.
- Den tredje metoden är att använda värmen från den utgående luften för att värma det inkommande vattnet. I systemet ingår stora varmvattenberedare och uppvärmda vattenackumulatorer.
Det aktuella läget i Ryssland i den fråga som övervägs
Federal lag nr 261-FZ "Om energibesparing och ökad energieffektivitet..." kräver att energiintensiteten i byggnadstekniska system minskas. Målet är att minska energiintensiteten i BNP med 40 % till 2020 jämfört med 2007 års nivåer. Denna trend mot att öka energieffektiviteten och förbättra värmeskyddet är utbredd.
Dekret från Moskvas regering nr 900 av den 5 oktober 2010 "Om att öka energieffektiviteten i bostadsbyggnader, sociala byggnader och offentliga affärsbyggnader i staden Moskva..." fastställde en energiförbrukningsnivå som inte kan uppnås utan värmeåtervinning .
Efter att ha gått med i WTO, lovade Ryska federationen att få energipriserna för inhemska konsumenter till världsprisnivån. Över hela världen är frågor om energieffektivitet, och som ett resultat, frågor om värmeåtervinning mycket akuta. Regeringar inför och genomför program för att förbättra energieffektiviteten. Med stigande inhemska energipriser kommer därför intresset för värmeåtervinningsanläggningar oundvikligen att växa.
Tilluften värmdes upp i den "ryska kaminen", som värmde upp bostadsutrymmet. I Europa kallades värmesystemet, där kanaler tillhandahålls som i en rysk spis, "ryska". Detta erkänner den större effektiviteten hos den ryska kaminen jämfört med europeisk uppvärmning. För närvarande kan vi prata om behovet av att återgå till grunderna i frågor om uppvärmning.
Till- och frånluftsventilation med återvinning
Idag är energibesparing en prioriterad riktning i utvecklingen av världsekonomin. Uttömningen av naturliga energireserver och ökningen av kostnaderna för termisk och elektrisk energi leder oundvikligen till behovet av att utveckla ett helt system av åtgärder som syftar till att öka effektiviteten i energikrävande installationer. I detta sammanhang blir minskning av förluster och återvinning av förbrukad termisk energi ett effektivt verktyg för att lösa problemet.
I samband med ett aktivt sökande efter reserver för att spara bränsle och energiresurser, lockar problemet med att ytterligare förbättra luftkonditioneringssystem som stora konsumenter av termisk och elektrisk energi mer och mer uppmärksamhet. En viktig roll för att lösa detta problem ska spelas av åtgärder för att förbättra effektiviteten hos värme- och massväxlingsanordningar som utgör grunden för det polytropiska luftbehandlingsundersystemet, vars driftskostnader når 50% av alla driftskostnader för SCR.
Utnyttjande av termisk energi från ventilationsutsläpp är en av nyckelmetoderna för att spara energiresurser i luftkonditionering och ventilationssystem i byggnader och strukturer för olika ändamål. I fig. 1 visar huvudscheman för att utnyttja värmen från frånluften, som säljs på marknaden för modern ventilationsutrustning.
Analys av tillståndet för produktion och användning av värmeåtervinningsutrustning utomlands visar en trend mot den dominerande användningen av recirkulation och fyra typer av frånluftsvärmeåtervinningsenheter: roterande regenerativ, plattåtervinningsutrustning, baserad på värmerör och med ett mellanliggande kylmedel. Användningen av dessa anordningar beror på driftsförhållandena för ventilations- och luftkonditioneringssystem, ekonomiska överväganden, den relativa positionen för tillförsel- och avgascentraler och driftsförmåga.
I tabell 1 given jämförande analys olika scheman för att utnyttja frånluftsvärmen. Bland huvudkraven från investeraren för värmeåtervinningsanläggningar bör följande noteras: pris, driftskostnader och driftseffektivitet. De billigaste lösningarna kännetecknas av enkel design och frånvaron av rörliga delar, vilket gör det möjligt att välja ut, bland de presenterade systemen, en installation med en korsflödesrecuperator (fig. 2) som den mest lämpliga för klimatförhållandena av den europeiska delen av Ryssland och Polen.
Forskning senare år inom området för att skapa nya och förbättra befintliga värmeåtervinningsinstallationer av luftkonditioneringssystem indikerar en tydlig trend i utvecklingen av nya designlösningar för plattåtervinningsapparater (Fig. 3), vars avgörande punkt i valet är förmågan att säkerställa problem -fri drift av installationen under förhållanden med fuktkondens vid negativa utomhustemperaturer.
Utelufttemperaturen, från vilken frostbildning i frånluftskanalerna observeras, beror på följande faktorer: frånluftens temperatur och fuktighet, förhållandet mellan flödeshastigheterna för tilluft och frånluft samt designegenskaper. . Låt oss notera det speciella med driften av värmeväxlare vid negativa utomhustemperaturer: ju högre värmeväxlingseffektivitet, desto högre mer fara uppkomsten av frost på ytan av frånluftskanalerna.
I detta avseende kan den låga verkningsgraden för värmeväxlingen i en tvärströmsvärmeväxlare vara en fördel när det gäller att minska risken för isbildning på frånluftskanalernas ytor. säkerhet säkra lägen som regel är det förknippat med genomförandet av följande traditionella åtgärder för att förhindra frysning av munstycket: periodiskt stänga av tillförseln av extern luft, kringgå den eller förvärmning, vars genomförande verkligen minskar effektiviteten av värmeåtervinningen av avgaserna luft.
Ett sätt att lösa detta problem är att skapa värmeväxlare där frysning av plattorna antingen saknas eller sker vid lägre lufttemperaturer. Ett kännetecken för driften av luft-till-luft värmeåtervinnare är förmågan att implementera värme- och massöverföringsprocesser i "torra" värmeväxlingslägen, samtidig kylning och torkning av den borttagna luften med kondensering i form av dagg och frost på alla eller en del av värmeväxlingsytan (fig. 4).
Rationell användning av kondensationsvärme, vars värde når 30% under vissa driftlägen för värmeväxlare, gör det möjligt att avsevärt öka intervallet av förändringar i utomhusluftparametrar där isbildning av plattornas värmeväxlingsytor inte uppstår. Men lösningen på problemet med att bestämma optimala lägen driften av de aktuella värmeväxlarna, som motsvarar vissa drifts- och klimatförhållanden, och området för dess ändamålsenliga tillämpning, kräver detaljerade studier av värme- och massöverföring i munstyckets kanaler, med hänsyn till kondensationsprocesserna och frostbildning.
Numerisk analys valdes som den huvudsakliga forskningsmetoden. Det är också det minst arbetsintensiva och låter dig bestämma egenskaperna och identifiera processens mönster baserat på bearbetningsinformation om inverkan av de initiala parametrarna. Det är därför experimentella studier värme- och massöverföringsprocesser i enheterna i fråga utfördes i en mycket mindre volym och främst för att kontrollera och korrigera de beroenden som erhölls som ett resultat av matematisk modellering.
I den fysiska och matematiska beskrivningen av värme- och massöverföring i den undersökta rekuperatorn gavs företräde åt den endimensionella överföringsmodellen (ε-NTU-modellen). I detta fall betraktas luftflödet i munstyckets kanaler som ett vätskeflöde med konstant hastighet, temperatur och massöverföringspotential över dess tvärsnitt, lika med de genomsnittliga massvärdena. För att öka effektiviteten i värmeåtervinningen använder moderna värmeväxlare fenor på munstyckets yta.
Typen och placeringen av fenorna påverkar avsevärt typen av värme- och massöverföringsprocesser. Att ändra temperaturen längs med fenans höjd leder till insikten olika alternativ värme- och massöverföringsprocesser (fig. 5) i frånluftskanalerna, vilket avsevärt komplicerar matematisk modellering och algoritmen för att lösa ett system av differentialekvationer.
Ekvationerna för den matematiska modellen av värme- och massöverföringsprocesser i en korsflödesvärmeväxlare är implementerade i ett ortogonalt koordinatsystem med OX- och OY-axlarna riktade parallellt med flödena av kall respektive varm luft, och Z1 och Z2 axlar vinkelräta mot munstycksplattornas yta i till- och frånluftskanalerna (fig. 6).
I enlighet med antagandena för denna ε-NTU-modell beskrivs värme- och massöverföring i värmeväxlaren som studeras av differentialekvationer av termiska och materialbalanser sammanställda för de interagerande flödena av luft och munstycke, med hänsyn tagen till värme Fasövergång och termiskt motstånd hos det resulterande frostskiktet. För att erhålla en unik lösning kompletteras systemet med differentialekvationer med randvillkor som fastställer värdena för parametrarna för utbytesmediet vid ingångarna till motsvarande kanaler i rekuperatorn.
Det formulerade olinjära problemet kan inte lösas analytiskt, därför genomfördes integrationen av systemet med differentialekvationer numeriska metoder. En ganska stor volym av numeriska experiment utförda på ε-NTU-modellen gjorde det möjligt att erhålla en datamatris som användes för att analysera processens egenskaper och identifiera dess allmänna mönster.
I enlighet med målen för att studera driften av en värmeväxlare utfördes valet av de studerade lägena och variationsintervallen för parametrarna för de utbytta flödena på ett sådant sätt att de verkliga processerna för värme- och massöverföring i munstycket vid negativa värden på uteluftens temperatur, såväl som förhållandena för de farligaste varianterna av driftsätten för värmeåtervinningsutrustningen, simulerades mest fullständigt.
Visat i fig. 7-9 resultaten av beräkningen av driftsätten för enheten som studeras, karakteristiska för klimatförhållanden med låg design utomhustemperatur i vinterperiod tid på året, låt oss bedöma den kvalitativt förväntade möjligheten för bildandet av tre zoner med aktiv värme och massöverföring i kanalerna i den borttagna luften (fig. 6), som skiljer sig åt i naturen av de processer som förekommer i dem.
Analys av de värme- och massöverföringsprocesser som sker i dessa zoner gör det möjligt för oss att utvärdera möjliga sätt att effektivt fånga upp värmen från den borttagna ventilationsluften och minska risken för frostbildning i värmeväxlarmunstyckets kanaler baserat på rationell användning fasövergångsvärme. Utifrån analysen fastställdes uteluftens gränstemperaturer (tabell 2), under vilka frostbildning observeras i frånluftskanalerna.
Slutsatser
En analys av olika system för att utnyttja värmen från ventilationsutsläpp presenteras. Fördelarna och nackdelarna med de övervägda (befintliga) systemen för att utnyttja frånluftsvärme i ventilations- och lnoteras. Baserat på analysen föreslås ett schema med en plattkorsflödesrecuperator:
- på basis av en matematisk modell har en algoritm och ett datorprogram för beräkning av huvudparametrarna för värme- och massöverföringsprocesser i den studerade värmeväxlaren utvecklats;
- möjligheten för bildandet av olika zoner av fuktkondensation i kanalerna i värmeväxlarmunstycket har fastställts, inom vilka naturen hos värme- och massöverföringsprocesser förändras avsevärt;
- analys av de erhållna mönstren gör det möjligt att fastställa rationella driftslägen för enheterna som studeras och områden för deras rationella användning för olika klimatförhållanden på det ryska territoriet.
LEGEND OCH INDICES
Legend: h revben—ribbhöjd, m; l rib—ribben längd, m; t—temperatur, °C; d—luftfuktighet, kg/kg; ϕ—relativ luftfuktighet, %; δ revben—ribbens tjocklek, m; δ in—tjocklek på frostskiktet, m.
Index: 1 - utomhusluft; 2 - frånluft; e - vid ingången till munstyckskanalerna; r eb - revben; i - frost, o - vid utloppet av munstyckskanalerna; dagg - daggpunkt; sat — saturation state; w är kanalväggen.
