Výpočet systémov rekuperácie tepla odpadového vzduchu. Rekuperačné jednotky odpadového vzduchu ako sľubné opatrenie na úsporu energie. Spôsoby použitia výmenníkov tepla

Jedným zo zdrojov druhotných energetických zdrojov v budove je termálna energia vzduch uvoľnený do atmosféry. Spotreba tepelnej energie na ohrev privádzaného vzduchu je 40 ... 80 % spotreby tepla, väčšinu z nej možno ušetriť v prípade použitia takzvaných odpadových výmenníkov tepla.

Existovať Rôzne druhy odpadové výmenníky tepla.

Rekuperačné doskové výmenníky tepla sú vyrobené vo forme zväzku dosiek inštalovaných tak, že tvoria dva susediace kanály, z ktorých jeden posúva odstraňovaný a druhý prívodný. vonkajší vzduch. Vo výrobe doskové výmenníky tepla tento dizajn s skvelý výkon vzduchom vznikajú značné technologické ťažkosti, preto boli vyvinuté konštrukcie plášťových a rúrkových výmenníkov tepla TKT, ktoré sú zväzkom rúr usporiadaných v šachovnicovom vzore a uzavretých v plášti. Odstránený vzduch sa pohybuje v prstencovom priestore, vonkajší - vo vnútri rúrok. Krížový tok.

Ryža. Tepelné výmenníky:
a - doskový výmenník tepla;
b - užívateľ TKT;
v - otáčanie;
g - rekuperačný;
1 - telo; 2 - prívodný vzduch; 3 - rotor; 4 - fúkací sektor; 5 - odpadový vzduch; 6 - pohon.

Na ochranu pred námrazou sú výmenníky tepla vybavené prídavným potrubím pozdĺž vonkajšieho prúdu vzduchu, ktorým pri teplote stien rúrového zväzku pod kritickou teplotou (-20°C) časť studeného vonkajšieho vzduchu sa obchádza.

Zariadenia na rekuperáciu tepla odsávať vzduch s medziľahlým chladivom možno použiť v mechanických systémoch prívodné a odsávacie vetranie ako aj v klimatizačných systémoch. Jednotka pozostáva z ohrievača vzduchu umiestneného v prívodnom a výfukovom potrubí, prepojeného uzavretým cirkulačným okruhom naplneným medzinosičom. Cirkulácia chladiacej kvapaliny sa vykonáva pomocou čerpadiel. Odpadový vzduch, ochladzovaný v ohrievači vzduchu výfukového potrubia, prenáša teplo na medziľahlý nosič tepla, ktorý ohrieva privádzaný vzduch. Pri ochladzovaní odpadového vzduchu pod teplotu rosného bodu kondenzuje vodná para na časti teplovýmennej plochy ohrievačov vzduchu v odpadovom potrubí, čo vedie k možnosti tvorby ľadu pri negatívnych počiatočných teplotách. privádzaný vzduch.

Rekuperačné jednotky s medzinosičom tepla môžu pracovať buď v režime, ktorý umožňuje tvorbu námrazy na teplovýmennej ploche ohrievača odpadového vzduchu počas dňa s následným odstavením a odmrazovaním, alebo ak je odstavenie jednotky neakceptovateľné, napr. použite jedno z nasledujúcich opatrení na ochranu ohrievača vzduchu pred tvorbou námrazy:

• predhrievanie privádzaného vzduchu na kladnú teplotu;
• vytvorenie obtoku pre chladiacu kvapalinu alebo privádzaný vzduch;
• zvýšenie prietoku chladiacej kvapaliny v cirkulačnom okruhu;
• zahrievanie medziľahlého chladiva.

Výber typu regeneračného výmenníka tepla sa vykonáva v závislosti od konštrukčných parametrov odvádzaného a privádzaného vzduchu a odvodu vlhkosti vo vnútri miestnosti. Regeneračné výmenníky tepla môžu byť inštalované v budovách na rôzne účely v systémoch mechanického zásobovania a odsávania, ohrev vzduchu a klimatizáciu. Inštalácia regeneračného výmenníka tepla musí zabezpečiť protiprúdové prúdenie vzduchu.

Systém vetrania a klimatizácie s regeneračným výmenníkom tepla musí byť vybavený ovládačmi a automatická regulácia, ktorý by mal zabezpečovať prevádzkové režimy s periodickým odmrazovaním námrazy alebo zamedzením tvorby námrazy, ako aj udržiavať požadované parametre privádzaného vzduchu. Aby ste zabránili tvorbe námrazy v privádzanom vzduchu:

• usporiadať obtokový kanál;
• predhrievajte privádzaný vzduch;
• zmeniť frekvenciu otáčania trysky regenerátora.

V systémoch s kladnými počiatočnými teplotami privádzaného vzduchu pri rekuperácii tepla nehrozí zamrznutie kondenzátu na povrchu výmenníka tepla vo výfukovom potrubí. V systémoch s negatívnymi počiatočnými teplotami privádzaného vzduchu je potrebné použiť schémy recyklácie, ktoré poskytujú ochranu proti zamrznutiu povrchu ohrievačov vzduchu vo výfukovom potrubí.

PREDNÁŠKA

podľa akademickej disciplíny "Zariadenia podnikov na prenos tepla a hmoty"

(k učebnému plánu 200__)

Lekcia číslo 26. Výmenníky tepla - využívatelia. Dizajn, princíp činnosti

Vypracoval: Ph.D., docent Kostyleva E.E.

Prerokované na porade odd

Protokol č. _____

zo dňa "_____" ____________2008

Kazaň - 2008

Lekcia číslo 26. Výmenníky tepla - spotrebitelia. Dizajn, princíp činnosti

Ciele učenia:

1. Preštudovať konštrukciu a princíp rôznych výmenníkov odpadového tepla

Typ triedy: prednáška

Trávenie času: 2 hodiny

Miesto: aud. ________

Literatúra:

1. Elektronické zdroje internetu.

Vzdelávacie a materiálne zabezpečenie:

Plagáty ilustrujúce vzdelávací materiál.

Štruktúra a načasovanie prednášky:

Jedným zo zdrojov druhotných energetických zdrojov v budove je tepelná energia vzduchu odvádzaná do atmosféry. Spotreba tepelnej energie na ohrev privádzaného vzduchu je 40 ... 80 % spotreby tepla, väčšinu z nej možno ušetriť v prípade použitia takzvaných odpadových výmenníkov tepla.

Existujú rôzne typy výmenníkov odpadového tepla.

Rekuperačné doskové výmenníky tepla sú vyrobené vo forme balíka dosiek inštalovaných tak, že tvoria dva susediace kanály, z ktorých jeden posúva odvádzaný vzduch a druhý - prívodný vzduch. Pri výrobe doskových výmenníkov tepla tejto konštrukcie s veľkou vzduchovou kapacitou vznikajú značné technologické ťažkosti, preto sa používajú konštrukcie plášťových rúrových výmenníkov tepla TKT, čo sú zväzok rúrok usporiadaných do šachovnice a uzavretých v puzdro, boli vyvinuté. Odstránený vzduch sa pohybuje v prstencovom priestore, vonkajší - vo vnútri rúrok. Krížový tok.

Ryža. 1 Výmenníky tepla – využitie:
a- lamelový užívateľ; b- užívateľ TKT; v- otáčavý; G- rekuperačný;
1 - telo; 2 - prívodný vzduch; 3 - rotor; 4 - fúkací sektor; 5 - odpadový vzduch; 6 - pohon.

Na ochranu pred námrazou sú výmenníky tepla vybavené prídavným potrubím pozdĺž vonkajšieho prúdu vzduchu, ktorým pri teplote stien rúrového zväzku pod kritickou teplotou (-20°C) časť studeného vonkajšieho vzduchu sa obchádza.

Jednotky rekuperácie tepla s odsávaným vzduchom s medzinosičom tepla je možné použiť v systémoch mechanického prívodu a odvodu vetrania, ako aj v klimatizačných systémoch. Jednotka pozostáva z ohrievača vzduchu umiestneného v prívodnom a výfukovom potrubí, prepojeného uzavretým cirkulačným okruhom naplneným medzinosičom. Cirkulácia chladiacej kvapaliny sa vykonáva pomocou čerpadiel. Odpadový vzduch, ochladzovaný v ohrievači vzduchu výfukového potrubia, prenáša teplo na medziľahlý nosič tepla, ktorý ohrieva privádzaný vzduch. Keď sa odpadový vzduch ochladí pod teplotu rosné body vodná para kondenzuje na časti teplovýmennej plochy ohrievačov vzduchu výfukového potrubia, čo vedie k možnosti tvorby ľadu pri negatívnych počiatočných teplotách privádzaného vzduchu.

Rekuperačné jednotky s medzinosičom tepla môžu pracovať buď v režime, ktorý umožňuje tvorbu námrazy na teplovýmennej ploche ohrievača odpadového vzduchu počas dňa s následným odstavením a odmrazovaním, alebo ak je odstavenie jednotky neakceptovateľné, napr. použite jedno z nasledujúcich opatrení na ochranu ohrievača vzduchu pred tvorbou námrazy:

• predhrievanie privádzaného vzduchu na kladnú teplotu;
• vytvorenie obtoku pre chladiacu kvapalinu alebo privádzaný vzduch;
• zvýšenie prietoku chladiacej kvapaliny v cirkulačnom okruhu;
• zahrievanie medziľahlého chladiva.

Výber typu regeneračného výmenníka tepla sa vykonáva v závislosti od konštrukčných parametrov odvádzaného a privádzaného vzduchu a odvodu vlhkosti vo vnútri miestnosti. Regeneračné výmenníky tepla môžu byť inštalované v budovách na rôzne účely v systémoch mechanického prívodu a odvodu vetrania, ohrevu vzduchu a klimatizácie. Inštalácia regeneračného výmenníka tepla musí zabezpečiť protiprúdové prúdenie vzduchu.

Vzduchotechnický systém s regeneračným výmenníkom tepla musí byť vybavený riadiacimi a automatickými riadiacimi prostriedkami, ktoré musia zabezpečovať prevádzkové režimy s periodickým rozmrazovaním alebo zamedzovaním tvorby námrazy, ako aj udržiavať požadované parametre privádzaného vzduchu. Aby ste zabránili tvorbe námrazy v privádzanom vzduchu:

• usporiadať obtokový kanál;
• predhrievajte privádzaný vzduch;
• zmeniť frekvenciu otáčania trysky regenerátora.

V systémoch s kladnými počiatočnými teplotami privádzaného vzduchu pri rekuperácii tepla nehrozí zamrznutie kondenzátu na povrchu výmenníka tepla vo výfukovom potrubí. V systémoch s negatívnymi počiatočnými teplotami privádzaného vzduchu je potrebné použiť schémy recyklácie, ktoré poskytujú ochranu proti zamrznutiu povrchu ohrievačov vzduchu vo výfukovom potrubí.

Odpadové výmenníky tepla možno použiť vo ventilačných a klimatizačných systémoch na spätné získavanie tepla odpadového vzduchu odvádzaného z miestnosti.

Prúdy privádzaného a odvádzaného vzduchu sa privádzajú cez príslušné prívodné potrubia do priečnych kanálov teplovýmennej jednotky, vyrobených napríklad vo forme zväzku hliníkových dosiek. Keď sa prúdy pohybujú cez kanály, teplo sa prenáša cez steny z teplejšieho odpadového vzduchu do chladnejšieho privádzaného vzduchu. Tieto prúdy sa potom odvádzajú z výmenníka tepla cez vhodné výstupy.

Pri prechode cez výmenník tepla klesá teplota privádzaného vzduchu. Pri nízkych teplotách vonkajšieho vzduchu môže dosiahnuť teplotu rosného bodu, čo vedie k strate kvapôčkovej vlhkosti (kondenzátu) na povrchoch, ktoré obmedzujú kanály výmenníka tepla. Pri negatívnej teplote týchto povrchov sa kondenzát mení na námrazu alebo ľad, čo prirodzene narúša činnosť výmenníka tepla. Aby sa zabránilo tvorbe námrazy alebo ľadu alebo ich odstraňovaniu počas prevádzky tohto výmenníka tepla, je potrebné nastaviť teplotu v najchladnejšom rohu výmenníka tepla alebo (voliteľne) rozdiel tlakov v potrubí odpadového vzduchu pred a za výmenníkom tepla. merané. Pri dosiahnutí hraničnej, vopred stanovenej hodnoty meraným parametrom sa teplovýmenná jednotka otočí o 180" okolo svojej stredovej osi. Tým sa zabezpečí zníženie aerodynamického odporu, čas strávený zamedzením tvorby námrazy alebo jej odstraňovaním a využitie celého tepla výmenná plocha.

Úlohou je znížiť aerodynamický odpor proti prúdeniu privádzaného vzduchu, využiť celý povrch výmenníka tepla na proces výmeny tepla pri procese zamedzenia tvorby námrazy alebo jej odstraňovania, ako aj skrátenie času stráveného vykonávaním tento proces.

Dosiahnutie tohto technického výsledku uľahčuje skutočnosť, že parametrom, podľa ktorého sa posudzuje možnosť tvorby alebo prítomnosti námrazy na povrchu studenej zóny výmenníka tepla, je buď teplota jeho povrchu v najchladnejšom rohu, alebo tlakový rozdiel v kanáli odpadového vzduchu pred a za teplovýmennou jednotkou.

Prevencia tvorby námrazy ohrevom povrchu odpadovým vzduchom privádzaným do kanálov z ich výstupnej strany otočením výmenníka tepla pod uhlom 180° (keď meraný parameter dosiahne hraničnú hodnotu) zabezpečuje konštantný aerodynamický odpor prúdenie privádzaného vzduchu, ako aj využitie na tepelnú výmenu celej plochy výmenníka počas celej doby jeho prevádzky.

Použitie výmenníka odpadového tepla dáva citeľné úspory prostriedky na vykurovanie priestorov a znižuje tepelné straty, ktoré nevyhnutne vznikajú pri vetraní a klimatizácii. A vďaka zásadne novému prístupu k zamedzeniu tvorby kondenzátu s následným výskytom námrazy alebo ľadu, úplné odstránenie výrazne zvyšuje účinnosť tohto výmenníka tepla, čím sa priaznivo odlišuje od iných spôsobov spätného získavania tepla odvádzaného vzduchu.

Časť 1. Zariadenia na rekuperáciu tepla

Využitie odpadového tepla spalín
technologické pece.

Procesné pece sú najväčšími spotrebiteľmi energie v rafinériách a petrochemických závodoch, v hutníctve, ako aj v mnohých iných odvetviach. V rafinériách spaľujú 3 – 4 % všetkej spracovanej ropy.

Priemerná teplota spalín na výstupe z pece spravidla presahuje 400 °C. Množstvo tepla odvedeného spalinami je 25–30 % z celkového tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva. Preto získava výlučne využitie tepla zo spalín z procesných pecí veľký význam.

Pri teplotách spalín nad 500 °C by sa mali používať kotly na odpadové teplo - KU.

Pri teplote spalín nižšej ako 500 °C sa odporúča použiť ohrievače vzduchu - VP.

najväčší ekonomický efekt sa dosahuje v prítomnosti dvojblokovej jednotky pozostávajúcej z CHP a VP (plyny sa ochladzujú v CHJ na 400 °C a vstupujú do ohrievača vzduchu na ďalšie chladenie) - častejšie sa používa v petrochemických podnikoch, keď vysoká teplota spalín.

Kotly na odpad.

AT Teplo spalín KU sa využíva na výrobu vodnej pary.Účinnosť pece sa zvyšuje o 10 - 15.

Kotly na odpadové teplo môžu byť zabudované do konvekčnej komory pece alebo diaľkovo.

Diaľkové kotly Recyklátory sú rozdelené do dvoch typov:

1) plynové kotly;

2) kotly vsádzkového konvekčného typu.

Výber požadovaného typu sa vykonáva v závislosti od požadovaného tlaku výslednej pary. Prvé sa používajú pri výrobe pary relatívne nízky tlak- 14 - 16 atm., druhý - na vytváranie pary s tlakom do 40 atm. (sú však dimenzované na počiatočnú teplotu spalín cca 850 °C).

Tlak vytvorenej pary sa musí zvoliť s prihliadnutím na to, či sa všetka para spotrebováva v samotnom zariadení alebo či existuje prebytok, ktorý sa musí odvádzať do všeobecnej siete zariadenia. V druhom prípade musí byť tlak pary v bubne kotla meraný v súlade s tlakom pary vo všeobecnej sieti závodu, aby sa prebytočná para vypustila do siete a zabránilo sa nehospodárnemu škrteniu pri jej výstupe do nízkotlakovej siete.

Kotly na odpadové teplo plynového typu sú konštrukčne podobné výmenníkom tepla „potrubie v potrubí“. Spaliny prechádzajú cez vnútorná trubica a v prstencovom priestore vzniká vodná para. Niekoľko z týchto zariadení je umiestnených paralelne.

Kotly na odpadové teplo vsádzkového konvekčného typu majú viac ako komplexná štruktúra. schému zapojeniačinnosť tohto typu CU je znázornená na obr. 5.4.

Používa sa tu prirodzený obeh vody a predstavuje najkompletnejšiu konfiguráciu CHP s ekonomizérom a prehrievačom.

Schematický diagram prevádzky kotla na odpadové teplo

paketovo-konvekčný typ

Chemicky čistená voda (CPW) vstupuje do odvzdušňovacej kolóny, aby odstránila v nej rozpustené plyny (hlavne kyslík a oxid uhličitý). Voda steká po platniach a protiprúdne k nej. veľký počet vodná para. Voda sa ohrieva parou na 97 - 99 °C a vzhľadom na znižovanie rozpustnosti plynov so zvyšujúcou sa teplotou sa väčšina z nich uvoľňuje a vypúšťa z vrchu odvzdušňovača do atmosféry. Para, odovzdávajúca svoje teplo vode, kondenzuje. Odvzdušnená voda zo spodnej časti kolóny je odoberaná čerpadlom a prečerpávaná požadovaný tlak. Voda prechádza cez cievku ekonomizéra, v ktorej sa ohrieva takmer na bod varu vody pri danom tlaku, a vstupuje do bubna (odlučovač pár). Voda v odlučovači pár má teplotu rovnajúcu sa bodu varu vody pri danom tlaku. Prostredníctvom výmenníkov pary cirkuluje voda v dôsledku rozdielu hustoty (prirodzená cirkulácia). V týchto cievkach sa časť vody vyparí a zmes para-kvapalina sa vracia späť do bubna. Nasýtená vodná para sa oddelí od kvapalnej fázy a vypustí sa z hornej časti bubna do špirály prehrievača. V prehrievači sa nasýtená para prehrieva na požadovanú teplotu a odvádza sa k spotrebiteľovi. Časť vznikajúcej pary sa používa na odvzdušnenie napájacej vody.

Spoľahlivosť a efektívnosť prevádzky CU do značnej miery závisí od správna organizácia vodný režim. Pri nesprávnej prevádzke sa intenzívne tvorí vodný kameň, prebieha korózia vykurovacích plôch, dochádza k znečisteniu parou.

Vodný kameň je hustá usadenina vytvorená pri zahrievaní a odparovaní vody. Voda obsahuje hydrogénuhličitany, sírany a iné vápenaté a horečnaté soli (soli tvrdosti), ktoré sa po zahriatí premenia na hydrogénuhličitany a vyzrážajú sa. Vodný kameň, ktorý má o niekoľko rádov nižšiu tepelnú vodivosť ako kov, vedie k zníženiu súčiniteľa prestupu tepla. Vďaka tomu sa znižuje výkon tepelného toku cez teplovýmennú plochu a samozrejme sa znižuje účinnosť prevádzky KU (znižuje sa množstvo vytvorenej pary). Teplota spalín odvádzaných z kotla sa zvyšuje. Okrem toho dochádza k prehrievaniu cievok a k ich poškodeniu v dôsledku poklesu v nosnosť stať sa.

Na zamedzenie tvorby vodného kameňa sa ako napájacia voda používa predčistená voda (môže sa odoberať v tepelných elektrárňach). Okrem toho sa vykonáva nepretržité a periodické preplachovanie systému (odstraňovanie časti vody). Preplachovanie zabraňuje zvýšeniu koncentrácie soli v systéme (voda sa neustále vyparuje, ale soli v nej obsiahnuté nie, takže koncentrácia soli sa zvyšuje). Nepretržitý odluh kotla je zvyčajne 3 - 5% a závisí od kvality napájacej vody (nemal by presiahnuť 10%, keďže s odluhom sú spojené tepelné straty). Počas prevádzky UK vysoký tlak pracujúci s nútený obeh vody, dodatočne aplikovať vnútrokotlové fosfátovanie. Zároveň sa katióny vápnika a horčíka, ktoré sú súčasťou síranov tvoriacich vodný kameň, viažu s fosfátovými aniónmi, pričom vytvárajú zlúčeniny, ktoré sú vo vode zle rozpustné a zrážajú sa v hrúbke vodného objemu kotla, vo forme kal, ktorý sa dá pri fúkaní ľahko odstrániť.

Rozpustený v napájacia voda kyslík a oxid uhličitý spôsobujú koróziu vnútorných stien kotla a rýchlosť korózie sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom a teplotou. Na odstránenie plynov z vody sa používa tepelné odvzdušnenie. Mierou ochrany proti korózii je tiež udržiavanie takej rýchlosti v potrubí, pri ktorej sa vzduchové bubliny nemôžu zadržiavať na ich povrchu (nad 0,3 m/s).

V súvislosti so zvýšením hydraulického odporu plynovej cesty a znížením sily prirodzeného ťahu je potrebné nainštalovať odsávač dymu (umelý ťah). V tomto prípade by teplota spalín nemala presiahnuť 250 °C, aby sa predišlo zničeniu tohto zariadenia. Ale čím je teplota spalín nižšia, tým je potrebný výkonnejší odsávač dymu (zvyšuje sa spotreba elektriny).

Doba návratnosti CU zvyčajne nepresahuje jeden rok.

Ohrievače vzduchu. Používajú sa na ohrev vzduchu privádzaného do pece na spaľovanie paliva. Ohrev vzduchu umožňuje znížiť spotrebu paliva v peci (účinnosť sa zvyšuje o 10 - 15%).

Teplota vzduchu za ohrievačom vzduchu môže dosiahnuť 300 - 350 °C. To pomáha zlepšiť proces spaľovania, zvýšiť úplnosť spaľovania paliva, čo je veľmi dôležitá výhoda pri použití vysokoviskóznych kvapalných palív.

Taktiež výhodami ohrievačov vzduchu v porovnaní s CHP je jednoduchosť ich konštrukcie, bezpečnosť prevádzky, nie je potrebné inštalovať ďalšie zariadenia (odvzdušňovače, čerpadlá, výmenníky a pod.). Ohrievače vzduchu sa však pri súčasnom pomere cien paliva a pary ukazujú ako menej ekonomické ako KVET (u nás je cena pary veľmi vysoká - 6x vyššia za 1 GJ). Preto je potrebné zvoliť spôsob využitia tepla spalín na základe konkrétnu situáciu na danom závode, závode a pod.

Používajú sa dva typy ohrievačov vzduchu: 1) rekuperačný(prenos tepla cez stenu); 2) regeneračné(akumulácia tepla).

Časť 2. Využitie tepla z emisií z vetrania

Veľké množstvo tepla sa spotrebuje na vykurovanie a vetranie priemyselných a komunálnych budov a stavieb. Pre určité odvetvia (hlavne ľahký priemysel) tieto náklady dosahujú 70 - 80 % a viac z celkovej potreby tepla. Vo väčšine podnikov a organizácií sa teplo odvádzaného vzduchu z ventilačných a klimatizačných systémov nevyužíva.

Vo všeobecnosti sa vetranie používa veľmi široko. V bytoch sú zabudované vetracie systémy, verejné inštitúcie(školy, nemocnice, športové kluby, plavárne, reštaurácie), priemyselné priestory atď. Rôzne typy možno použiť na rôzne účely. ventilačné systémy. Zvyčajne, ak je objem vzduchu, ktorý sa musí v miestnosti vymeniť za jednotku času (m 3 / h), malý, potom prirodzené vetranie. Takéto systémy sú implementované v každom byte a väčšine verejných inštitúcií a organizácií. V tomto prípade sa využíva fenomén konvekcie - ohriaty vzduch (má zníženú hustotu) odchádza vetracie otvory a je vypúšťaná do atmosféry a na jej miesto cez netesnosti v oknách, dverách a pod., čerstvý chlad (viac vysoká hustota) vzduch z ulice. V tomto prípade sú tepelné straty nevyhnutné, pretože je potrebné ohrievať studený vzduch vstupujúci do miestnosti. dodatočný výdavok chladiaca kvapalina. Preto použitie ani najmodernejších tepelnoizolačných konštrukcií a materiálov v stavebníctve nemožno úplne vylúčiť strata tepla. V našich bytoch je 25 - 30 % tepelných strát spojených s prevádzkou vetrania, vo všetkých ostatných prípadoch je táto hodnota oveľa vyššia.

Systémy núteného (umelého) vetrania sa používajú pri potrebe intenzívnej výmeny veľkých objemov vzduchu, ktorá je zvyčajne spojená so zamedzením zvýšenia koncentrácie nebezpečné látky(škodlivé, toxické, horľavé a výbušné, majúce zlý zápach) v izbe. Nútené vetranie sa realizuje v priemyselných priestoroch, skladoch, skladoch poľnohospodárskych produktov a pod.

Používajú sa systémov nútené vetranie tri typy:

zásobovací systém pozostáva z dúchadla, ktoré vháňa čerstvý vzduch do miestnosti, potrubia privádzaného vzduchu a systému pre rovnomerné rozloženie vzduchu v objeme miestnosti. Prebytočný objem vzduchu sa vytlačí cez netesnosti v oknách, dverách atď.

Výfukový systém pozostáva z dúchadla, ktoré pumpuje vzduch z miestnosti do atmosféry, výfukového potrubia a systému pre rovnomerné odvádzanie vzduchu z objemu miestnosti. Čerstvý vzduch je v tomto prípade nasávaný do miestnosti cez rôzne netesnosti alebo špeciálne napájacie systémy.

Kombinované systémy sú kombinované prívodné a odsávacie vetracie systémy. Používajú sa spravidla tam, kde je potrebná veľmi intenzívna výmena vzduchu vo veľkých miestnostiach; kým spotreba tepla na vykurovanie čerstvý vzduch maximálne.

Použitie systémov prirodzeného vetrania a jednotlivé systémy výfuk a prívodné vetranie neumožňuje využiť teplo odpadového vzduchu na ohrev čerstvého vzduchu vstupujúceho do miestnosti. Počas prevádzky kombinované systémy je možné využiť teplo splodín vetrania na čiastočný ohrev privádzaného vzduchu a znížiť spotrebu tepelnej energie. V závislosti od rozdielu teplôt medzi vnútorným a vonkajším vzduchom možno znížiť spotrebu tepla na ohrev čerstvého vzduchu o 40 – 60 %. Vykurovanie je možné realizovať v regeneračných a rekuperačných výmenníkoch tepla. Prvé sú výhodnejšie, pretože majú menšie rozmery, spotrebu kovu a hydraulický odpor, majú väčšiu účinnosť a dlhú životnosť (20 - 25 rokov).

Vzduchové potrubia sú pripojené k tepelné výmenníky a teplo sa prenáša priamo zo vzduchu do vzduchu cez deliacu stenu alebo akumulačnú dýzu. V niektorých prípadoch je však potrebné oddeliť potrubia prívodu a odvodu vzduchu na značnú vzdialenosť. V tomto prípade je možné implementovať schému výmeny tepla s medziľahlým cirkulujúcim chladivom. Príklad fungovania takéhoto systému pri teplote miestnosti 25 °C a teplote okolia 20 °C je na obr. 5.5.

Schéma výmeny tepla so stredným cirkulujúcim chladivom:

1 - potrubie odpadového vzduchu; 2 - potrubie prívodného vzduchu; 3,4 - rebrované
rúrkové cievky; 5 - medziľahlé cirkulačné potrubia chladiacej kvapaliny
(ako prechodné chladivo v takýchto systémoch, koncentrované vodné roztoky soli - soľanky); 6 - čerpadlo; 7 - cievka pre
prídavné vykurovaniečerstvý vzduch vodnou parou resp horúca voda

Systém funguje nasledovne. Teplý vzduch(+ 25 °C) sa odvádza z miestnosti cez výfukové potrubie 1 cez komoru, v ktorej je inštalovaná rebrovaná cievka 3 . Vzduch omýva vonkajší povrch cievky a odovzdáva teplo studenému medzinosiču tepla (soľanke), ktorý prúdi vo vnútri cievky. Vzduch sa ochladí na 0 °C a uvoľní sa do atmosféry a soľanka sa zohreje na 15 °C cirkulačným potrubím 5 vstupuje do ohrievacej komory čerstvého vzduchu na potrubí prívodného vzduchu 2 . Tu stredná chladiaca kvapalina odovzdáva teplo čerstvému ​​vzduchu a ohrieva ho z -20 °С na + 5 °С. Samotný medziprodukt tepla sa ochladí z + 15 °С na -10 °С. Ochladená soľanka vstupuje do sania čerpadla a vracia sa do systému na recirkuláciu.

Čerstvý privádzaný vzduch ohriaty až na + 5 °C je možné ihneď priviesť do miestnosti a zohriať na požadovanú teplotu (+ 25 °C) klasickými vykurovacími telesami, alebo ho možno ohrievať priamo vo vzduchotechnickom systéme. Na tento účel je na prívodnom vzduchovom potrubí inštalovaná ďalšia časť, v ktorej je umiestnená rebrovaná cievka. Vnútri rúrok prúdi horúci nosič tepla (vykurovacia voda alebo vodná para) a vzduch obmýva vonkajší povrch špirály a zahrieva sa na + 25 ° C, potom sa teplý čerstvý vzduch distribuuje v objeme miestnosti.

Použitie tejto metódy má množstvo výhod. Po prvé, v dôsledku vysokej rýchlosti vzduchu vo vykurovacej časti sa koeficient prestupu tepla výrazne (niekoľkokrát) zvyšuje v porovnaní s klasickými vykurovacími radiátormi. To vedie k výraznému zníženiu celkovej spotreby kovov vykurovacieho systému - poklesu kapitálové náklady. Po druhé, miestnosť nie je preplnená vykurovacími radiátormi. Po tretie, dosiahne sa rovnomerné rozloženie teplôt vzduchu v objeme miestnosti. A pri použití vykurovacích radiátorov vo veľkých miestnostiach je ťažké zabezpečiť rovnomerné zahrievanie vzduchu. V miestnych oblastiach môže mať vzduch teplotu výrazne vyššiu alebo nižšiu, ako je bežné.

Jedinou nevýhodou je mierne zvýšený hydraulický odpor vzduchovej cesty a príkon na pohon prívodného dúchadla. Ale výhody sú také výrazné a zrejmé, že predohrev vzduchu priamo vo ventilačnom systéme možno v drvivej väčšine prípadov odporučiť.

Aby sa zabezpečila možnosť rekuperácie tepla v prípade samostatného použitia systémov prívodu alebo odvodu vzduchu, je potrebné zorganizovať centralizovaný výstup vzduchu alebo prívod vzduchu prostredníctvom špeciálne namontovaných vzduchových potrubí. V tomto prípade je potrebné odstrániť všetky praskliny a netesnosti, aby sa vylúčilo nekontrolované fúkanie alebo únik vzduchu.

Systémy výmeny tepla medzi vzduchom odvádzaným z miestnosti a čerstvým vzduchom možno využiť nielen na ohrev privádzaného vzduchu v chladnom období, ale aj na jeho ochladzovanie v lete, ak je miestnosť (kancelária) vybavená klimatizáciou. Ochladzovanie na teploty pod okolitú teplotu je vždy spojené s vysoké náklady energie (elektrina). Preto, aby sa znížila spotreba energie na údržbu komfortná teplota v interiéri počas horúcej sezóny môže byť predchladený čerstvý vzduch, odvádzaný studený vzduch.

Tepelný WER.

Tepelné WER zahŕňajú fyzikálne teplo odpadových plynov z kotolní a priemyselné pece, hlavné alebo medziprodukty, ostatné odpady hlavnej výroby, ako aj teplo pracovných kvapalín, pary a horúcej vody, ktoré boli použité v technologických a energetických celkoch. Na využitie tepelných SER sa používajú výmenníky tepla, kotly na odpadové teplo alebo tepelné činidlá. Rekuperácia tepla z odpadových procesných prúdov vo výmenníkoch tepla môže prechádzať povrchom, ktorý ich oddeľuje, alebo priamym kontaktom. Tepelné SER môžu prísť vo forme koncentrovaných tepelných tokov alebo vo forme rozptýleného tepla životné prostredie. V priemysle tvoria koncentrované toky 41 % a rozptýlené teplo 59 %. Koncentrované prúdy zahŕňajú teplo zo spalín z pecí a kotlov, Odpadová voda technologické inštalácie a bytový a komunálny sektor. Tepelné WER sa delia na vysokoteplotné (s teplotou nosiča nad 500 °C), strednoteplotné (pri teplotách od 150 do 500 °C) a nízkoteplotné (pri teplotách pod 150 °C). Pri použití inštalácií, systémov, zariadení s nízkym výkonom sú z nich odvádzané tepelné toky malé a rozptýlené v priestore, čo sťažuje ich využitie z dôvodu nízkej rentability.

V tomto článku navrhujeme zvážiť príklad použitia moderných rekuperačných jednotiek (rekuperátorov) vo vetracích jednotkách, najmä rotačných.

a) kondenzačný rotor - využíva hlavne citeľné teplo. K prenosu vlhkosti dochádza, keď sa odpadový vzduch ochladí na rotore na teplotu pod „rosným bodom“.
b) entalpický rotor - má hygroskopický fóliový povlak, ktorý podporuje prenos vlhkosti. Využije sa tak celkové teplo.
Zvážte ventilačný systém, v ktorom budú fungovať oba typy výmenníkov tepla (rekuperátor).

Predpokladáme, že predmetom výpočtu je skupina priestorov v určitej budove, napríklad v Soči alebo Baku, budeme počítať iba za teplé obdobie:

Parametre vonkajšieho vzduchu:
vonkajšia teplota vzduchu v teplom období s bezpečnosťou 0,98 - 32 °C;
entalpia vonkajšieho vzduchu v teplom období roka - 69 kJ/kg;
Parametre vnútorného vzduchu:
teplota vnútorného vzduchu - 21 ° С;
relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu - 40-60%.

Požadovaná spotreba vzduchu na asimiláciu nebezpečenstiev v tejto skupine priestorov je 35 000 m³/h. Izbový procesný lúč – 6800 kJ/kg.
Schéma rozvodu vzduchu v priestoroch - "zdola nahor" nízkootáčkové rozdeľovače vzduchu. V tomto smere (výpočet neuplatníme, pretože je objemný a presahuje rámec článku, máme všetko potrebné) sú parametre privádzaného a odvádzaného vzduchu nasledovné:

1. Dodávka:
teplota - 20 ° С;
relatívna vlhkosť - 42%.
2. Odstránené:
teplota - 25 ° С;
relatívna vlhkosť - 37%

Postavme na ňom proces I-d diagram(obr. 1).
Najprv označme bod s parametrami vnútorného vzduchu (B), potom cezň nakreslite procesný lúč (všimnite si, že napr. tento dizajn grafy, štartovací bod parametre lúča sú t=0°C, d=0 g/kg a smer je vyznačený vypočítanou hodnotou (6800 kJ/kg) vyznačenou na okraji, potom sa výsledný lúč prenesie do parametrov vnútorného vzduchu pri zachovaní uhol sklonu).
Teraz, keď poznáme teploty privádzaného a odvádzaného vzduchu, určíme ich body nájdením priesečníkov izoterm s procesným lúčom, resp. Proces staviame opačne, aby sme získali špecifikované parametre privádzaného vzduchu, znížime segment - ohrev - pozdĺž čiary konštantnej vlhkosti ku krivke relatívna vlhkosťφ = 95 % (segment P-P1).
Vyberáme kondenzačný rotor, ktorý využíva teplo odpadového vzduchu na ohrev P-P1. Dostaneme koeficient užitočná akcia(počítané podľa teploty) rotora je cca 78% a vypočítame teplotu odpadového vzduchu U1. Teraz vyberme entalpický rotor, ktorý pracuje na ochladzovaní vonkajšieho vzduchu (H) so získanými parametrami U1.
Dostaneme, že účinnosť (prepočítaná entalpiou) je cca 81 %, parametre upravovaného vzduchu na vstupe H1 a na výfuku U2. Pri znalosti parametrov H1 a P1 si môžete vybrať vzduchový chladič s kapacitou 332 500 wattov.

Vetraciu jednotku si schematicky znázornime s rekuperátormi (obr. 2).

Teraz pre porovnanie vyberme iný systém, pre rovnaké parametre, ale s inou konfiguráciou, a to: inštalujeme jeden kondenzačný rotor.

Teraz (obr. 3) je P-P1 ohrievaný elektrickým ohrievačom vzduchu a kondenzačný rotor zabezpečí nasledovné: účinnosť je cca 83%, teplota upravovaného privádzaného vzduchu (H1) je 26°C. Vyberieme vzduchový chladič na požadovaný výkon 478 340 W.

Je potrebné poznamenať, že systém 1 vyžaduje menší chladiaci výkon a okrem toho nie sú potrebné žiadne dodatočné náklady na energiu (v tento prípad- striedavý prúd) pre druhý ohrev vzduchu. Urobme si porovnávaciu tabuľku:

Zhrnutie

Jasne vidíme rozdiely v prevádzke kondenzačného a entalpického rotora, úsporu energie s tým spojenú. Je však potrebné poznamenať, že princíp systému 1 možno organizovať iba pre južné, horúce mestá, pretože pri rekuperácii tepla v chladnom období sa výkon entalpického rotora príliš nelíši od kondenzačného.

Výroba vetracích jednotiek s rotačnými výmenníkmi tepla

Spoločnosť "Airkat Klimatekhnik" úspešne vyvíja, navrhuje, vyrába a inštaluje vzduchotechnické jednotky s rotačnými výmenníkmi tepla. Ponúkame moderné a neštandardné technické riešenia, ktoré fungujú aj pri najkomplexnejšom prevádzkovom algoritme a extrémnych podmienkach.

Ak chcete získať ponuku na systém vetrania alebo klimatizácie, kontaktujte ktorúkoľvek z nich

Hlavným účelom odsávacieho vetrania je odvádzanie odpadového vzduchu z obsluhovaných priestorov. Výfukové vetranie spravidla funguje v spojení s prívodným vzduchom, ktorý je zase zodpovedný za zásobovanie čistý vzduch.

Aby miestnosť mala priaznivú a zdravú mikroklímu, je potrebné vypracovať kompetentný návrh systému výmeny vzduchu, vykonať príslušný výpočet a nainštalovať potrebné jednotky v súlade so všetkými pravidlami. Pri plánovaní musíte pamätať na to, že od toho závisí stav celej budovy a zdravie ľudí, ktorí sa v nej nachádzajú.

Najmenšie chyby vedú k tomu, že vetranie prestáva plniť svoju funkciu tak, ako by malo, v miestnostiach sa objavujú huby, ničia sa dekorácie a stavebné materiály a ľudia začínajú ochorieť. Preto dôležitosť správny výpočet vetranie nikdy netreba podceňovať.

Hlavné parametre odsávacieho vetrania

V závislosti od toho, aké funkcie ventilačný systém vykonáva, existujúce inštalácie treba rozdeliť na:

1. Výfuk. Vyžaduje sa na nasávanie odpadového vzduchu a jeho odstránenie z miestnosti.
2. Zásobovanie. Zabezpečte prívod čerstvého čistého vzduchu z ulice.
3. Prívod a výfuk. Súčasne sa odstráni starý zatuchnutý vzduch a do miestnosti sa privedie nový vzduch.

Odsávacie jednotky sa používajú najmä vo výrobe, kanceláriách, skladoch a iných podobných priestoroch. Nevýhodou odsávacieho vetrania je, že bez súčasného zariadenia zásobovací systém bude to fungovať veľmi zle.

Ak je z miestnosti viac vzduchu nasávané, ako vstupuje, vytvára sa prievan. Takže prívodný a výfukový systém je najefektívnejší. Poskytuje maximum komfortné podmienky v obytných priestoroch, ako aj v priestoroch priemyselného a pracovného typu.

Moderné systémy sú vybavené rôznymi prídavné zariadenia, ktoré vzduch čistia, ohrievajú alebo ochladzujú, zvlhčujú a rovnomerne rozvádzajú po priestoroch. Starý vzduch sa bez problémov vytlačí cez kapotu.

Pred pokračovaním v usporiadaní ventilačného systému musíte vážne pristupovať k procesu jeho výpočtu. Priamy výpočet vetrania je zameraný na určenie hlavných parametrov hlavných komponentov systému. Len určením najviac vhodné vlastnosti, môžete urobiť také vetranie, ktoré plne splní všetky úlohy, ktoré sú mu pridelené.

Pri výpočte vetrania sa berú do úvahy parametre ako:

1. Spotreba.
2. Prevádzkový tlak.
3. Výkon ohrievača.
4. Prierezová plocha vzduchových potrubí.

V prípade potreby môžete dodatočne vypočítať spotrebu energie na prevádzku a údržbu systému.

Späť na index

Podrobné pokyny na určenie výkonu systému

Výpočet vetrania začína určením jeho hlavného parametra – výkonu. Rozmerová jednotka výkonu vetrania je m³/h. Aby bol výpočet prietoku vzduchu vykonaný správne, potrebujete poznať nasledujúce informácie:

1. Výška priestorov a ich plocha.
2. Hlavným účelom každej miestnosti.
3. Priemerný počet ľudí, ktorí budú súčasne v miestnosti.

Na vykonanie výpočtu budete potrebovať nasledujúce zariadenia:

1. Ruleta na meranie.
2. Papier a ceruzka na poznámky.
3. Kalkulačka na výpočty.

Ak chcete vykonať výpočet, potrebujete poznať taký parameter, ako je frekvencia výmeny vzduchu za jednotku času. Túto hodnotu nastavuje SNiP v súlade s typom priestorov. Pre obytné, priemyselné a administratívne priestory sa parameter bude líšiť. Musíte tiež zvážiť veci, ako je číslo vykurovacie zariadenia a ich moc, priemerný počet ľudí.

Pre domáce priestory je výmenný kurz vzduchu použitý v procese výpočtu 1. Pri výpočte vetrania pre administratívne priestory použite hodnotu výmeny vzduchu rovnajúcu sa 2-3 - v závislosti od špecifické podmienky. Frekvencia výmeny vzduchu priamo naznačuje, že napríklad v domácej miestnosti bude vzduch úplne aktualizovaný 1 krát za 1 hodinu, čo je vo väčšine prípadov viac než dosť.

Výpočet výkonu vyžaduje dostupnosť údajov, ako je množstvo výmeny vzduchu podľa frekvencie a počtu ľudí. Bude potrebné vziať najväčšiu hodnotu a od nej vybrať vhodný výkon odsávacieho vetrania. Výpočet výmenného kurzu vzduchu sa vykonáva pomocou jednoduchého vzorca. Stačí vynásobiť plochu miestnosti výškou stropu a hodnotou násobku (1 pre domácnosť, 2 pre administratívu atď.).

Na výpočet výmeny vzduchu počtom osôb sa množstvo vzduchu spotrebovaného 1 osobou vynásobí počtom osôb v miestnosti. Pokiaľ ide o objem spotrebovaného vzduchu, v priemere na minime fyzická aktivita 1 osoba spotrebuje 20 m³/h, pri strednej aktivite toto číslo stúpa na 40 m³/h a pri vysokej aktivite je to už 60 m³/h.

Aby to bolo jasnejšie, môžeme uviesť príklad výpočtu pre obyčajnú spálňu s rozlohou ​​14 m². V spálni sú 2 osoby. Strop má výšku 2,5 m.. Celkom štandardné podmienky na jednoduchý mestský byt. V prvom prípade výpočet ukáže, že výmena vzduchu je 14x2,5x1=35 m³/h. Pri vykonávaní výpočtu podľa druhej schémy uvidíte, že sa už rovná 2x20 = 40 m³ / h. Je potrebné, ako už bolo uvedené, vziať väčšiu hodnotu. Preto konkrétne v tento príklad Výpočet bude založený na počte osôb.

Rovnaké vzorce sa používajú na výpočet spotreby kyslíka pre všetky ostatné miestnosti. Na záver ostáva zrátať všetky hodnoty, získať celkový výkon a vybrať si ventilačné zariadenie na základe týchto údajov.

Štandardné hodnoty pre výkon ventilačných systémov sú:

1. Od 100 do 500 m³/h pre bežné obytné byty.
2. Od 1000 do 2000 m³/h pre súkromné ​​domy.
3. Od 1000 do 10000 m³/h pre priemyselné priestory.

Späť na index

Stanovenie výkonu ohrievača

Aby sa výpočet ventilačného systému vykonal v súlade so všetkými pravidlami, je potrebné vziať do úvahy výkon ohrievača vzduchu. To sa deje, ak je v kombinácii s odsávacím vetraním organizované prívodné vetranie. Ohrievač je inštalovaný tak, že vzduch prichádzajúci z ulice je ohrievaný a vstupuje do miestnosti už teplý. Nevyhnutné v chladnom počasí.

Výpočet výkonu ohrievača vzduchu sa určuje s prihliadnutím na také hodnoty, ako je prietok vzduchu, požadovaná teplota výstupná a minimálna teplota vstupného vzduchu. Posledné 2 hodnoty sú schválené v SNiP. Čo sa týka tohto normatívny dokument, teplota vzduchu na výstupe ohrievača musí byť minimálne 18°. Minimálna teplota vonkajší vzduch by mali byť špecifikované podľa regiónu bydliska.

Súčasťou moderných ventilačných systémov sú regulátory výkonu. Takéto zariadenia sú navrhnuté špeciálne tak, aby ste mohli znížiť rýchlosť cirkulácie vzduchu. V chladnom počasí to zníži množstvo energie spotrebovanej ohrievačom vzduchu.

Na určenie teploty, pri ktorej môže zariadenie ohrievať vzduch, sa používa jednoduchý vzorec. Podľa nej treba zobrať hodnotu výkonu jednotky, vydeliť ju prietokom vzduchu a výslednú hodnotu potom vynásobiť 2,98.

Napríklad, ak je prietok vzduchu v zariadení 200 m³ / h a ohrievač má výkon 3 kW, potom dosadením týchto hodnôt do vyššie uvedeného vzorca získate, že zariadenie bude ohrievať vzduch. maximálne o 44°. Teda ak v zimný čas vonku bude -20°, potom bude môcť vybraný ohrievač vzduchu zohriať kyslík až na 44-20=24°.

Späť na index

Prevádzkový tlak a prierez potrubia

Výpočet vetrania zahŕňa povinné stanovenie parametrov ako napr prevádzkový tlak a časť vzduchových potrubí. Efektívny a kompletný systém zahŕňa rozdeľovače vzduchu, vzduchové potrubia a tvarované výrobky. Pri určovaní pracovného tlaku je potrebné vziať do úvahy tieto ukazovatele:

1. Formulár ventilačné potrubia a ich sekcia.
2. Nastavenia ventilátora.
3. Počet prechodov.

Kalkulácia vhodný priemer možno vykonať pomocou nasledujúcich vzťahov:

1. Pre obytnú budovu bude na 1 m priestoru stačiť potrubie s prierezom 5,4 cm².
2. Pre súkromné ​​garáže - potrubie s prierezom 17,6 cm² na 1 m² plochy.

Takýto parameter, ako je rýchlosť prúdenia vzduchu, priamo súvisí s prierezom potrubia: vo väčšine prípadov sa rýchlosť volí v rozmedzí 2,4-4,2 m / s.

Pri výpočte vetrania, či už ide o výfukový, prívodný alebo prívodno-odťahový systém, treba teda brať do úvahy množstvo dôležitých parametrov. Od správnosti tejto fázy závisí účinnosť celého systému, preto buďte opatrní a trpezliví. V prípade potreby môžete dodatočne určiť spotrebu energie na prevádzku usporiadaného systému.