يعتبر الحفاظ على الطاقة اليوم أولوية في تنمية الاقتصاد العالمي. إن استنفاد احتياطيات الطاقة الطبيعية ، وزيادة تكلفة الحرارة والطاقة الكهربائية ، يقودنا حتماً إلى الحاجة إلى تطوير نظام كامل من التدابير التي تهدف إلى تحسين كفاءة المنشآت المستهلكة للطاقة. في هذا السياق ، يصبح تقليل الفاقد وإعادة استخدام الطاقة الحرارية المستهلكة أداة فعالة في حل المشكلة.

في ظروف البحث النشط عن احتياطيات لتوفير الوقود وموارد الطاقة ، تجذب مشكلة زيادة تحسين أنظمة تكييف الهواء حيث يستهلك كبار المستهلكين للطاقة الحرارية والكهربائية المزيد والمزيد من الاهتمام. دور مهم في حل هذه المشكلة هو أن تلعبه تدابير لتحسين كفاءة أجهزة نقل الحرارة والكتلة ، والتي تشكل أساس النظام الفرعي لمعالجة الهواء متعدد الاتجاهات ، والتي تصل تكاليفها إلى 50 ٪ من جميع تكاليف تشغيل SCR.

يعد استخدام الطاقة الحرارية من انبعاثات التهوية إحدى الطرق الرئيسية لتوفير موارد الطاقة في أنظمة تكييف الهواء والتهوية للمباني والهياكل لأغراض مختلفة. في التين. يوضح الشكل 1 المخططات الرئيسية لاستخدام حرارة هواء العادم ، والتي يتم تنفيذها في سوق معدات التهوية الحديثة.

يشير تحليل حالة إنتاج واستخدام معدات استرداد الحرارة في الخارج إلى وجود اتجاه للاستخدام السائد لإعادة التدوير وأربعة أنواع من وحدات استرداد حرارة هواء العادم: التجديد الدوراني ، واستعادة الألواح ، استنادًا إلى الأنابيب الحرارية ومع مبرد وسيط. يعتمد استخدام هذه الأجهزة على ظروف تشغيل أنظمة التهوية وتكييف الهواء ، والاعتبارات الاقتصادية ، والموقع النسبي لمراكز الإمداد والعادم ، والقدرات التشغيلية.

الطاولة يوضح الشكل 1 تحليلًا مقارنًا لمخططات مختلفة لاستخدام حرارة هواء العادم. من بين المتطلبات الرئيسية للمستثمر لوحدات استعادة الحرارة ، تجدر الإشارة إلى: السعر وتكاليف التشغيل وكفاءة العمل. تتميز أرخص الحلول بساطة التصميم وعدم وجود أجزاء متحركة ، مما يجعل من الممكن التمييز بين المخططات المقدمة ، وهو التثبيت مع جهاز التعافي عبر التدفق (الشكل 2) باعتباره الأنسب للظروف المناخية في الجزء الأوروبي من روسيا وبولندا.

تشير الدراسات الحديثة في مجال إنشاء وحدات استرداد حرارة جديدة وتحسينية لأنظمة تكييف الهواء إلى اتجاه واضح في تطوير حلول تصميم جديدة لأجهزة التعافي اللوحية (الشكل 3) ، واللحظة الحاسمة في اختيارها هي إمكانية ضمان التشغيل الخالي من المتاعب للوحدة في ظروف تكثيف الرطوبة عند درجات الحرارة السلبية الهواء خارجا.

تعتمد درجة حرارة الهواء الخارجي ، التي تبدأ من خلالها ملاحظة تكوين الصقيع في مجاري هواء العادم ، على العوامل التالية: درجة حرارة ورطوبة هواء العادم ، ونسبة الإمداد ومعدلات تدفق الهواء العادم ، وخصائص التصميم. دعونا نلاحظ خصوصية تشغيل وحدات استرداد الحرارة في درجات حرارة الهواء الخارجية السلبية: كلما زادت كفاءة التبادل الحراري ، زادت مخاطر الصقيع على سطح مجاري هواء العادم.

في هذا الصدد ، يمكن أن تكون الكفاءة المنخفضة للتبادل الحراري في مبادل حراري عابر التدفق ميزة من حيث تقليل مخاطر التجمد على أسطح قنوات هواء العادم. عادةً ما يرتبط توفير الأوضاع الآمنة بتنفيذ الإجراءات التقليدية التالية لمنع تجميد الفوهة: الإغلاق الدوري لإمداد الهواء الخارجي ، وتجاوزه أو التسخين المسبق ، والذي يؤدي تنفيذه بلا شك إلى تقليل كفاءة استخدام حرارة هواء العادم.

تتمثل إحدى طرق حل هذه المشكلة في إنشاء مبادلات حرارية يكون فيها تجميد الألواح إما غائبًا أو يحدث عند درجات حرارة منخفضة للهواء. تتمثل إحدى ميزات تشغيل المبادلات الحرارية من الهواء إلى الهواء في إمكانية تنفيذ عمليات نقل الحرارة والكتلة في أوضاع التبادل الحراري "الجاف" ، والتبريد المتزامن وإزالة الرطوبة للهواء المزال مع التكثيف على شكل ندى وصقيع على كل أو جزء من سطح التبادل الحراري (الشكل 4).

يسمح الاستخدام الرشيد لحرارة التكثيف ، التي تصل قيمتها إلى 30٪ في ظل أوضاع تشغيل معينة للمبادلات الحرارية ، بزيادة نطاق تباين معلمات الهواء الخارجي بشكل كبير ، حيث لا يحدث تجمد لأسطح التبادل الحراري للألواح. ومع ذلك ، فإن حل مشكلة تحديد أوضاع التشغيل المثلى لوحدات استعادة الحرارة قيد الدراسة ، والتي تتوافق مع ظروف تشغيلية ومناخية معينة ، ومنطقة التطبيق الملائم لها ، يتطلب دراسات تفصيلية لانتقال الحرارة والكتلة في قنوات التعبئة ، مع مراعاة عمليات التكثيف وتكوين الصقيع.

تم اختيار التحليل العددي كأسلوب البحث الرئيسي. كما أنه يحتوي على أقل كثافة لليد العاملة ، ويسمح لك بتحديد الخصائص وتحديد أنماط العملية بناءً على معالجة المعلومات حول تأثير المعلمات الأولية. لذلك ، أجريت دراسات تجريبية لعمليات نقل الحرارة والكتلة في الأجهزة قيد الدراسة في حجم أصغر بكثير ، وبشكل أساسي لفحص وتصحيح التبعيات التي تم الحصول عليها كنتيجة للنمذجة الرياضية.

في الوصف الفيزيائي الرياضي لانتقال الحرارة والكتلة في جهاز التعافي الذي تم فحصه ، تم تفضيل نموذج النقل أحادي البعد (نموذج ε-NTU). في هذه الحالة ، يعتبر تدفق الهواء في قنوات التعبئة بمثابة تدفق سائل بسرعة ثابتة ودرجة حرارة وإمكانية نقل الكتلة عبر المقطع العرضي الخاص به ، وهو ما يساوي متوسط \u200b\u200bقيم الكتلة. من أجل زيادة كفاءة استخدام الحرارة في المبادلات الحرارية الحديثة ، يتم استخدام التضليع لسطح التغليف.

يؤثر نوع وموقع الأضلاع بشكل كبير على طبيعة عمليات نقل الحرارة والكتلة. يؤدي التغيير في درجة الحرارة على طول ارتفاع الضلع إلى تنفيذ متغيرات مختلفة من عمليات نقل الحرارة والكتلة (الشكل 5) في قنوات هواء العادم ، مما يعقد بشكل كبير النمذجة الرياضية وخوارزمية حل نظام المعادلات التفاضلية.

يتم تنفيذ معادلات النموذج الرياضي لعمليات نقل الحرارة والكتلة في مبادل حراري متقاطع التدفق في نظام إحداثيات متعامد مع المحورين ОX و ОY موجهين بالتوازي مع تدفقات الهواء البارد والدافئ ، على التوالي ، والمحاور Z1 و Z2 ، عموديًا على سطح ألواح التعبئة في قنوات هواء الإمداد والعادم (الشكل 6). ) على التوالي.

وفقًا لافتراضات نموذج ε-NTU هذا ، يتم وصف انتقال الحرارة والكتلة في المبادل الحراري الذي تم فحصه بواسطة المعادلات التفاضلية لموازنات الحرارة والمواد المجمعة لتفاعل تدفقات الهواء والتعبئة مع مراعاة حرارة انتقال الطور والمقاومة الحرارية لطبقة الصقيع الناتجة. للحصول على حل لا لبس فيه ، يتم استكمال نظام المعادلات التفاضلية بشروط حدية تحدد قيم معلمات وسائط التبادل عند مدخلات القنوات المقابلة لجهاز التعافي.

لا يمكن حل المشكلة غير الخطية المصاغة تحليليًا ، لذلك تم تنفيذ تكامل نظام المعادلات التفاضلية بالطرق العددية. جعلت كمية كبيرة من التجارب العددية التي أجريت على نموذج ε-NTU من الممكن الحصول على مجموعة بيانات تم استخدامها لتحليل خصائص العملية وتحديد أنماطها العامة.

وفقًا لمهام دراسة تشغيل المبادل الحراري ، تم اختيار الأوضاع المدروسة ونطاقات التباين في معلمات تدفقات التبادل بحيث تمت محاكاة العمليات الحقيقية للحرارة ونقل الكتلة في الفوهة بشكل كامل عند القيم السالبة لدرجة حرارة الهواء الخارجي ، وكذلك ظروف التدفق الأكثر خطورة من وجهة نظر تشغيل أوضاع تشغيل معدات استرداد الحرارة ...

يظهر في الشكل. 7-9 نتائج حساب أوضاع تشغيل الجهاز الذي تم فحصه ، وخصائص الظروف المناخية مع انخفاض درجة حرارة التصميم للهواء الخارجي في فترة الشتاء من العام ، تجعل من الممكن الحكم على الاحتمال النوعي المتوقع لتشكيل ثلاث مناطق من الحرارة النشطة وانتقال الكتلة في قنوات هواء العادم (الشكل 6) ، تختلف في الطبيعة العمليات التي تحدث فيها.

يتيح تحليل عمليات نقل الحرارة والكتلة التي تحدث في هذه المناطق إمكانية تقييم الطرق الممكنة لتحقيق الالتقاط الفعال لحرارة هواء التهوية الذي تمت إزالته وتقليل مخاطر تكوين الصقيع في قنوات عبوة المبادل الحراري على أساس الاستخدام الرشيد لحرارة انتقال المرحلة. بناءً على التحليل ، تم تحديد درجات الحرارة الحدودية للهواء الخارجي (الجدول 2) ، والتي لوحظ أدناه تكوين الصقيع في مجاري هواء العادم.

الاستنتاجات

تم تقديم تحليل لمختلف المخططات لاستخدام حرارة انبعاثات التهوية. تمت الإشارة إلى مزايا وعيوب المخططات المدروسة (الحالية) لاستخدام حرارة هواء العادم في تركيبات التهوية وتكييف الهواء. بناءً على التحليل الذي تم إجراؤه ، يُقترح مخطط مع جهاز استرداد تدفق متقاطع:

• على أساس نموذج رياضي ، تم تطوير خوارزمية وبرنامج كمبيوتر لحساب المعلمات الرئيسية لعمليات نقل الحرارة والكتلة في المبادل الحراري الذي تم فحصه ؛
• تم تحديد إمكانية تكوين مناطق مختلفة من تكثيف الرطوبة في قنوات عبوة مبادل الحرارة الضائع ، حيث تتغير طبيعة عمليات نقل الحرارة والكتلة بشكل كبير ؛
• يتيح تحليل الانتظام التي تم الحصول عليها إمكانية إنشاء أوضاع تشغيل عقلانية للأجهزة التي تم فحصها ومناطق استخدامها الرشيد لمختلف الظروف المناخية للأراضي الروسية.

الرموز والمؤشرات

عنوان تفسيري: ح الضلع - ارتفاع الضلع ، م ؛ ل الضلع - طول الضلع ، م ؛ ر - درجة الحرارة ، درجة مئوية ؛ د - محتوى الرطوبة في الهواء ، كجم / كجم ؛ ϕ - رطوبة الهواء النسبية ،٪ ؛ δ الضلع - سمك الضلع ، م ؛ δin هو سمك طبقة الصقيع ، م.

المؤشرات: 1 - الهواء الخارجي 2 - إزالة الهواء ه - عند مدخل قنوات الفوهة ؛ p eb - حافة في - الصقيع ، o - عند مخرج قنوات الفوهة ؛ نقطة الندى حالة التشبع ث - جدار القناة.

في هذه المقالة ، نقترح النظر في مثال على استخدام المبادلات الحرارية الحديثة (أجهزة التعافي) في وحدات التهوية ، ولا سيما الوحدات الدوارة.

أ) دوار التكثيف - يستخدم بشكل أساسي حرارة معقولة. يحدث نقل الرطوبة عندما يتم تبريد الهواء المستخرج بواسطة الدوار إلى درجة حرارة أقل من نقطة الندى.
ب) دوار المحتوى الحراري - يحتوي على طلاء رقائق استرطابي يعزز نقل الرطوبة. بهذه الطريقة يتم استعادة الحرارة الكلية.
ضع في اعتبارك نظام تهوية يعمل فيه كلا النوعين من المبادلات الحرارية (جهاز التعافي).

لنفترض أن الهدف من الحساب هو مجموعة من الغرف في مبنى معين ، على سبيل المثال ، في سوتشي أو باكو ، سنحسب فقط الفترة الدافئة:

معلمات الهواء الخارجي:
درجة حرارة الهواء الخارجي خلال الفترة الدافئة ، مع أمان من 0.98 - 32 درجة مئوية ؛
المحتوى الحراري للهواء الخارجي في الموسم الدافئ - 69 كيلو جول / كجم ؛
معلمات الهواء الداخلي:
درجة حرارة الهواء الداخلي - 21 درجة مئوية ؛
الرطوبة النسبية للهواء الداخلي - 40-60٪.

استهلاك الهواء المطلوب لاستيعاب المواد الضارة في هذه المجموعة من المباني هو 35000 متر مكعب / ساعة. حزمة معالجة الغرفة 6800 كيلو جول / كجم.
مخطط توزيع الهواء في الغرف - موزعات الهواء منخفضة السرعة "من أسفل إلى أعلى". في هذا الصدد (لن نطبق الحساب ، نظرًا لأنه حجم ويتجاوز نطاق المقالة ، فلدينا كل ما نحتاجه) ، تكون معلمات العرض والهواء العادم كما يلي:

1. العرض:
درجة الحرارة - 20 درجة مئوية ؛
الرطوبة النسبية - 42٪.
2. قابل للإزالة:
درجة الحرارة - 25 درجة مئوية ؛
الرطوبة النسبية - 37٪

دعونا نبني العملية على مخطط I-d (الشكل 1).
أولاً ، نحدد نقطة بمعلمات الهواء الداخلي (B) ، ثم نرسم حزمة العملية من خلالها (لاحظ أنه بالنسبة لتصميم المخططات ، فإن النقطة الأولية للحزمة هي المعلمات t \u003d 0 ° C ، d \u003d 0 g / kg ، ويتم الإشارة إلى الاتجاه بالقيمة المحسوبة (6800 كج / كغ) المشار إليها على الحافة ، ثم يتم نقل الحزمة الناتجة إلى معاملات الهواء الداخلي ، مع الحفاظ على زاوية الميل).
الآن ، بمعرفة درجات حرارة إمداد الهواء واستخراجه ، نحدد نقاطها ، ونجد تقاطعات متساوي الحرارة مع حزمة العملية ، على التوالي. نقوم ببناء العملية من العكس ، من أجل الحصول على المعلمات المحددة لتزويد الهواء ، نقوم بتخفيض المقطع - التسخين - على طول خط محتوى الرطوبة الثابت إلى منحنى الرطوبة النسبية φ \u003d 95٪ (الجزء P-P1)
نختار دوار التكثيف الذي يستخدم حرارة الهواء المزال لتسخين P-P1. نحصل على كفاءة (محسوبة بدرجة الحرارة) للعضو الدوار بنسبة 78٪ ونحسب درجة حرارة هواء العادم U1. الآن ، دعونا نختار دوار المحتوى الحراري الذي يعمل على تبريد الهواء الخارجي (H) بواسطة المعلمات التي تم الحصول عليها U1.
نحصل على الكفاءة (المحسوبة بالمحتوى الحراري) بنسبة 81٪ ، ومعلمات الهواء المعالج عند التدفق الداخل H1 ، وعند العادم U2. بمعرفة المعلمات H1 و P1 ، يمكنك اختيار مبرد هواء بسعة 332.500 وات.

دعنا نصور وحدة التهوية بشكل تخطيطي مع أجهزة التعافي (الشكل 2).

الآن ، للمقارنة ، سنختار نظامًا آخر ، لنفس المعلمات ، ولكن بتكوين مختلف ، أي: سنقوم بتثبيت دوار تكثيف واحد.

الآن (الشكل 3) يتم تسخين P-P1 بواسطة سخان هواء كهربائي ، وسيوفر دوار التكثيف ما يلي: الكفاءة حوالي 83 ٪ ، ودرجة حرارة هواء الإمداد المعالج (H1) هي 26 درجة مئوية. دعنا نختار مبرد هواء للطاقة المطلوبة 478340 وات.

وتجدر الإشارة إلى أن النظام 1 يتطلب طاقة أقل للتبريد ، وبالإضافة إلى ذلك ، لا توجد تكاليف إضافية لناقل الطاقة (في هذه الحالة ، التيار المتردد) مطلوبة لتسخين الهواء الثاني. لنقم بعمل جدول مقارنة:

كي تختصر

نرى بوضوح الاختلافات في تشغيل دوارات التكثيف والمحتوى الحراري ، وفورات الطاقة المرتبطة بذلك. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن مبدأ النظام 1 يمكن تنظيمه فقط للمدن الجنوبية الساخنة ، منذ ذلك الحين مع استعادة الحرارة خلال فترة البرودة ، لا تختلف قيم دوار المحتوى الحراري كثيرًا عن قيم تيار التكثيف.

إنتاج وحدات التهوية بأجهزة التعافي الدوارة

لقد نجحت شركة Airkat Klimatekhnik في تطوير وتصميم وتصنيع وتركيب وحدات مناولة الهواء مع أجهزة استرداد دوارة لسنوات عديدة. نقدم حلولاً تقنية حديثة وغير قياسية تعمل حتى في ظل خوارزمية التشغيل الأكثر تعقيدًا والظروف القاسية.

من أجل الحصول على عرض لنظام تهوية أو تكييف هواء ، ما عليك سوى الاتصال بأي من

الغرض الرئيسي من تهوية العادم هو إزالة هواء العادم من الغرفة المأهولة. تعمل تهوية العادم ، كقاعدة عامة ، جنبًا إلى جنب مع تهوية الإمداد ، والتي بدورها مسؤولة عن توفير الهواء النظيف.

من أجل أن تتمتع الغرفة بمناخ محلي مناسب وصحي ، من الضروري وضع مشروع مختص لنظام تبادل الهواء ، وإجراء الحسابات المناسبة وتركيب الوحدات اللازمة وفقًا لجميع القواعد. عند التخطيط ، عليك أن تتذكر أن حالة المبنى بأكمله وصحة الأشخاص فيه تعتمد عليه.

تؤدي أدنى الأخطاء إلى حقيقة أن التهوية تتوقف عن التعامل مع وظيفتها حسب الحاجة ، وتظهر الفطريات في الغرف ، وتتلف مواد الديكور والبناء ، ويبدأ الناس في المرض. لذلك ، لا ينبغي التقليل من أهمية حساب التهوية بشكل صحيح.

المعالم الرئيسية لتهوية العادم

اعتمادًا على الوظائف التي يؤديها نظام التهوية ، يتم عادةً تقسيم التركيبات الحالية إلى:

1. العادم. مطلوب لسحب هواء العادم وإزالته من الغرفة.
2. العرض الجوي. توفير هواء نقي ونقي من الخارج.
3. العرض والعادم. في الوقت نفسه ، يتم إزالة الهواء القديم المتعفن وإمداد الغرفة بهواء جديد.

تستخدم وحدات مناولة الهواء بشكل أساسي في التصنيع والمكاتب والمستودعات وغيرها من المباني المماثلة. عيب تهوية العادم هو أنه بدون الجهاز المتزامن لنظام الإمداد ، فإنه سيعمل بشكل سيء للغاية.

إذا تم سحب المزيد من الهواء من الغرفة أكثر مما يأتي ، فستتشكل المسودات. لذلك ، فإن نظام العرض والعادم هو الأكثر كفاءة. يوفر أكثر الظروف راحة في كل من المباني السكنية والمباني الصناعية وأماكن العمل.

تم تجهيز الأنظمة الحديثة بأجهزة إضافية متنوعة تعمل على تنقية الهواء وتسخينه أو تبريده وترطيبه وتوزيعه بالتساوي في جميع أنحاء المبنى. تتم إزالة الهواء القديم من خلال الغطاء دون أي صعوبة.

قبل الشروع في ترتيب نظام التهوية ، من الضروري التعامل بجدية مع عملية حسابه. يهدف الحساب المباشر للتهوية إلى تحديد المعلمات الرئيسية للمكونات الرئيسية للنظام. فقط من خلال تحديد أنسب الخصائص ، يمكنك إجراء مثل هذه التهوية ، والتي ستؤدي بالكامل جميع المهام الموكلة إليها.

في سياق حساب التهوية ، يتم تحديد هذه المعلمات على النحو التالي:

1. استهلاك.
2. ضغط التشغيل.
3. قوة السخان.
4. منطقة المقطع العرضي لمجاري الهواء.

إذا رغبت في ذلك ، يمكنك أيضًا حساب استهلاك الطاقة لتشغيل النظام وصيانته.

العودة إلى جدول المحتويات

إرشادات خطوة بخطوة لتحديد أداء النظام

يبدأ حساب التهوية بتحديد المعلمة الرئيسية - الأداء. وحدة أبعاد سعة التهوية - m³ / h. لكي يتم تنفيذ حساب تدفق الهواء بشكل صحيح ، تحتاج إلى معرفة المعلومات التالية:

1. ارتفاع المبنى ومساحته.
2. الغرض الرئيسي من كل غرفة.
3. متوسط \u200b\u200bعدد الأشخاص الموجودين في الغرفة في نفس الوقت.

لإجراء الحساب ، تحتاج إلى الأجهزة التالية:

1. شريط قياس.
2. ورق كتابة وقلم رصاص.
3. آلة حاسبة للحسابات.

لإجراء الحساب ، تحتاج إلى معرفة معلمة مثل معدل تبادل الهواء لكل وحدة زمنية. يتم تعيين هذه القيمة بواسطة SNiP وفقًا لنوع الغرفة. بالنسبة للمباني السكنية والصناعية والإدارية ، ستختلف المعلمة. تحتاج أيضًا إلى مراعاة نقاط مثل عدد أجهزة التدفئة وقوتها ومتوسط \u200b\u200bعدد الأشخاص.

بالنسبة للمباني السكنية ، فإن معدل تبادل الهواء المستخدم في عملية الحساب هو 1. عند حساب التهوية للمباني الإدارية ، استخدم قيمة تبادل الهواء تساوي 2-3 - اعتمادًا على ظروف معينة. يشير تعدد تبادل الهواء بشكل مباشر إلى أنه ، على سبيل المثال ، في غرفة منزلية ، سيتم تجديد الهواء بالكامل مرة واحدة كل ساعة ، وهو أكثر من كافٍ في معظم الحالات.

يتطلب حساب الأداء بيانات مثل مقدار تبادل الهواء في التردد وعدد الأشخاص. سيكون من الضروري أخذ أعلى قيمة ، والبدء منها بالفعل ، حدد سعة تهوية العادم المناسبة. يتم حساب معدل تبادل الهواء باستخدام معادلة بسيطة. يكفي ضرب مساحة الغرفة بارتفاع السقف وقيمة التعدد (1 للأسرة ، 2 للإداري ، إلخ).

لحساب تبادل الهواء من خلال عدد الأشخاص ، يتم ضرب كمية الهواء التي يستهلكها شخص واحد في عدد الأشخاص في الغرفة. بالنسبة لحجم الهواء المستهلك ، في المتوسط \u200b\u200b، مع الحد الأدنى من النشاط البدني ، يستهلك شخص واحد 20 متر مكعب / ساعة ، مع متوسط \u200b\u200bالنشاط يرتفع هذا الرقم إلى 40 متر مكعب / ساعة ، ومع النشاط العالي يكون بالفعل 60 متر مكعب / ساعة.

لتوضيح الأمر ، يمكنك إعطاء مثال لحساب غرفة نوم عادية بمساحة 14 مترًا مربعًا. غرفة النوم تتسع لشخصين. يبلغ ارتفاع السقف 2.5 متر ، وهي شروط قياسية تمامًا لشقة مدينة بسيطة. في الحالة الأولى ، سيظهر الحساب أن التبادل الجوي يساوي 14x2.5x1 \u003d 35 متر مكعب / ساعة. عند إجراء الحساب وفقًا للمخطط الثاني ، سترى أنه يساوي بالفعل 2 × 20 \u003d 40 متر مكعب / ساعة. من الضروري ، كما لوحظ بالفعل ، أن تأخذ قيمة أكبر. لذلك ، في هذا المثال تحديدًا ، سيتم إجراء الحساب من خلال عدد الأشخاص.

يتم حساب استهلاك الأكسجين لجميع الغرف الأخرى باستخدام نفس الصيغ. في النهاية ، يبقى جمع كل القيم والحصول على الأداء العام واختيار معدات التهوية بناءً على هذه البيانات.

القيم القياسية لأداء أنظمة التهوية هي:

1. من 100 إلى 500 متر مكعب / ساعة للشقق السكنية التقليدية.
2. من 1000 إلى 2000 متر مكعب / ساعة للمنازل الخاصة.
3. من 1000 إلى 10000 متر مكعب / ساعة للمباني الصناعية.

العودة إلى جدول المحتويات

تحديد قوة سخان الهواء

لكي يتم حساب نظام التهوية وفقًا لجميع القواعد ، من الضروري مراعاة سعة سخان الهواء. يتم ذلك في حالة تنظيم الإمداد جنبًا إلى جنب مع تهوية العادم. يتم تركيب سخان هواء بحيث يتم تسخين الهواء القادم من الشارع ويدخل الغرفة دافئة بالفعل. ذات صلة في الطقس البارد.

يتم تحديد حساب سعة سخان الهواء مع الأخذ بعين الاعتبار قيم مثل معدل تدفق الهواء ودرجة حرارة المخرج المطلوبة ودرجة الحرارة الدنيا للهواء الداخل. تمت الموافقة على القيمتين الأخيرتين في SNiP. وفقًا لهذه الوثيقة المعيارية ، يجب ألا تقل درجة حرارة الهواء عند مخرج السخان عن 18 درجة. يجب تحديد الحد الأدنى لدرجة الحرارة الخارجية وفقًا لمنطقة الإقامة.

يتم تضمين منظمات الأداء في أنظمة التهوية الحديثة. تم تصميم هذه الأجهزة خصيصًا لتقليل سرعة دوران الهواء. في الطقس البارد ، سيؤدي ذلك إلى تقليل كمية الطاقة التي يستهلكها سخان الهواء.

لتحديد درجة الحرارة التي يمكن للجهاز تسخين الهواء عندها ، يتم استخدام صيغة بسيطة. وفقًا لذلك ، يجب أن تأخذ قيمة طاقة الوحدة ، وتقسيمها على معدل تدفق الهواء ، ثم تضرب القيمة الناتجة في 2.98.

على سبيل المثال ، إذا كان استهلاك الهواء في المنشأة 200 متر مكعب / ساعة ، وكان السخان بقوة 3 كيلو واط ، فعند استبدال هذه القيم في الصيغة أعلاه ، سوف تحصل على أن الجهاز سوف يسخن الهواء بحد أقصى 44 درجة. بمعنى ، إذا كانت درجة الحرارة في فصل الشتاء -20 درجة في الخارج ، فسيكون سخان الهواء المحدد قادرًا على تسخين الأكسجين حتى 44-20 \u003d 24 درجة.

العودة إلى جدول المحتويات

ضغط العمل والمقطع العرضي للقناة

يتضمن حساب التهوية التحديد الإلزامي للمعلمات مثل ضغط التشغيل والمقطع العرضي للقناة. يتضمن النظام الفعال والكامل موزعات الهواء ومجاري الهواء والتجهيزات. عند تحديد ضغط العمل ، يجب مراعاة المؤشرات التالية:

1. شكل أنابيب التهوية والمقطع العرضي لها.
2. معلمات المروحة.
3. عدد الانتقالات.

يمكن حساب القطر المناسب باستخدام العلاقات التالية:

1. بالنسبة لمبنى سكني بمساحة متر واحد ، يكفي وجود أنبوب بمساحة مقطع عرضي 5.4 سم².
2. للجراجات الخاصة - أنبوب مع مقطع عرضي 17.6 سم² لكل 1 متر مربع من المساحة.

ترتبط معلمة مثل سرعة تدفق الهواء ارتباطًا مباشرًا بقسم الأنبوب: في معظم الحالات ، يتم تحديد السرعة في نطاق 2.4-4.2 م / ث.

وبالتالي ، عند حساب التهوية ، سواء كانت نظام عادم أو إمداد أو إمداد وعادم ، يجب مراعاة عدد من المعلمات المهمة. تعتمد فعالية النظام بأكمله على صحة هذه المرحلة ، لذا كن حذرًا وصبورًا. إذا رغبت في ذلك ، يمكنك أيضًا تحديد استهلاك الطاقة لتشغيل النظام المرتب.

الجزء 1. أجهزة استرداد الحرارة

استرداد الحرارة من غازات المداخن
أفران تكنولوجية.

تعد الأفران التكنولوجية أكبر مستهلك للطاقة في المصافي ومصانع البتروكيماويات والمعادن والعديد من الصناعات الأخرى. في المصفاة ، يتم حرق 3-4٪ من إجمالي النفط المعالج فيها.

عادة ما يكون متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة غازات المداخن الخارجة من الفرن أكثر من 400 درجة مئوية. كمية الحرارة المنقولة مع غازات المداخن هي 25-30٪ من إجمالي الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود. لذلك ، فإن استخدام حرارة غازات مداخن العادم في الأفران التكنولوجية يصبح في غاية الأهمية.

عند درجة حرارة غاز المداخن فوق 500 درجة مئوية ، يجب استخدام غلايات تسخين النفايات - KU.

عند درجة حرارة غاز المداخن أقل من 500 درجة مئوية ، يوصى باستخدام سخانات الهواء - VP.

يتم تحقيق أكبر تأثير اقتصادي في وجود مصنع مكون من وحدتين ، يتكون من CU و VP (في CU ، يتم تبريد الغازات إلى 400 درجة مئوية وتدخل إلى سخان الهواء لمزيد من التبريد) - غالبًا ما تستخدم في مصانع البتروكيماويات عند درجة حرارة عالية من غازات المداخن.

مراجل تسخين النفايات.

في يستخدم KU حرارة غازات المداخن للحصول على بخار الماء. يتم زيادة كفاءة الفرن بنسبة 10-15.

يمكن دمج غلايات تسخين النفايات في غرفة الحمل الحراري للفرن ، أو عن بُعد.

تنقسم غلايات تسخين النفايات عن بعد إلى نوعين:

1) غلايات أنابيب الغاز ؛

2) غلايات من نوع الحمل الحراري.

يتم اختيار النوع المطلوب اعتمادًا على الضغط المطلوب للبخار المنتج. تُستخدم الأولى لتوليد البخار عند ضغط منخفض نسبيًا - 14 - 16 ضغط جوي ، والأخير - لتوليد بخار بضغط يصل إلى 40 ضغط جوي. (ومع ذلك ، فهي مصممة لدرجة حرارة غاز مداخن أولية تبلغ حوالي 850 درجة مئوية).

يجب اختيار ضغط البخار المتولد مع الأخذ في الاعتبار ما إذا كان كل البخار يستهلك من قبل المحطة نفسها أو ما إذا كان هناك فائض يجب تصريفه في الشبكة الواسعة للمحطة. في الحالة الأخيرة ، يجب أخذ ضغط البخار في أسطوانة الغلاية وفقًا لضغط البخار في الشبكة على مستوى المصنع من أجل تفريغ البخار الزائد في الشبكة وتجنب الاختناق غير الاقتصادي عند إخراجها إلى شبكة الضغط المنخفض.

تشبه غلايات الحرارة المهدرة لأنابيب الغاز من الناحية الهيكلية المبادلات الحرارية للأنابيب في الأنبوب. يتم تمرير غازات المداخن عبر الأنبوب الداخلي ويتولد بخار الماء في جانب الغلاف. توجد العديد من هذه الأجهزة بالتوازي.

تتميز غلايات تسخين النفايات من نوع الحمل الحراري بتصميم أكثر تعقيدًا. يظهر الرسم التخطيطي لتشغيل KU من هذا النوع في الشكل. 5.4.

إنه يستخدم الدوران الطبيعي للمياه ويقدم التكوين الأكثر اكتمالا لوحدة الغلاية مع الموفر والتسخين الفائق.

رسم تخطيطي لعملية غلاية حرارة النفايات

نوع الحزمة الحمل

تدخل المياه المعالجة كيميائياً (CWW) إلى عمود نزع الهواء لإزالة الغازات المذابة فيه (بشكل أساسي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون). يتدفق الماء إلى أسفل الألواح ، ويتم تمرير كمية صغيرة من بخار الماء في اتجاه معاكس باتجاهها. يتم تسخين الماء بالبخار إلى 97-99 درجة مئوية وبسبب انخفاض قابلية ذوبان الغازات مع زيادة درجة الحرارة ، يتم إطلاق معظمها وتصريفها من الجزء العلوي من جهاز نزع الهواء إلى الغلاف الجوي. يتكثف البخار الذي يعطي الماء حرارته. يتم أخذ الماء المنزوع من قاع العمود بواسطة مضخة ويتم حقن الضغط المطلوب. يتم تمرير الماء من خلال ملف اقتصادي ، حيث يتم تسخينه إلى درجة غليان الماء تقريبًا عند ضغط معين ، ويدخل إلى الأسطوانة (فاصل البخار). الماء في فاصل البخار له درجة حرارة مساوية لدرجة غليان الماء عند ضغط معين. من خلال ملفات توليد البخار ، يدور الماء بسبب اختلاف الكثافة (الدوران الطبيعي). في هذه الملفات ، يتبخر جزء من الماء ويعود خليط البخار والسائل إلى الأسطوانة. يتم فصل البخار المشبع عن الطور السائل ويتم تفريغه من أعلى الأسطوانة إلى ملف التسخين الفائق. في السخان الفائق ، يتم تسخين البخار المشبع لدرجة الحرارة المطلوبة ويتم تفريغه للمستهلك. يستخدم بعض البخار الناتج لنزع الهواء من مياه التغذية.

تعتمد موثوقية وكفاءة عملية WHB إلى حد كبير على التنظيم الصحيح لنظام المياه. في حالة التشغيل غير السليم ، يتشكل المقياس بشكل مكثف ، ويحدث تآكل لأسطح التسخين ، ويحدث تلوث بالبخار.

الترسبات الكلسية عبارة عن رواسب كثيفة تتشكل عند تسخين الماء وتبخره. يحتوي الماء على هيدروكربونات وكبريتات وأملاح أخرى من الكالسيوم والمغنيسيوم (أملاح الصلابة) ، والتي عند تسخينها تتحول إلى بيكربونات وترسب. المقياس ، الذي يحتوي على عدة أوامر أقل من الموصلية الحرارية من المعدن ، يؤدي إلى انخفاض في معامل انتقال الحرارة. نتيجة لذلك ، تتناقص قوة تدفق الحرارة عبر سطح التبادل الحراري ، وبطبيعة الحال ، تقل كفاءة عملية CH (تقل كمية البخار المتولد). تزداد درجة حرارة غازات المداخن المنبعثة من WHB. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تسخين الملفات بشكل زائد وتلف بسبب انخفاض قدرة تحمل الفولاذ.

لمنع تكوين القشور ، يتم استخدام المياه المعالجة كيميائياً مبدئياً كمياه تغذية (يمكنك أخذها إلى TPP). بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطهير النظام بشكل مستمر ودوري (إزالة جزء من الماء). يمنع التطهير زيادة تركيز الأملاح في النظام (يتبخر الماء باستمرار ، لكن الأملاح الموجودة فيه لا تزداد ، وبالتالي يزيد تركيز الأملاح). عادة ما يكون تفريغ الغلاية المستمر من 3 إلى 5 ٪ ويعتمد على جودة مياه التغذية (يجب ألا تتجاوز 10 ٪ ، حيث يرتبط التفريغ بفقدان الحرارة). عند تشغيل KU عالي الضغط مع دوران الماء القسري ، يتم استخدام الفوسفات داخل الغلاية بالإضافة إلى ذلك. في هذه الحالة ، فإن كاتيونات الكالسيوم والمغنيسيوم ، والتي تعد جزءًا من مقياس تشكيل الكبريتات ، ترتبط بأنيونات الفوسفات ، وتشكل مركبات ضعيفة الذوبان في الماء وترسب في سمك حجم ماء الغلاية على شكل حمأة يمكن إزالتها بسهولة أثناء النفخ.

يذوب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في مياه التغذية الجدران الداخلية للغلاية ، ويزداد معدل التآكل مع زيادة الضغط ودرجة الحرارة. يستخدم نزع الهواء الحراري لإزالة الغازات من الماء. أيضًا ، مقياس الحماية من التآكل هو الحفاظ على هذه السرعة في الأنابيب ، حيث لا يمكن الاحتفاظ بفقاعات الهواء على سطحها (فوق 0.3 م / ث).

فيما يتعلق بزيادة المقاومة الهيدروليكية لمسار الغاز وانخفاض قوة السحب الطبيعية ، يصبح من الضروري تركيب عادم دخان (سحب اصطناعي). في هذه الحالة ، يجب ألا تزيد درجة حرارة غازات المداخن عن 250 درجة مئوية لتجنب تدمير هذا الجهاز. ولكن كلما انخفضت درجة حرارة غازات العادم ، زادت قوة عادم الدخان (يزيد استهلاك الكهرباء).

عادة لا تتجاوز فترة الاسترداد لجامعة الكويت سنة واحدة.

سخانات الهواء. يستخدم لتسخين الهواء المزود بالفرن لاحتراق الوقود. يسمح تسخين الهواء بتقليل استهلاك الوقود في الفرن (تزداد الكفاءة بنسبة 10-15٪).

يمكن أن تصل درجة حرارة الهواء بعد سخان الهواء إلى 300-350 درجة مئوية. يساعد هذا في تحسين عملية الاحتراق ، وزيادة اكتمال احتراق الوقود ، وهي ميزة مهمة للغاية عند استخدام وقود سائل عالي اللزوجة.

أيضًا ، تتمثل مزايا سخانات الهواء مقارنةً بـ KU في بساطة تصميمها ، وتشغيلها الآمن ، وعدم الحاجة إلى تركيب معدات إضافية (أجهزة نزع الهواء ، والمضخات ، والمبادلات الحرارية ، وما إلى ذلك). ومع ذلك ، فإن سخانات الهواء ذات النسبة الحالية لأسعار الوقود وبخار الماء تكون أقل اقتصادية من KU (سعر البخار مرتفع للغاية في بلدنا - 6 مرات أعلى لكل 1 جيجا جول). لذلك ، من الضروري اختيار طريقة للاستفادة من حرارة غازات المداخن بناءً على الموقف المحدد في منشأة أو مؤسسة معينة ، إلخ.

يتم استخدام سخانات الهواء من نوعين: 1) متعافي (انتقال الحرارة عبر الجدار) ؛ 2) متجدد (تخزين الحرارة).

الجزء 2. الاستفادة من الحرارة من انبعاثات التهوية

يتم استهلاك كمية كبيرة من الحرارة للتدفئة والتهوية للمباني والمنشآت الصناعية والمرافق. بالنسبة للصناعات الفردية (الصناعات الخفيفة بشكل أساسي) ، تصل هذه التكاليف إلى 70-80٪ أو أكثر من إجمالي الطلب على الطاقة الحرارية. لا تستخدم معظم المؤسسات والمنظمات حرارة الهواء الخارج من أنظمة التهوية وتكييف الهواء.

بشكل عام ، تستخدم التهوية على نطاق واسع. يتم بناء أنظمة التهوية في الشقق والمؤسسات العامة (المدارس والمستشفيات والنوادي الرياضية وحمامات السباحة والمطاعم) والمباني الصناعية وما إلى ذلك. يمكن استخدام أنواع مختلفة من أنظمة التهوية لأغراض مختلفة. عادة ، إذا كان حجم الهواء المراد استبداله في الغرفة لكل وحدة زمنية (م 3 / ساعة) صغيرًا ، إذن تهوية طبيعية... يتم تنفيذ هذه الأنظمة في كل شقة وفي معظم المؤسسات والمنظمات العامة. في هذه الحالة ، يتم استخدام ظاهرة الحمل الحراري - يخرج الهواء الساخن (ذو الكثافة المنخفضة) من خلال فتحات التهوية ويتم تصريفه في الغلاف الجوي ، وفي مكانه ، من خلال التسريبات في النوافذ والأبواب وما إلى ذلك ، يتم امتصاص الهواء البارد النقي (كثافة أعلى) من الشارع ... في هذه الحالة ، يكون فقدان الحرارة أمرًا لا مفر منه ، حيث يلزم تدفق سائل تبريد إضافي لتسخين الهواء البارد الذي يدخل الغرفة. لذلك ، فإن استخدام أحدث هياكل ومواد العزل الحراري أثناء البناء لا يمكن أن يقضي تمامًا على فقد الحرارة. في شققنا ، يرتبط 25 - 30٪ من فقد الحرارة بتشغيل التهوية ، وفي جميع الحالات الأخرى تكون هذه القيمة أعلى من ذلك بكثير.

أنظمة التهوية القسرية (الاصطناعية) تستخدم عندما يكون التبادل المكثف لكميات كبيرة من الهواء ضروريًا ، والذي يرتبط عادةً بمنع زيادة تركيز المواد الخطرة (ضارة ، سامة ، خطر الحريق والانفجار ، لها رائحة كريهة) في الغرفة. يتم تنفيذ التهوية القسرية في منشآت الإنتاج والمستودعات ومرافق تخزين المنتجات الزراعية ، إلخ.

يستخدم أنظمة التهوية القسرية ثلاثة أنواع:

نظام العرض يتكون من منفاخ ينفخ الهواء النقي إلى الغرفة ، وقناة لتزويد الهواء ونظام لتوزيع الهواء المنتظم في الغرفة. يتم بعد ذلك إخراج الهواء الزائد من خلال التسريبات في النوافذ والأبواب وما إلى ذلك.

نظام العادم يتكون من منفاخ يضخ الهواء من الغرفة إلى الغلاف الجوي ، وقناة عادم ونظام لإزالة الهواء بشكل موحد من حجم الغرفة. في هذه الحالة ، يتم امتصاص الهواء النقي إلى الغرفة من خلال العديد من التسريبات أو أنظمة الإمداد الخاصة.

أنظمة مجمعة هي أنظمة تهوية للتزويد والعادم. يتم استخدامها ، كقاعدة عامة ، عند الحاجة إلى تبادل مكثف للغاية للهواء في الغرف الكبيرة ؛ بينما يكون استهلاك الحرارة لتسخين الهواء النقي هو الحد الأقصى.

لا يسمح استخدام أنظمة التهوية الطبيعية والأنظمة المنفصلة لتهوية العادم والإمداد باستخدام حرارة هواء العادم لتسخين الهواء النقي الذي يدخل الغرفة. عند تشغيل الأنظمة المدمجة ، هناك إمكانية لاستعادة الحرارة من انبعاثات التهوية للتدفئة الجزئية لهواء الإمداد وتقليل استهلاك الطاقة الحرارية. اعتمادًا على الاختلاف بين درجات حرارة الهواء في الغرفة وخارجها ، يمكن تقليل استهلاك الحرارة لتسخين الهواء النقي بنسبة 40-60٪. يمكن إجراء التسخين في مبادلات حرارية متجددة واستعادة. الأولى هي الأفضل ، لأنها ذات أبعاد أصغر ، واستهلاك معدني ومقاومة هيدروليكية ، ولها كفاءة أكبر وعمر خدمة طويل (20-25 سنة).

يتم توجيه مجاري الهواء إلى المبادلات الحرارية ويتم نقل الحرارة مباشرة من الهواء إلى الهواء من خلال جدار فاصل أو وسادة تخزين. ولكن في بعض الحالات ، هناك حاجة إلى تباعد مجاري هواء الإمداد والعادم لمسافة كبيرة. في هذه الحالة ، يمكن تنفيذ مخطط التبادل الحراري مع ناقل حرارة دائري وسيط. يظهر في الشكل مثال على تشغيل مثل هذا النظام عند درجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية ودرجة الحرارة المحيطة من -20 درجة مئوية. 5.5

مخطط التبادل الحراري مع ناقل حرارة متداول وسيط:

1 - مجرى هواء العادم ؛ 2 - تزويد مجاري الهواء ؛ 3.4 - مضلع
لفائف أنبوبي 5- خطوط انابيب لتداول الحامل الحراري الوسيط
(كحامل حرارة وسيط في مثل هذه الأنظمة ، المحاليل المائية المركزة للأملاح - تستخدم المحاليل الملحية عادة) ؛ 6 - مضخة 7 - لفائف
تسخين إضافي للهواء النقي بالبخار أو الماء الساخن

ويعمل هذا النظام على النحو التالي. يتم إزالة الهواء الدافئ (+ 25 درجة مئوية) من الغرفة عبر أنبوب العادم 1 من خلال الغرفة التي يتم فيها تثبيت الملف الزعانف 3 ... يغسل الهواء السطح الخارجي للملف وينقل الحرارة إلى المبرد الوسيط البارد (المحلول الملحي) المتدفق داخل الملف. يبرد الهواء إلى درجة 0 درجة مئوية ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي ، ويتم تسخين المحلول الملحي إلى 15 درجة مئوية من خلال أنابيب الدوران 5 يدخل غرفة تسخين الهواء النقي على مجرى هواء الإمداد 2 ... هنا يقوم الناقل الحراري الوسيط بإطلاق الحرارة إلى الهواء النقي ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته من -20 درجة مئوية إلى +5 درجات مئوية. يتم تبريد الناقل الحراري الوسيط نفسه من + 15 درجة مئوية إلى - 10 درجة مئوية. يدخل المحلول الملحي المبرد إلى مدخل المضخة ويعود إلى النظام لإعادة تدويره.

يمكن إدخال هواء الإمداد النقي المسخن إلى +5 درجة مئوية على الفور في الغرفة وتسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة (+ 25 درجة مئوية) باستخدام مشعات التدفئة التقليدية ، أو يمكن تسخينه مباشرة في نظام التهوية. لهذا الغرض ، يتم تثبيت قسم إضافي على مجرى هواء الإمداد ، حيث يوجد الملف الزعانف. يتدفق المبرد الساخن (تسخين الماء أو بخار الماء) داخل الأنابيب ، ويغسل الهواء السطح الخارجي للملف ويسخن حتى + 25 درجة مئوية ، وبعد ذلك يتم توزيع الهواء النقي الدافئ في جميع أنحاء الغرفة.

استخدام هذه الطريقة له مزايا عديدة. أولاً ، نظرًا لسرعة الهواء العالية في قسم التسخين ، يزداد معامل نقل الحرارة بشكل كبير (عدة مرات) مقارنة بمشعات التدفئة التقليدية. هذا يؤدي إلى انخفاض كبير في إجمالي استهلاك المعدن لنظام التدفئة - انخفاض في تكاليف رأس المال. ثانياً ، الغرفة غير مزدحمة بمشعات التدفئة. ثالثًا ، يتم تحقيق توزيع متساوٍ لدرجات حرارة الهواء في حجم الغرفة. وعند استخدام مشعات التدفئة في الغرف الكبيرة ، من الصعب ضمان تسخين الهواء بشكل موحد. في المناطق المحلية ، يمكن أن تكون درجة حرارة الهواء أعلى أو أقل بكثير من المعتاد.

العيب الوحيد هو أن المقاومة الهيدروليكية لمسار الهواء واستهلاك الطاقة لمحرك منفاخ الإمداد يزدادان قليلاً. لكن المزايا مهمة وواضحة لدرجة أنه يمكن التوصية بالتسخين المسبق للهواء مباشرة في نظام التهوية في الغالبية العظمى من الحالات.

من أجل ضمان إمكانية استعادة الحرارة في حالة استخدام أنظمة تهوية الإمداد أو العادم بشكل منفصل ، من الضروري تنظيم عادم أو إمداد هواء مركزي ، على التوالي ، من خلال مجاري هواء مركبة خصيصًا. في هذه الحالة ، من الضروري القضاء على جميع التشققات والتسريبات من أجل استبعاد النفخ غير المنضبط أو تسرب الهواء.

يمكن استخدام أنظمة التبادل الحراري بين الهواء الخارج من الغرفة والهواء النقي ليس فقط لتسخين هواء الإمداد في موسم البرد ، ولكن أيضًا لتبريده في الصيف ، إذا كانت الغرفة (المكتب) مجهزة بمكيفات هواء. دائمًا ما يرتبط التبريد إلى درجات حرارة أقل من درجة الحرارة المحيطة بارتفاع تكاليف الطاقة (الكهرباء). لذلك ، من الممكن تقليل استهلاك الطاقة للحفاظ على درجة حرارة مريحة في الغرفة خلال الموسم الحار عن طريق التبريد المسبق للهواء النقي الذي تمت إزالته بواسطة الهواء البارد

VER الحرارية.

تشمل VER الحرارية الحرارة الفيزيائية للغازات العادمة من الغلايات والأفران الصناعية والمنتجات الرئيسية أو الوسيطة والنفايات الأخرى للإنتاج الرئيسي ، بالإضافة إلى حرارة أجسام العمل والبخار والماء الساخن المستهلك في الوحدات التكنولوجية والطاقة. تستخدم المبادلات الحرارية أو غلايات الحرارة المهدورة أو العوامل الحرارية للاستفادة من موارد الطاقة الحرارية. يمكن أن تمر استعادة الحرارة من تيارات عملية النفايات في المبادلات الحرارية عبر السطح الذي يفصل بينها أو من خلال الاتصال المباشر. يمكن أن يأتي RER الحراري في شكل تدفقات حرارة مركزة أو في شكل حرارة مشتتة في البيئة. في الصناعة ، تمثل التدفقات المركزة 41 ٪ والحرارة المشتتة - 59 ٪. تشمل التيارات المركزة الحرارة المهدرة من الأفران والغلايات ومياه الصرف من محطات المعالجة وقطاع الإسكان والمرافق. تنقسم أنظمة تخطيط موارد المؤسسات الحرارية إلى درجات حرارة عالية (مع درجة حرارة حاملة تزيد عن 500 درجة مئوية) ، ودرجة حرارة متوسطة (عند درجات حرارة من 150 إلى 500 درجة مئوية) ودرجة حرارة منخفضة (عند درجات حرارة أقل من 150 درجة مئوية). عند استخدام التركيبات والأنظمة والأجهزة منخفضة الطاقة ، فإن التدفقات الحرارية التي تمت إزالتها منها تكون صغيرة ومشتتة في الفضاء ، مما يجعل من الصعب استخدامها بسبب انخفاض الربحية.

في نظام تكييف الهواء ، يمكن استخدام حرارة هواء العادم من المبنى بطريقتين:

· تطبيق مخططات إعادة تدوير الهواء.

· تركيب المبادلات الحرارية.

تُستخدم الطريقة الأخيرة عادةً في أنظمة تكييف الهواء ذات التدفق المباشر. ومع ذلك ، لا يتم استبعاد استخدام المبادلات الحرارية في الدوائر مع إعادة تدوير الهواء.

يتم استخدام مجموعة متنوعة من المعدات في أنظمة التهوية وتكييف الهواء الحديثة: السخانات وأجهزة الترطيب وأنواع مختلفة من المرشحات والشبكات القابلة للتعديل وغير ذلك الكثير. كل هذا ضروري لتحقيق معايير الهواء المطلوبة ، والحفاظ على أو تهيئة ظروف مريحة للعمل في الداخل. كل هذه المعدات تتطلب الكثير من الطاقة للمحافظة عليها. أصبحت وحدات استرداد الحرارة حلاً فعالاً لتوفير الطاقة في أنظمة التهوية. مبدأ عملها الأساسي هو تسخين تدفق الهواء الذي يتم توفيره للغرفة باستخدام حرارة التدفق الخارج من الغرفة. عند استخدام مبادل حراري ، يلزم طاقة أقل للسخان لتسخين هواء الإمداد ، وبالتالي تقليل كمية الطاقة المطلوبة لتشغيله.

يمكن استعادة الحرارة في المباني المكيفة عن طريق استعادة الحرارة من انبعاثات التهوية. يعد استرداد الحرارة الضائعة لتسخين الهواء النقي (أو تبريد الهواء النقي القادم بهواء العادم بعد نظام تكييف الهواء في الصيف) أبسط أشكال الاستخدام. في الوقت نفسه ، يمكن ملاحظة أربعة أنواع من أنظمة الاستخدام ، والتي سبق ذكرها: المجددات الدوارة ؛ مبادلات حرارية مع ناقل حرارة وسيط ؛ مبادلات حرارية بسيطة للهواء ؛ المبادلات الحرارية الأنبوبية. يمكن لمُجدد التوليد الدوار في نظام تكييف الهواء أن يزيد درجة حرارة هواء الإمداد في الشتاء بمقدار 15 درجة مئوية ، وفي الصيف يمكن أن يقلل درجة حرارة هواء الإمداد بمقدار 4-8 درجات مئوية (6.3). كما هو الحال في أنظمة الاسترداد الأخرى ، باستثناء المبادل الحراري الوسيط ، يمكن أن يعمل المجدد الدوار فقط إذا كانت مجاري الشفط والعادم مجاورة لبعضهما البعض في مرحلة ما من النظام.

المبادل الحراري الوسيط أقل كفاءة من المجدد الدوار. في النظام المقدم ، يدور الماء من خلال ملفين للتبادل الحراري ، وبما أنه يتم استخدام مضخة ، يمكن وضع الملفين على مسافة ما من بعضهما البعض. يحتوي كل من المبادل الحراري والمجدد الدوار على أجزاء متحركة (يتم تشغيل المضخة والمحرك الكهربائي وهذا ما يميزهما عن المبادلات الحرارية الهوائية والأنبوبية. ومن عيوب المجدد أن التلوث يمكن أن يحدث في القنوات ويمكن أن تستقر الأوساخ على العجلة ، والتي ثم ينقلها إلى منفذ الشفط معظم العجلات في الوقت الحاضر لديها تطهير لتقليل التلوث إلى الحد الأدنى.

المبادل الحراري للهواء البسيط هو جهاز ثابت لتبادل الحرارة بين العادم وتدفقات الهواء الواردة ، ويمر عبره في تدفق تيار معاكس. يشبه هذا المبادل الحراري صندوقًا فولاذيًا مستطيلًا بنهايات مفتوحة ، مقسم إلى العديد من القنوات الضيقة من نوع الغرفة. يتدفق العادم والهواء النقي عبر القنوات المتناوبة ، ويتم نقل الحرارة من تيار هواء إلى آخر ببساطة عبر جدران القنوات. لا يوجد نقل للملوثات في المبادل الحراري ، وبما أن مساحة سطح كبيرة محاطة بمساحة مضغوطة ، يتم تحقيق كفاءة عالية نسبيًا. يمكن اعتبار المبادل الحراري المزود بأنبوب حراري بمثابة تطور منطقي لتصميم المبادل الحراري الموصوف أعلاه ، حيث يظل الهواءان المتدفقان إلى الغرف منفصلين تمامًا ، ومتصلين بحزمة من أنابيب الحرارة ذات الزعانف التي تنقل الحرارة من قناة إلى أخرى. على الرغم من أنه يمكن اعتبار جدار الأنبوب مقاومة حرارية إضافية ، إلا أن كفاءة نقل الحرارة داخل الأنبوب نفسه ، والتي تحدث فيها دورة التبخر والتكثيف ، كبيرة جدًا بحيث يمكن استرداد ما يصل إلى 70٪ من الحرارة المهدرة في هذه المبادلات الحرارية. إحدى المزايا الرئيسية لهذه المبادلات الحرارية على مبادل حراري وسيط ودوران هو موثوقيتها. سيؤدي فشل العديد من الأنابيب إلى تقليل كفاءة المبادل الحراري بشكل طفيف ، ولكنه لن يوقف نظام الاستخدام تمامًا.

مع كل حلول التصميم المتنوعة لمستخدمي الحرارة لموارد الطاقة الثانوية ، كل منها يحتوي على العناصر التالية:

· البيئة - مصدر للطاقة الحرارية.

· البيئة - مستهلك للطاقة الحرارية.

· مستقبل الحرارة - مبادل حراري يستقبل الحرارة من المصدر ؛

· مبادل حراري - مبادل حراري ينقل الطاقة الحرارية إلى المستهلك.

· مادة العمل التي تنقل الطاقة الحرارية من المصدر إلى المستهلك.

في المبادلات الحرارية المسترجعة والمتجددة من الهواء إلى الهواء (الهواء السائل) ، فإن مادة العمل هي وسائط التبادل الحراري نفسها.

أمثلة التطبيق.

1. تسخين الهواء في أنظمة تسخين الهواء.
تم تصميم السخانات للتسخين السريع للهواء باستخدام حامل حرارة الماء وتوزيعه المنتظم باستخدام مروحة وفتحات توجيه. يعد هذا حلاً جيدًا للورش الإنشائية والصناعية ، حيث لا يلزم التسخين السريع والحفاظ على درجة حرارة مريحة إلا خلال ساعات العمل (في نفس الوقت ، عادة ما تكون الأفران قيد التشغيل).

2. تسخين الماء في نظام تزويد الماء الساخن.
يسمح استخدام وحدات استرداد الحرارة بالتخفيف من فترات الذروة في استهلاك الطاقة ، نظرًا لأن الحد الأقصى لاستهلاك المياه يحدث في بداية التحول ونهايته.

3. تسخين المياه في نظام التدفئة.
نظام مغلق
المبرد يدور في حلقة مغلقة. وبالتالي ، لا يوجد خطر التلوث.
نظام مفتوح. يتم تسخين المبرد بالغاز الساخن ثم يبعث الحرارة للمستهلك.

4. تسخين هواء الاحتراق. يقلل من استهلاك الوقود بنسبة 10٪ - 15٪.

يُحسب أن الاحتياطي الرئيسي لاقتصاد الوقود أثناء تشغيل الشعلات للغلايات والأفران والمجففات هو الاستفادة من حرارة الغازات العادمة عن طريق تسخين وقود الاحتراق بالهواء. يعتبر استرداد الحرارة من غازات مداخن العادم ذات أهمية كبيرة في العمليات التكنولوجية ، حيث أن الحرارة المرتجعة إلى الفرن أو الغلاية في شكل هواء انفجار ساخن يمكن أن تقلل من استهلاك الغاز الطبيعي للوقود بنسبة تصل إلى 30٪.
5. تسخين الوقود المتجه للاحتراق باستخدام المبادلات الحرارية السائلة والسائلة. (مثال - زيت وقود التدفئة حتى 100 درجة مئوية - 120 درجة مئوية)

6. تسخين سائل العملية باستخدام المبادلات الحرارية للسائل السائل. (مثال على ذلك هو تسخين محلول كلفاني).

وبالتالي ، فإن المبادل الحراري هو:

حل مشكلة كفاءة الطاقة في الإنتاج ؛

تطبيع الوضع البيئي ؛

توفر الظروف المريحة في الإنتاج - التدفئة والمياه الساخنة في الغرف الإدارية والمرافق ؛

تقليل تكاليف الطاقة.

الصورة 1.

هيكل استهلاك الطاقة وإمكانية توفير الطاقة في المباني السكنية: 1 - فقدان حرارة النقل ؛ 2 - استهلاك الحرارة للتهوية ؛ 3 - استهلاك الحرارة لإمداد الماء الساخن ؛ 4 - توفير الطاقة

قائمة الأدب المستخدم.

1. Karadzhi V. G. ، Moskovko Y. G. بعض ميزات الاستخدام الفعال لمعدات التهوية والتدفئة. إدارة - M. ، 2004

2. Eremkin A.I. ، Byzeev V.V. اقتصاديات إمدادات الطاقة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. دار النشر لاتحاد جامعات البناء M.، 2008.

3. Skanavi A. V.، Makhov. L.M تدفئة. دار النشر ASV M. ، 2008