Відомо, що системи вентиляції призначені для створення у приміщеннях повітряного середовища, яке повинно задовольняти санітарно-гігієнічним вимогам та умовам виробництва. Це досягається шляхом видалення із приміщень забрудненого повітря та подаванням до них свіжого зовнішнього.
За допомогою систем вентиляції повітря очищується від пилу і інших шкідливих речовин та підігрівається в холодний період року [1].
Найпоширенішими для громадських та промислових будівель є системи припливно-витяжної механічної вентиляції, основними елементами яких є: повітрозабірні пристрої, фільтри, калорифери, припливні та витяжні вентилятори, повітророзподільні та витяжні пристрої, повітропроводи. Обладнання для очищення повітря від пилу, нагрівання та переміщення повітря розташовується в припливних камерах, які можуть бути моноблочними або набірними.
Необхідною умовою в сучасних системах вентиляції є використання теплоти вентиляційних викидів для нагрівання припливного повітря в рекуператорах або регенераторах.
Як приклад, в роботі виконані розрахунки повітрообміну для промислового цеху, розташованого в м. Тернопіль, з надходженням потоків теплоти від технологічного обладнання Qт = 300 кВт і вологи Wт = 0,1 кг/с.
За методиками [1] визначені надходження потоків теплоти та вологи від
людей і теплоти від сонячної радіації, а сумарні потоки теплоти і вологи складають відповідно Qпр = 318 кВт і Wпр = 0,102 кг/с.
За [2] визначені кліматологічні дані для м. Тернопіль:
• теплий період:
- розрахункова температура зовнішнього повітря для проєктування вентиляції - tнл = 22 оС;
- відносна вологість φнл = 74 %;
• холодний період:
- розрахункова температура зовнішнього повітря на опалення tр.о = - 20 оС;
- відносна вологість φнз = 85 %;
- середня температура за опалювальний період tср.о = - 0,2 оС;
- тривалість опалювального періоду nо = 184 доби.
За h-d – діаграмою (рис. 1) побудований процес ПВ зміни стану повітря у теплий період року і за методикою [1] визначена необхідна масова витрата припливного повітря для приміщення, яка складає Lпр = 16,5 кг/с (об’ємна витрата Vпр = 49500 м3/год).
Рисунок 1. Процеси зміни стану зовнішнього (припливного) повітря:
Н1 – зовнішнє до теплоутилізатора; Н2 – зовнішнє після теплоутилізатора;
П – припливне після калорифера; В – внутрішнє (видаляєме) повітря
Для холодного періоду року побудовані процеси зміни стану повітря в приміщенні (ПВ) та нагрівння повітря в калорифері (Н1П) (див. рис. 1) і визначений потік теплоти на нагрівання повітря в калорифері, який становить Qк = 619,5 кВт.
Річну кількість теплоти для нагрівання вентиляційного повітря, ГДж/рік, визначали за формулою [3]
де zв – кількість годин роботи вентиляції за добу, брали zв = 16 год/добу як для вентиляції з обмеженням.
Тоді при температурі внутрішнього повітря для холодного періоду року
tвн = 19 оС величина Qв.річ становить 3232,35 ГДж/рік.
Для утилізації теплоти витяжного повітря і використання її для попереднього підігріву припливного у холодний період року, що загалом спричиняє зменшення витрат теплоти на вентиляцію, використовуються теплоутилізатори, найпоширенішими серед яких є пластинчасті рекуператори, роторні регенеративні і рекуператори з проміжним теплоносієм [3].
В роботі [4] при порівнянні енергетичних показників зазначених вище теплоутилізаторів встановлено, що з енергетичної точки зору найбільш ефективними є регенеративні обертові теплоутилізатори. Вони характеризуються найбільшим коефіцієнтом температурної ефективності та найбільшою кількістю утилізованої теплоти вентиляційних викидів. Тому в даній роботі для утилізації теплоти були обрані регенеративні утилізатори.
За параметрами повітря, що видаляється з приміщень ( температура tв1 = 22 оС і відносна вологість φв1 = 60 %), за h-d- діаграмою додатково визначали вологовміст та ентальпію витяжного повітря, які відповідно склали dв1 = 9, 9 г/кг с.п і hв1 = 47 кДж/кг с.п.
На розраховану повітропродуктивність за довідковими даними [3] обрані два регенеративних теплоутилізатори ТП-25 з наступними характеристиками одного з них: номінальна повітропродуктивність Vн = 25000 м3/год; площа фронтального перетину (за кожним потоком повітря ) fн = fв = 2,28 м2; площа теплопередавальної поверхні (загальна) Fз = 4550 м2.
Через систему загальнообмінної вентиляції з приміщень цеха видаляється 80 % від загальної витрати видаляємого повітря.
За методикою [3] визначили густини зовнішнього (P з = 1,395 кг/м 3) і внутрішнього (P в = 1,196 кг/м 3) повітря в холодний період року, відповідні витрати повітря (L з = 19,18 кг/с і L в = 13,156 кг/с), а також відношення водяних еквівалентів припливного та видаляємого повітря  = 1,46.
При масовій швидкості видаляємого повітря у фронтальному перерізі одного з утилізаторів (Pvф)в = 2,885 кг/(с∙м2) визначили число одиниць переносу теплоти за потоком видаляємого повітря, яке становить Nв = 6,8.
За величинами Nв і визначили коефіцієнт температурної ефективності утилізатора за потоком припливного повітря, що нагрівається, який становить ηtн = 0,62.
Кінцеву температуру припливного повітря після регенеративних теплоутилізаторів (див. точку Н2 на рис. 1) визначали за формулою
Величина tн2 становить 6 оС, а визначена за h–d – діаграмою ентальпія повітря в точці Н2 - hн2 = 7 кДж/кг с.п.
Потік утилізованої теплоти вентиляційних викидів, кВт, визначали за формулою
де hн1 – ентальпія зовнішнього повітря при температурі -20 оС, яка дорівнює – 20,5 кДж/кг.
Тоді величина Qут складе 453,75 кВт.
Річна кількість утилізованої теплоти вентиляційних викидів Qут. річ визначається за формулою вигляду (1), в яку замість величини Qк підставляється величина Qут, тоді Qут. річ = 2367,5 ГДж/рік.
З урахуванням вартості одиниці теплоти 1654,41 грн/ГКал (394,85 грн/ГДж) ефективність утилізації складе 934807 грн/рік.
ВИСНОВКИ
1. Для промислового цеху, розташованого в м. Тернопіль, за заданими надходженнями потоків теплоти та вологи, а також обчисленими додатково надходженнями потоків теплоти і вологи від людей і теплоти від сонячної радіації, визначена необхідна витрата припливного повітря, яка становить 49500 м3/год.
2. Для утилізації теплоти вентиляційних викидів в холодний період року обрані регенеративні обертові регенератори, в яких припливне повітря попередньо нагрівається до 6 оС, що дозволяє в цілому зменшити витрати теплоти на нагрівання повітря в калориферах на 73 %.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Боженко М. Ф. Системи опалення, вентиляції і кондиціювання повітря будівель : навч. посіб. - Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019. - 380 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/30248 (дата звернення: 05.10.2022).
2. ДСТУ - Н Б В.1.1-27:2010. Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівельна кліматологія. [Чинний від 2011-11-01] - Київ, 2011. - 123 с. (Інформація та документація).
3. Боженко М.Ф. Енергозбереження в теплопостачанні : навч. посіб./ М.Ф.Боженко, В.П.Сало. - Київ. : НТУУ «КПІ», 2008. – 268 с.
4. Боженко М.Ф. Порівняльні характеристики утилізаторів теплоти вентиляційних викидів громадських та виробничих будівель / М.Ф.Боженко, Т.Л.Іжевська // Международный научно-практический журнал ENDLESS LIGHT in SCIENCE. – 2020 - № 2 (1). – С. 172 – 177, г. Алматы, Казахстан, 12 – 13 ноября 2020 г. – ОФ “Международный научно-исследовательский центр “Endless Light in Science”. ISSN 2709-1201.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter