Размещено на http://www.allbest.ru/

Потенциал энергосбережения при утилизации теплоты в системах вентиляции

Костуганов А.Б.,

Черчаев А.А.,

К системам инженерного обеспечения и жизнеобеспечения зданий относятся и системы вентиляции, для которых проблема энергосбережения была и остаётся сегодня актуальной. Гражданские здания зачастую оборудуются системами естественной вентиляции, причём жилые здания практически в полном объёме. В то же время по результатам проведённых исследований установлено, что естественная вентиляция, даже при условии её верного конструктивного исполнения, не работает до 6 месяцев в году на большей части территории страны [1]. Как показывает инженерная практика, наиболее надёжным выходом из данной ситуации является устройство механической приточно-вытяжной системы вентиляции. Кроме того, на это же указывают и нормативные документы (СП 50.13330.2012 п. 7.8, СП 60 13330.2016 п. 7.1.3, 7.1.10, 11.3).

Одним из основных мероприятий, обеспечивающих повышение энергоэффективности, является внедрение утилизаторов теплоты. Вопросами применения утилизаторов теплоты вытяжного воздуха, как основного мероприятия по снижению энергетических затрат занимается большое количество как отечественных, так и зарубежных авторов [2-9].

В статье [2] анализируется возможность повышения энергоэффективности работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования общественных зданий на современном этапе развития и конкретных климатических условиях Украины. Что же касается систем вентиляции, авторы предлагают использовать вторичные энергетические ресурсы включающие тепло, выделяемое людьми и выходящее с вытяжным воздухом на улицу, путём применения различного рода теплообменников - утилизаторов теплоты. вытяжной вентиляция отопление

Богословский В.Н. и Поз М.Я. [3] в своих научных работах приводят обобщённые результаты теоретических и экспериментальных исследований в области систем утилизации теплоты. Подробно расписан универсальный метод расчёта теплообменников - утилизаторов теплоты. Проанализированы приточно-вытяжные вентиляционные установки с утилизацией теплоты. Изложены конструктивные решения и методики расчётов систем вентиляции с теплообменниками-утилизаторами.

Книга Кокорина О.Я. [4] содержит информацию о методах работы и принципиальных схемах вентиляционных установок с теплоутилизаторами, необходимых для обеспечения требуемого воздухообмена, параллельно со снижением расхода тепла и электроэнергии при круглогодичной эксплуатации систем в жилых, общественных и промышленных зданиях. Приводятся технические параметры современного энергосберегающего оборудования и методика их расчёта. Произведён анализ сравнения технико-экономических показателей различных способов обработки воздуха.

Х. Хаузен подробно расписал методику расчёта тепловой эффективности рекуператоров и регенераторов теплоты вытяжного воздуха, наглядно на графиках показал расчёт теплопередачи и гидравлического сопротивления в различного вида теплообменниках, привёл уравнения для построения теплового поля работы теплообменника [5].

M. Адамский в работах [6] и [7] провёл сравнительный анализ финансовых показателей работ систем вентиляции с рекуператорами тепла и традиционных систем вентиляции.

Исследования [8, 9] показали, что при непрерывной работе в течении суток установки с рекуперации теплоты ежегодная экономия энергии на отопление и охлаждение составила 9,4 % и 8,7 %, соответственно.

Проанализировав выше изложенные работы можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день большой вклад внесён в проработку вопроса применения теплообменников - утилизаторов теплоты вентиляционного воздуха: проработано большое количество методик расчёта и подбора теплообменников; приведены расчёты экономической эффективности применения данного мероприятия; разработано множество различных конструктивных решений теплообменников.

В настоящее время для осуществления теплообмена используют несколько основных типов теплообменников-утилизаторов теплоты вентиляционного воздуха Каждый из этих типов теплообменников - утилизаторов теплоты вентиляционного воздуха широко применяется в современных энергосберегающих приточно-вытяжных системах вентиляции и имеет ограниченность в применении в той или иной системе, связанную с местом установки, формой работы, климатом и многими другими факторами. Основные плюсы и минусы каждого из рассмотренных видов теплообменников приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительный анализ работы различных по своей конструкции теплообменников

У существующих приточно-вытяжных систем вентиляции с теплообменниками-утилизаторами теплоты наряду с преимуществами, есть существенный недостаток - обмерзание стенок теплообменника при эксплуатации в холодный период года. Для того что бы этого избежать, необходимо либо повысить температуру поверхностей теплообмена, либо понизить влажность воздуха. Известными техническими решениями в данной области являются:

1. Устройство обводного канала у теплообменника;

2. Установка секции дополнительного подогрева воздуха;

3. Прерывание цикла утилизации для оттаивания теплообменника;

4. Применение разделения контуров - для рекуператоров с промежуточным теплоносителем;

5. Изменение частоты вращения теплообменника - для роторного теплообменника.

6. Устройство рециркуляционного канала.

Все эти способы связаны с несением существенных дополнительных затрат энергии или с простоями системы, необходимыми для обеспечения защиты. Однако, в недостаточной степени исследован эффект эмерджентности при применении определённой комбинации этих способов, а также возможности использования в холодный период года части приточного воздуха в качестве сушильного агента.

На основании всего выше сказанного видится целесообразным проведение исследований, направленных на разработку новых подходов к защите теплообменника от обмерзания в системах вентиляции, например, разработка двухступенчатой схемы смешивания приточного и вытяжного воздуха для снижения относительной влажности вытяжного воздуха.

Список литературы

1. Табунщиков Ю.А. Экологическая безопасность жилища / Журнал "АВОК". № 4. 2007.

2. Pshinko O.M., Kuznetsov V.H., Yatsenko D.K., Gabrinets V.O. "Improving the efficiency of the heating system for public buildings infrastructure in the context of dnurt" // наука та прогрес транспорту. 2016. 97-107с.

3. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Строй-издат, 1983. 319-320с.

4. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. - М.: 2003. - 272 с.

5. Хаузен Х. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе; Энергоиздат - М., 1981. - 384 c.

6. Adamski M. Longitudinal flow spiral recuperators in building ventilation systems// Energy and Buildings, 40 (2008), Pages 1883-1888

7. Adamski M. Ventilation system with spiral recuperator // Energy and Buildings, 42 (2010), Pages 674-677

8. Sang-Min Kim, Ji-Hyun Lee, Determining operation schedules of heat recovery ventilators for optimum energy savings in high-rise residential buildings // Energy and Buildings. 2012. Pages 3-13

9. Dodooa Ambrose, Gustavssona Leif, Sathre Roger. Primary energy implications of ventilation heat recovery in residential buildings // Energy and Buildings. 2011. Pages 1566-1572

Размещено на Allbest.ru