У Північній Європі та Скандинавії набули поширення системи вентиляції багатоповерхових житлових будівель з підігрівом припливного повітря за рахунок теплоти, що видаляється за допомогою теплоутилізаторів. Теплоутилізатори в системах вентиляції набули розвитку в 1970-і роки в період енергетичної кризи.

На сьогодні масове застосування знайшли теплоутилізатори: – рекуперативного типу на базі пластинчастих повітряно-повітряних теплообмінників (рис. 41); – регенеративні з теплообмінною насадкою, що обертається (рис. 42); – з проміжним теплоносієм з теплообмінниками «рідина-повітря» (рис. 43).

За своїм виконанням у багатоповерхових житлових будинках теплоутилізатори можуть бути центральними на всі будинки чи групу квартир та індивідуальними, поквартирними.

Мал. 42. Теплоутилізатор з обертовою теплообмінною насадкою

Мал. 41. Теплоутилізатор рекуперативного типу (утилізатор теплоти вентиляційного повітря)

При подібних масогабаритних показниках найбільшу енергетичну ефективність мають регенеративні теплоутилізатори (80-95%), далі йдуть рекуперативні (до 65%) і на останньому місці знаходяться теплоутилізатори з проміжним теплоносієм (45-55%).

За своїми конструктивними особливостями теплоутилізатори з проміжним теплоносієм мало придатні для індивідуальної поквартирної вентиляції, і тому на практиці їх використовують для центральних систем.

Мал. 43. Утилізатор теплоти вентиляційного повітря із проміжним теплоносієм: 1 – припливна вентустановка; 2 – витяжна вентустановка; 3 – теплообмінник; 4 – циркуляційний насос; 5 – фільтр; 6 – корпус утилізатора

Регенеративні теплоутилізатори мають істотний недолік - ймовірність змішування певної частини повітря, що видаляється з припливним в корпусі апарату, що, у свою чергу, може призвести до перенесення неприємних запахів і хвороботворних бактерій. Обсяг перетікаючого повітря в сучасних апаратах скорочено до часток відсотка, проте більшість фахівців рекомендують обмежити їх сферу застосування межами однієї квартири, котеджу або одного приміщення в громадських будівлях.

Рекуперативні теплоутилізатори, як правило, включають до свого складу два вентилятори (припливний та витяжний), пластинчастий теплообмінник, фільтри (рис. 41). У сучасних конструкціях в теплоутилізатор вбудовуються два водяні або електричні підігрівачі. Один служить захисту від заморожування витяжного тракту теплообмінника, другий - для догріву температури припливного повітря до заданого значення.

Ці системи, порівняно з традиційними, мають ряд переваг, до яких слід віднести істотну економію теплової енергії, що витрачається на підігрів вентиляційного повітря, - від 50 до 90% залежно від типу застосовуваного утилізатора; а також високий рівень повітряно-теплової комфортності, зумовлений аеродинамічною стійкістю вентиляційної системи та збалансованістю витрат припливного та повітря, що видаляється.

При встановленні рекуперативних теплоутилізаторів поквартирно з'являються: можливість гнучко регулювати повітряно-тепловий режим залежно від режиму експлуатації квартири, у тому числі з використанням рециркуляційного повітря; - Можливість захисту від міського, зовнішнього шуму (при використанні герметичних світлопрозорих огорож); – можливість очищення повітря припливу за допомогою високоефективних фільтрів.

Реалізація зазначених переваг пов'язана з вирішенням низки проблем: – необхідно передбачити відповідні об'ємно-планувальні рішення квартири та виділити місце для розміщення теплоутилізаторів та додаткового повітроводу; – слід передбачити захист від заморожування теплоутилізаторів за низьких температур зовнішнього повітря (-10 °С і нижче); – утилізатори повинні бути в малошумному виконанні та за необхідності обладнані додатковими шумоглушниками; – необхідно забезпечити кваліфіковане технічне обслуговування теплоутилізаторів (заміна чи чищення фільтрів, промивання теплообмінника).

Різні модифікації утилізаторів теплоти повітря, що видаляється, виробляють загалом більше 20 фірм. Крім того, виробництво енергозберігаючого обладнання розпочинається і на вітчизняних підприємствах.

Рівень звукової потужності наведений без мережі повітроводів, без глушників для відкрито розташованого утилізатора.

Широке застосування у житлових багатоповерхових будинках систем механічної вентиляції з утилізацією теплоти витяжного повітря стримується низкою факторів: – практично відсутнє матеріальне стимулювання енергозбереження у споживачів – власників квартир; - Інвестори-забудовники не зацікавлені в додаткових витратах на інженерне обладнання в будинках економ-і бізнес-класу, вважаючи, що якість вентиляції - другорядний показник у формуванні ринкової вартості житла; – «відлякує» необхідність технічного обслуговування механічної вентиляції; – населення недостатньо поінформовано про умови повітряно-теплового комфорту житла, його вплив на здоров'я та працездатність.

Разом з тим, намітилася позитивна тенденція подолання зазначених проблем, і в інвесторів, і у покупців квартир з'являється практичний інтерес у сучасних технічних рішеннях систем вентиляції.

Порівняємо ефективність традиційної вентиляції та нових технічних рішень стосовно житлових багатоповерхових будівель масової забудови.

Пропонується три варіанти організації вентиляції в житлових 17-поверхових будинках серії П-44 для умов Москви:
A. Вентиляція за типовим проектом (природна канальна витяжка з приміщень кухні, ванни та туалету та приплив за рахунок інфільтрації та від
кривання фрамуг вікон).
Б. Механічна витяжна, центральна система вентиляції із встановленням у квартирах припливних та витяжних клапанів постійної витрати повітря.
B. Механічна припливно-витяжна система вентиляції з утилізацією теплоти повітря, що видаляється в рекуперативних теплообмінниках.

Порівняння проводилося за трьома критеріями: - якість повітря; - Витрата теплової енергії в системах вентиляції; - Акустичний режим.

Для умов Москви за даними метеоспостережень було прийнято такі кліматичні умови.

У розрахунках прийнято такі значення опору теплопередачі: – стін - 3,2 м2 °С/Вт; - Вікон - 0,62 м2 ° С / Вт; - Покриттів - 4,04 м2 ° С / Вт.

Система опалення із традиційними конвекторами на параметри теплоносія 95/70 °С.

У кожному під'їзді на поверсі розташовані дві 2-кімнатні, одна 1-кімнатна та одна 3-кімнатна квартири. У кожній квартирі передбачена кухня з електроплитою, ванна кімната та туалет.

Витяжка виготовляється відповідно до нормативів: - з кухні - 60 м3/год; - З ванної кімнати - 25 м3/год; - З туалету - 25 м3/ч.

Для аналізу прийнято, що у варіанті А за рахунок провітрювання шляхом відкривання вікон фрамуг середньодобовий обсяг припливу відповідає обсягу витяжки з квартири.

Мал. 44. Рекуператор із встановленням догрівачів повітря в квартирах експериментального будинку: 1 – вентилятор повітря, що видаляється; 2 – вентилятор припливного повітря; 3 – пластинчастий теплообмінник; 4 – електричний нагрівач; 5 – підігрівач теплообмінника; 6 – фільтр для зовнішнього повітря (клас EU5); 7 – фільтр для повітря, що видаляється (клас EU5); 8 – датчик проти замерзання теплообмінника; 9, 10 - автоматичне скидання термозахисту; 11, 12 – ручне скидання термозахисту; 13 – датчик температури повітря припливу

У варіанті Б постійний повітрообмін забезпечується за рахунок роботи центрального витяжного вентилятора, мережею повітроводів, пов'язаного з кожною з квартир. Постійність повітрообміну забезпечується застосуванням припливних клапанів постійної витрати, встановлених у стулках вікон, та саморегулюючих витяжних клапанів на кухні, у ванній кімнаті та туалеті.

У варіанті В використовується механічна припливно-витяжна система вентиляції з утилізацією теплоти повітря, що видаляється для підігріву припливного в пластинчастому теплообміннику. При порівнянні також прийнято умову сталості повітрообміну.

За критерієм якості повітря варіант А істотно поступається варіантам Б і В. Провітрювання здійснюється періодично протягом довільно обраного жителями часу, тобто суб'єктивно і тому далеко не завжди ефективно. У зимовий період провітрювання пов'язане з необхідністю залишати жителями приміщення, що провітрюється. Спроби відрегулювати відкриття фрамуг для постійної вентиляції найчастіше призводять до нестабільності роботи вентиляції, виникнення протягів, температурного дискомфорту. При періодичному провітрюванні якість повітря після закриття кватирок погіршується, і більшу частину часу мешканці проводять у забрудненому повітряному середовищі (рис. 45).

Мал. 45. Зміна повітрообміну та концентрації шкідливих речовин при періодичному провітрюванні приміщень:
1 - повітрообмін;
2 – концентрація шкідливих речовин;
3 - нормативний рівень концентрації шкідливих речовин

Особливий режим вентиляції передбачається приміщення кухні. При приготуванні їжі в роботу включається надплитна парасолька, обладнана високопродуктивним багатошвидкісним вентилятором. Повітропродуктивність сучасних надплитних парасольок досягає 600-1000 м3/год, що у багато разів перевищує показник розрахункового повітрообміну в квартирі. Для видалення повітря від парасольок, як правило, передбачаються окремі повітроводи, не пов'язані з системою загальнообмінної витяжної вентиляції з кухні. Компенсаційна витрата припливного повітря забезпечується клапаном припливу в стіні, що відкривається в період роботи парасольки. Загальний висновок за порівнюваними варіантами можна зробити наступний: найбільшою ефективністю по повітряно-тепловому комфорту та економії теплової енергії має варіант з утилізацією теплоти витяжного повітря; для нормалізації акустичного режиму потрібні додаткові заходи для шумозахисту вентиляторної установки.

Постійно працююча вентиляція квартир з використанням припливних клапанів (варіант Б), вбудованих у стулки вікон або зовнішні стіни, за низьких температур зовнішнього повітря може призвести до теплового дискомфорту, пов'язаного з нерівномірним розподілом температури та швидкості руху повітря в приміщеннях. Незважаючи на те, що рекомендується розташовувати припливні клапани над або за опалювальними приладами, фахівці в Західній Європі обмежують ефективну сферу застосування таких систем вентиляції районами з температурою зовнішнього повітря не нижче -10 °С. Найбільший інтерес представляє варіант вентиляції, т. е. механічна припливно-витяжна вентиляція з утилізацією теплоти повітря, що видаляється в рекуперативних теплообмінниках. Саме за цією системою зроблено проектування та будівництво експериментальної системи.

Експериментальна будівля складається із чотирьох секцій; загальна кількість квартир – 264. Під будівлею розміщений гараж-стоянка на 94 автомобілі. На 1-му поверсі знаходяться допоміжні нежитлові приміщення, два верхні поверхи відведені під спортивно-оздоровчий центр. Житлові квартири розташовуються з 2-го по 16 поверх. У квартирах вільного планування від 60 до 200 м2 загальної площі передбачені, крім житлових приміщень, кухня, ванна кімната з санвузлом, пральна, гостьовий туалет, комори, засклені лоджії. Будівля збудована за індивідуальним проектом (архітектор П. П. Пахомов). Конструктивні рішення будівлі є монолітом з ефективним утеплювачем з цегляним облицюванням. Концепція енергозберігаючих рішень будівлі розроблена під керівництвом президента Асоціації інженерів з опалення, вентиляції, кондиціювання повітря, теплопостачання та будівельної теплофізики, професора Ю. А. Табунщикова, архітектурної майстерні «Архітектори-XXI століття», ВАТ «ЦНДІПРОМБУД», ТОВ « ».

Проектом передбачено комплексне рішення, в якому функціонально пов'язані енергозберігаючі архітектурно-планувальні рішення, ефективні огороджувальні конструкції та інженерні системи нового покоління.

Конструкції будівлі мають високий рівень теплозахисту. Так, опір теплопередачі стін становить 3,33 м2 °С/Вт, металопластикових вікон з двокамерними склопакетами - 0,61 м2*°С/Вт, верхніх покриттів - 4,78 м2 °С/Вт, лоджії засклені сонцезахисним тонованим склом.

Внутрішні параметри повітря холодного періоду прийняті такими: – житлові кімнати - 20 °З; - Кухня - 18 ° С; - ванна - 25 ° С; - Туалет - 18 °С.

У будівлі запроектовано горизонтальну поквартирну систему опалення з периметральним розведенням трубопроводів по квартирі. Металопластикові труби з теплоізоляцією у захисній гофрі замонолічені у підготовку «чорної» підлоги. На всю будівлю загальною площею близько 44 тис. м2 у системі опалення житлової частини всього чотири пари стояків (що подає та зворотний) за кількістю секцій. На кожному поверсі у ліфтовому холі до стояків приєднані розподільні колектори до квартир. Колектори обладнані арматурою, балансувальними вентилями та квартирними лічильниками теплоти.

У будівлі запроектована та реалізована поквартирна регульована припливно-витяжна система вентиляції з утилізацією теплоти повітря, що видаляється.

Компактний припливно-витяжний агрегат із пластинчастим рекуператором розміщений у підшивній стелі гостьового туалету поруч із кухнею.

Забір припливного повітря здійснюється через теплоізольований повітропровід та отвір у зовнішній стіні, що виходить на лоджію кухні. Повітря, що видаляється, забирається з приміщення кухні. Витяжка з туалетів та ванної кімнати не теплоутилізується, тому що на момент узгодження проекту нормативи забороняли об'єднувати в межах квартири одну вентиляційну мережу витяжки кухні, ванної кімнати та туалету. Наразі згідно з «Технічними рекомендаціями щодо організації повітрообміну в квартирах багатоповерхового житлового будинку» це обмеження знято.

В умовах вільного планування квартир об'єднання загальним горизонтальним витяжним повітроводом трьох-чотирьох зон вимагає спеціальних архітектурно-планувальних рішень, пристрої в квартирі горизонтальної мережі повітроводів, що важко здійснити з конструктивних міркувань.

У опалювальний період 2003-2004 років у 3-кімнатній квартирі на 12-му поверсі були проведені попередні випробування квартирної системи вентиляції з утилізацією теплоти повітря, що видаляється. Загальна площа квартири складає 125 м2. Випробування проводилися у квартирі без оздоблення, без міжкімнатних перегородок та дверей. Вибіркові результати випробувань наведено у табл. 22. Температура зовнішнього повітря 4 становила від +4,1 до -4,5 °З переважно хмарної погоди. Температура повітря у приміщенні tB підтримувалася квартирною системою опалення зі сталевими радіаторами, обладнаними термостатичними вентилями, у діапазоні від 22,8 до 23,7 °С. У ході випробувань за допомогою зволожувачів повітря змінювалася відносна вологість повітря від 25 до 45%.

У квартирі було встановлено рекуперативний теплоутилізатор, максимальною продуктивністю припливного повітря Lnp = 430 м3/год. Об'єм повітря, що видаляється Ь„ігутл становив приблизно 60-70% від припливного, що обумовлено налаштуванням апарату на утилізацію тільки частини повітря, що видаляється.
Апарат обладнаний повітряними фільтрами припливного та витяжного тракту та двома електричними нагрівачами. Перший нагрівник номінальною потужністю 0,6 кВт призначений для захисту витяжного тракту від заморожування конденсату, який спеціальною дренажною трубкою через гідрозатвор відводиться в каналізацію. Другий нагрівач потужністю 1,5 кВт призначений для догрівання повітря tw до заданого комфортного значення.

Мал. 46. ​​План квартири із системою вентиляції: 1 – припливно-витяжна установка з утилізатором; 2 - повітрозабір з лоджії; 3 – витяжка із кухні; 4 – витяжка з гостьового туалету; 5 – витяжка з вбиральні; 6 – витяжка з ванної; 7 - стельовий перфорований розподільник повітря

Для простоти монтажу він також виконаний електричним.

У процесі випробування проводилися вимірювання температури та вологості зовнішнього, внутрішнього і повітря, що видаляється, витрати припливного і повітря, що видаляється, витрати теплоти квартирною системою опалення Qm за показаннями теплолічильника, витрати електроенергії.

Теплоутилізатор обладнаний системою автоматики з контролером та пультом управління. Система автоматики передбачає включення першого нагрівача при досягненні температури стінки теплообмінника нижче +1 °С, другий нагрівач може вмикатися та вимикатися, забезпечуючи сталість заданої температури припливного повітря, яка перебувала у процесі випробувань у діапазоні від 15 до 18,3 °С. Система управління вентиляторами дозволяє вибрати три фіксовані режими витрати повітря, що відповідають кратності повітрообміну від 0,48 до 1,15 1/год.

Контроль та завдання температури та витрати повітря здійснюється з дистанційного провідного пульта управління.

Випробування показали стійку роботу квартирної системи вентиляції та енергетичну ефективність утилізації теплоти повітря, що видаляється.

Слід зазначити низку особливостей проведення досліджень, які не можна не брати до уваги при оцінці показників повітряно-теплового режиму квартири.

1. У новобудовах новий бетон і розчин виділяють значну кількість вологи в приміщення. Період, протягом якого волога в будівельних конструкціях приходить до рівноважного стану, досягає 1,5-2 років. Так, в результаті випробувань приблизно через півроку після заповнення моноліту та укладання стяжки вологовміст внутрішнього повітря за наявності вентиляції становило 4-4,5 г/кг сухого повітря, в той час як вологовміст зовнішнього повітря не перевищував 1-1,5 г/кг сухого повітря.

За нашими оцінками, у монолітній будівлі для приведення конструкцій у рівноважний вологий стан необхідно асимілювати до 200 кг вологи на кожний кв. метр площі підлоги. Кількість теплоти, необхідне випаровування цієї вологи, у початковий період дорівнює 10-15 Вт/м2, а період випробувань - 5-7 Вт/м2, що становить значну частину в тепловому балансі квартири в холодний період року. Не враховувати цей фактор при здійсненні опалення та вентиляції необачно, особливо в монолітному будівництві.

2. У процесі випробувань були відсутні так звані внутрішні побутові тепловиділення, розмір яких у нормативах пропонується приймати 10 Вт/м2.
Звісно ж, що цей показник має бути диференційованим залежно від площі квартири одного жителя.

У великих квартирах (більше 100 м2) з площею на одну особу 30-50 м2 ймовірне значення цього показника має знижуватися до 5-8 Вт/м2. В іншому випадку проектна теплова потужність систем опалення та вентиляції будівель може виявитися заниженою на 10-30%.

Однак більш доцільно під час будівництва, зокрема будівель з монолітними конструкціями, що виділяють у приміщення багато вологи, перед здаванням будівель і особливо перед їх заселенням проводити просушування за допомогою будівельників, що знаходяться в розпорядженні, потужних електронагрівачів. На жаль, таке просушування до проведення випробувань не проводилося.

Як зазначалося, експериментальний будинок, що розглядається, проектувався і будувався як енергозберігаючий. За результатами проведених випробувань з поправками на прогнозовані побутові тепловиділення та теплоту випаровування вологи у будівельних конструкціях були розраховані питомі теплоенергетичні характеристики 3-кімнатної квартири з розрахунку на 1 м2 площі за підтримки у квартирі температури 20 °С.

Результати розрахунків показали, що після обробки квартир та заселення будівлі питома розрахункова річна витрата теплоти на опалення та вентиляцію знижується майже вдвічі зі 132 до 70 кВт год/(м2 рік), а із застосуванням утилізації теплоти до 44 кВт год/(м2 рік).

Подальша експлуатація будівлі дозволить перевірити прийняті у попередніх розрахунках припущення.

Дослідження експериментальної системи повинні охопити всі фактори, що характеризують її роботу, у тому числі і психологічне ставлення мешканців, які використовують нові пристрої.

Електропідігрів повітря в експериментальній системі порівняно з використанням для цієї мети теплоти від теплофікації, до якої приєднана будівля, економічно невиправдана. Таке рішення було прийнято для зручності експерименту, зокрема для вимірів, що стосуються витрат теплоти. Однак, на думку авторів, згодом людство почне переходити на повне електротеплопостачання житлових міських будівель. Тому експериментальне дослідження системи, в якій квартирна вентиляція працює з використанням електроповітронагрівачів, цікавить майбутнє.

Одним із джерел вторинних енергоресурсів у будівлі є теплова енергія повітря, що видаляється в атмосферу. Витрата теплової енергії на підігрів повітря, що надходить, становить 40...80% теплоспоживання, більша її частина може бути зекономлена у разі застосування так званих теплообмінників-утилізаторів.

Існують різні типи теплообмінників-утилізаторів.

Рекуперативні пластинчасті теплообмінники виконуються у вигляді пакета пластин, встановлених таким чином, що вони утворюють два суміжні канали, по одному з яких рухається повітря, що видаляється, а по іншому - припливне. При виготовленні пластинчастих теплообмінників такої конструкції з великою продуктивністю повітрям виникають значні технологічні труднощі, тому розроблені конструкції кожухотрубних теплообмінників-утилізаторів ТКТ, що являють собою пучок труб, розташованих у шаховому порядку і укладених у кожух. Повітря, що видаляється, рухається в міжтрубному просторі, зовнішній - всередині трубок. Рух потоків перехресний.

Мал. Теплообмінники:
а - пластинчастий утилізатор;
б – утилізатор ТКТ;
в - обертовий;
г – рекуперативний;
1 – корпус; 2 – припливне повітря; 3 – ротор; 4 - сектор продувної; 5 – витяжне повітря; 6 – привід.

З метою запобігання зледеніння теплообмінники забезпечені додатковою лінією по ходу зовнішнього повітря, через яку при температурі стінок трубного пучка нижче критичної (-20°С) перепускається частина холодного зовнішнього повітря.

Установки утилізації тепла витяжного повітря з проміжним теплоносієм можуть застосовуватися в системах механічної припливно-витяжної вентиляції, а також в системах кондиціювання повітря. Установка складається з розташованого в припливному та витяжному каналах повітронагрівача, з'єднаного замкнутим циркуляційним контуром, заповненим проміжним носієм. Циркуляція теплоносія здійснюється за допомогою насосів. Повітря, що видаляється, охолоджуючись в повітронагрівачі витяжного каналу, передає тепло проміжному теплоносія, що нагріває припливне повітря. При охолодженні витяжного повітря нижче за температуру точки роси на частині теплообмінної поверхні повітронагрівачів витяжного каналу відбувається конденсація водяної пари, що призводить до можливості утворення льоду при негативних початкових температурах припливного повітря.

Установки утилізації тепла з проміжним теплоносієм можуть працювати або в режимі, що допускає утворення льоду на теплообмінній поверхні витяжного повітронагрівача протягом доби при подальшому відключенні та відтаванні, або, якщо відключення установки неприпустимо, при застосуванні одного з наступних заходів щодо захисту повітронагрівача витяжного каналу :

• попереднього нагріву припливного повітря до позитивної температури;
• створення байпасу теплоносієм або припливним повітрям;
• збільшення витрати теплоносія у циркуляційному контурі;
• підігріву проміжного теплоносія.

Вибір типу регенеративного теплообмінника проводять залежно від розрахункових параметрів повітря, що видаляється і припливу, і вологовиділень всередині приміщення. Регенеративні теплообмінники можуть встановлюватися в будинках різного призначення в системах механічної припливно-витяжної вентиляції, повітряного опалення та кондиціювання повітря. Установка регенеративного теплообмінника має забезпечувати протиточний рух повітряних потоків.

Систему вентиляції та кондиціонування повітря з регенеративним теплообмінником необхідно оснастити засобами контролю та автоматичного регулювання, які повинні забезпечувати режими роботи з періодичним відтаванням інею або запобіганням інеутворенню, а також підтримувати необхідні параметри припливного повітря. Для попередження інеосвіти по припливному повітрі:

• влаштовують обвідний канал;
• попередньо підігрівають припливне повітря;
• змінюють частоту обертання насадки регенератора.

У системах з позитивними початковими температурами повітря при утилізації тепла немає небезпеки замерзання конденсату на поверхні теплообмінника у витяжному каналі. У системах з негативними початковими температурами повітря припливу необхідно застосовувати схеми утилізації, що забезпечують захист від обмерзання поверхні повітронагрівачів у витяжному каналі.

Частина 1. Теплоутилізуючі пристрої

Використання тепла відпрацьованих газів
технологічних печей

Технологічні печі є найбільшими споживачами енергії на нафтопереробних та нафтохімічних підприємствах, у металургії, а також у багатьох інших галузях промисловості. На НПЗ у них спалюється 3 – 4 % від усієї нафти, що переробляється.

Середня температура димових газів на виході з печі зазвичай перевищує 400 °С. Кількість теплоти, що відноситься з димовими газами, становить 25 –30 % від усієї теплоти, що виділяється при згорянні палива. Тому утилізація тепла димових газів, що йдуть, технологічних печей набуває винятково великого значення.

При температурі відпрацьованих газів вище 500 °С слід застосовувати котли-утилізатори – КУ.

При температурі димових газів менше 500 ° С рекомендується застосовувати повітропідігрівачі - ВП.

Найбільший економічний ефект досягається за наявності двоагрегатної установки, що складається з КУ та ВП (у КУ гази охолоджуються до 400 °С і надходять у повітропідігрівач на подальше охолодження) – частіше застосовується на нафтохімічних підприємствах за високої температури димових газів.

Котли-утилізатори.

У КУ теплота димових газів використовується для отримання водяної пари.ККД печі підвищується на 10-15.

Котли-утилізатори можуть виконуватися вбудованими в конвекційну камеру печі або виносними.

Виносні котли утилізатори поділяються на два типи:

1) казани газотрубного типу;

2) казани пакетно-конвективного типу.

Вибір необхідного типу здійснюється залежно від необхідного тиску пари, що отримується. Перші використовують при виробленні пари щодо низького тиску – 14 – 16 атм., другі – для вироблення пари тиском до 40 атм. (проте вони розраховані на початкову температуру димових газів близько 850 ° С).

Тиск пари, що виробляється, необхідно вибирати з урахуванням того, чи споживається вся пара на самій установці або є надлишок, який необхідно виводити в загальнозаводську мережу. В останньому випадку тиск пари в барабані котла необхідно приймати відповідно до тиску пари в загальнозаводській мережі для того, щоб виводити надлишок пари в мережу і уникати неекономічного дроселювання при виведенні її в мережу низького тиску.

Котли-утилізатори газотрубного типу конструктивно нагадують теплообмінники труба в трубі. Димові гази пропускаються через внутрішню трубу, а водяна пара виробляється у міжтрубному просторі. Декілька таких пристроїв розташовується паралельно.

Котли-утилізатори пакетно-конвективного типу мають складнішу конструкцію. Принципова схема роботи КУ цього наведено на рис. 5.4.

Тут використовується природна циркуляція води та представлена ​​найбільш повна конфігурація КУ з економайзером та пароперегрівачем.

Принципова схема роботи котла-утилізатора

пакетно-конвективного типу

Хімочищена вода (ХОВ) надходить у колону-деаератор видалення розчинених у ній газів (переважно кисню і діоксиду вуглецю). Вода стікає по тарілках вниз, а назустріч їй протитечією пропускається невелика кількість водяної пари. Вода нагрівається пором до 97 - 99 ° С і за рахунок зниження розчинності газів з підвищенням температури основна їх частина виділяється і відводиться зверху деаератора в атмосферу. Пара, віддаючи своє тепло воді, конденсується. Деаерована вода знизу колони забирається насосом і нагнітається їм необхідний тиск. Вода пропускається через змійовик економайзера, в якому підігрівається майже до температури кипіння води при заданому тиску, і надходить у барабан (паросепаратор). Вода в паросепараторі має температуру, що дорівнює температурі кипіння води при заданому тиску. Через змійовики вироблення пари вода циркулює за рахунок різниці щільностей (природна циркуляція). У цих змійовиках частина води випаровується, і парорідинна суміш повертається в барабан. Насичена водяна пара відокремлюється від рідкої фази і відводиться зверху барабана в змійовик пароперегрівача. У пароперегрівачі насичена пара перегрівається до потрібної температури та відводиться споживачеві. Частина отриманої пари використовується для деаерації поживної води.

Надійність та економічність роботи КУ значною мірою залежить від правильної організації водного режиму. При неправильній експлуатації інтенсивно утворюється накип, протікає корозія поверхонь нагріву, відбувається забруднення пари.

Накип - це щільні відкладення, що утворюються при нагріванні та випаровуванні води. Вода містить гідрокарбонати, сульфати та інші солі кальцію та магнію (солі жорсткості), які при нагріванні перетворюються на бікарбонати і випадають в осад. Накип, що має на кілька порядків меншу, ніж метал, теплопровідність, призводить до зниження коефіцієнта теплопередачі. За рахунок цього знижується потужність теплового потоку через поверхню теплообміну і, природно, знижується ефективність роботи КУ (зменшується кількість пари, що виробляється). Температура димових газів, що відводяться з КУ, зростає. Крім того, відбувається перегрів змійовиків та їх пошкодження внаслідок зниження несучої здатності сталі.

Для попередження утворення накипу як живильну воду використовують попередньо хімочищену воду (можна брати на ТЕС). Крім цього проводиться безперервне та періодичне продування системи (видалення частини води). Продувка попереджає зростання концентрації солей у системі (вода постійно випаровується, а солі, що містяться в ній – ні, тому концентрація солей зростає). Безперервне продування котла зазвичай становить 3 – 5 % і залежить від якості поживної води (не повинна перевищувати 10 %, оскільки з продувкою пов'язана втрата тепла). При експлуатації КУ високого тиску, які працюють із примусовою циркуляцією води, додатково застосовують внутрішньокотлове фосфатування. При цьому катіони кальцію і магнію, що входять до складу утворюють накип сульфатів, зв'язуються з фосфатними аніонами, утворюючи сполуки малорозчинні у воді і випадають у товщі водяного об'єму котла, у вигляді шламу, що легко видаляється при продуванні.

Розчинені в поживній воді кисень та вуглекислий газ викликають корозію внутрішніх стінок котла, причому швидкість корозії зростає з підвищенням тиску та температури. Для видалення газів із води застосовують термічну деаерацію.Також мірою захисту проти корозії є підтримка такої швидкості в трубах, при якій бульбашки повітря не можуть утримуватися на поверхні (вище 0,3 м/с).

У зв'язку з підвищенням гідравлічного опору газового тракту та зниженням сили природної тяги виникає необхідність встановлення димососа (штучна тяга). При цьому температура димових газів не повинна перевищувати 250 °С, щоб уникнути руйнування цього апарату. Але що нижча температура відведених димових газів, то потужніший необхідно мати димосос (зростає споживання електроенергії).

Термін окупності КЗ зазвичай не перевищує одного року.

Повітропідігрівачі. Використовуються для підігріву повітря, що подається у піч на спалювання палива. Підігрів повітря дозволяє знизити витрату палива в піч (ККД підвищується на 10 - 15%).

Температура повітря після повітропідігрівача може досягати 300 – 350 °С. Це сприяє покращенню процесу горіння, підвищенню повноти згоряння палива, що є дуже важливою перевагою при використанні рідких високов'язких палив.

Також перевагами повітропідігрівачів у порівнянні з КУ є простота їхньої конструкції, безпека експлуатації, відсутність необхідності встановлювати додаткове обладнання (деаератори, насоси, теплообмінники тощо). Однак повітропідігрівачі при діючому співвідношенні цін на паливо і на водяну пару виявляються менш економічними, ніж КУ (ціна на пару у нас дуже висока - у 6 разів вище за 1 ГДж). Тому вибирати спосіб утилізації тепла димових газів потрібно, виходячи з конкретної ситуації на цій установці, підприємстві і т.д.

Застосовуються повітропідігрівачі двох типів: 1) рекуперативні(Передача тепла через стінку); 2) регенеративні(Акумулювання тепла).

Частина 2. Утилізація тепла вентиляційних викидів

На опалення та вентиляцію виробничих та комунально-побутових будівель та споруд витрачається велика кількість теплоти. Для окремих галузей промисловості (в основному легка промисловість) ці витрати досягають 70 - 80% і більше від загальної потреби в тепловій енергії. На більшості підприємств та організацій теплота повітря, що видаляється від систем вентиляції та кондиціювання не використовується.

Взагалі вентиляція використовується дуже широко. Системи вентиляції споруджуються у квартирах, громадських закладах (школах, лікарнях, спортклубах, басейнах, ресторанах), виробничих приміщеннях тощо. буд. Для різних цілей можуть застосовуватися різні типи вентиляційних систем. Зазвичай, якщо обсяг повітря, який повинен замінюватися в приміщенні в одиницю часу (м 3 /год), невеликий, то застосовується природна вентиляція. Такі системи реалізовані у кожній квартирі та більшості громадських установ та організацій. При цьому використовується явище конвекції - нагріте повітря (має знижену щільність) йде через вентиляційні отвори і відводиться в атмосферу, а на його місце через нещільності у вікнах, дверях і т. д., підсмоктується свіже холодне (вищої щільності) повітря з вулиці . При цьому неминучі втрати тепла, так як на підігрів холодного повітря, що поступає в приміщення, необхідна додаткова витрата теплоносія. Тому застосування навіть найсучасніших теплоізоляційних конструкцій та матеріалів під час будівництва не може повністю усунути теплові втрати. У наших квартирах 25 – 30 % теплових втрат пов'язано саме з роботою вентиляції, у всіх інших випадках ця величина набагато вища.

Системи примусової (штучної) вентиляціїзастосовуються за потреби інтенсивного обміну великих обсягів повітря, що зазвичай пов'язані з попередженням зростання концентрації небезпечних речовин (шкідливих, токсичних, пожежонебезпечних, мають неприємний запах) у приміщенні. Примусова вентиляція реалізується у виробничих приміщеннях, на складах, у сховищах с/г продуктів тощо.

Використовуютьсясистеми примусової вентиляції трьох типів:

Припливна системаскладається з повітродувки, що нагнітає свіже повітря в приміщення, припливного повітроводу та системи рівномірного розподілу повітря в обсязі приміщення. Надлишковий обсяг повітря при цьому витісняється через нещільність у вікнах, дверях і т.д.

Витяжна системаскладається з повітродувки, що відкачує повітря з приміщення в атмосферу, витяжного повітроводу та системи для рівномірного відведення повітря з об'єму приміщення. Свіже повітря в цьому випадку підсмоктується в приміщення крізь різні нещільності або спеціальні підводні системи.

Комбіновані системиє суміщені припливно-витяжні системи вентиляції. Використовуються, як правило, при необхідності інтенсивного обміну повітря у великих приміщеннях; при цьому споживання тепла на підігрів свіжого повітря максимально.

Застосування систем природної вентиляції та окремих систем витяжної та припливної вентиляції не дозволяє використовувати тепло повітря, що відводиться для підігріву свіжого повітря, що надходить у приміщення. При експлуатації комбінованих систем існує можливість утилізації тепла вентиляційних викидів для часткового підігріву припливного повітря і зниження споживання теплової енергії. Залежно від різниці температур повітря у приміщенні та на вулиці витрата тепла на підігрів свіжого повітря може бути знижена на 40 – 60 %. Підігрів може здійснюватися в регенеративних та рекуперативних теплообмінниках. Перші краще, оскільки мають менші габарити, металомісткість і гідравлічний опір, мають більшу ефективність і тривалий термін служби (20 – 25 років).

Повітропроводи підводяться до теплообмінних апаратів, і тепло передається безпосередньо від повітря до повітря через стінку, що розділяє, або насадку, що акумулює. Але в деяких випадках існує необхідність рознесення припливного і витяжного повітроводів на значну відстань. У такому випадку може бути реалізована схема теплообміну з проміжним циркулюючим теплоносієм. Приклад роботи такої системи при температурі в приміщенні 25 ° С та температурі навколишнього середовища – 20 ° С показаний на рис. 5.5.

Схема теплообміну з проміжним циркулюючим теплоносієм:

1 – витяжний повітропровід; 2 – припливний повітропровід; 3,4 - оребрені
трубчасті змійовики; 5 – трубопроводи циркуляції проміжного теплоносія
(як проміжний теплоносій у таких системах зазвичай використовуються концентровані водні розчини солей – розсоли); 6 – насос; 7 – змійовик для
додаткового підігріву свіжого повітря водяною парою або гарячою водою

Система працює в такий спосіб. Тепле повітря (+ 25 °С) з приміщення виводиться по витяжному повітроводу 1 через камеру, в якій встановлений оребрений змійовик 3 . Повітря омиває зовнішню поверхню змійовика і передає тепло холодному проміжному теплоносія (розсолу), що протікає всередині змійовика. Повітря охолоджується до 0 ° С і викидається в атмосферу, а підігрітий до 15 ° С розсіл трубопроводами циркуляції 5 надходить у камеру підігріву свіжого повітря на припливному повітроводі 2 . Тут проміжний теплоносій віддає тепло свіжому повітрі, підігріваючи його від – 20 до + 5 °С. Сам проміжний теплоносій при цьому охолоджується від + 15 до - 10 °С. Охолоджений розсіл надходить на прийом насоса і знову повертається до системи на рециркуляцію.

Свіже припливне повітря, підігріте до + 5 °С, може відразу вводитися в приміщення і підігріватись до необхідної температури (+ 25 °С) за допомогою звичайних радіаторів опалення, а може підігріватися безпосередньо у вентиляційній системі. Для цього на припливному повітроводі встановлюється додаткова секція, в якій розміщується оребрений змійовик. Усередині трубок протікає гарячий теплоносій (теплофікаційна вода або водяна пара), а повітря омиває зовнішню поверхню змійовика і нагрівається до + 25 ° С, після чого тепле свіже повітря розподіляється в об'ємі приміщення.

Застосування такого способу має низку переваг. По-перше, внаслідок високої швидкості повітря в секції підігріву значно (у кілька разів) підвищується коефіцієнт теплопередачі в порівнянні зі звичайними радіаторами опалення. Це призводить до суттєвого зниження загальної металоємності системи опалення – зниження капітальних витрат. По-друге, приміщення не захаращується радіаторами опалення. По-третє, досягається рівномірний розподіл температур повітря обсягом приміщення. А при використанні радіаторів опалення у великих приміщеннях важко забезпечити рівномірне прогрівання повітря. У локальних областях повітря може мати температуру суттєво вище або нижче за норму.

Єдиний недолік – дещо підвищується гідравлічний опір повітряного тракту та витрата електроенергії на привід повітродувки. Але переваги настільки значні та очевидні, що попередній підігрів повітря безпосередньо у вентиляційній системі можна рекомендувати в переважній більшості випадків.

Для того, щоб забезпечити можливість утилізації тепла у разі використання систем припливної або витяжної систем вентиляції окремо, необхідно організувати централізоване відповідно відведення або підведення повітря через спеціально змонтовані димарі. При цьому необхідно усунути всі щілини та нещільності, щоб виключити некерований видування, або підсмоктування повітря.

Системи теплообміну між повітрям і свіжим, що видаляється з приміщення, можна використовувати не тільки для підігріву припливного повітря в холодну пору року, але і для охолодження його влітку, якщо приміщення (офіс) обладнане кондиціонерами. Охолодження до температур нижче за температуру навколишнього середовища завжди пов'язане з високими витратами енергії (електроенергії). Тому знизити витрату електроенергії на підтримку комфортної температури в приміщенні в жарку пору року можна попереднім охолодженням свіжого повітря, що відводиться холодним повітрям.

Теплові ВЕР.

До теплових ВЕР відноситься фізична теплота газів котельних установок і промислових печей, основної або проміжної продукції, інших відходів основного виробництва, а також теплота робочих тіл, пари і гарячої води, що відпрацювали в технологічних і енергетичних агрегатах. Для утилізації теплових ВЕР використовують теплообмінники, утилізатори або теплові агенти.Рекуперація теплоти відпрацьованих технологічних потоків в теплообмінниках може проходити через поверхню, що їх розділяє, або при безпосередньому контакті. Теплові ВЕР можуть надходити у вигляді концентрованих потоків теплоти або у вигляді теплоти, що розсіюється в навколишнє середовище. У промисловості концентровані потоки становлять 41%, а тепло, що розсіюється, - 59%. Концентровані потоки включають теплоту димових газів печей і котлів, стічних вод технологічних установок і житлово-комунального сектора. Теплові ВЕР поділяються на високотемпературні (з температурою носія вище 500 ° С), середньотемпературні (при температурах від 150 до 500 ° С) та низькотемпературні (при температурах нижче 150 ° С). При використанні установок, систем, апаратів невеликої потужності потоки теплоти, що відводяться від них, складають невелику величину і розосереджені в просторі, що утруднює їхню утилізацію через низьку рентабельність.

Опис:

В даний час показники теплозахисту багатоповерхових житлових будинків досягли досить високих.
значень, тому пошук резервів економії теплової енергії перебуває у сфері підвищення енергоефективності інженерних систем. Один із ключових енергозберігаючих заходів із досить високим потенціалом економії теплової енергії – використання утилізаторів 1 теплоти витяжного повітря в системах вентиляції.

В даний час показники теплозахисту багатоповерхових житлових будівель досягли досить високих значень, тому пошук резервів економії теплової енергії знаходиться в галузі підвищення енергоефективності інженерних систем. Один із ключових енергозберігаючих заходів із досить високим потенціалом економії теплової енергії – використання утилізаторів 1 теплоти витяжного повітря в системах вентиляції.

Припливно-витяжні вентустановки з утилізацією теплоти витяжного повітря в порівнянні з традиційними припливними системами вентиляції мають ряд переваг, до яких слід віднести істотну економію теплової енергії, що витрачається на нагрівання вентиляційного повітря (від 50 до 90% залежно від типу застосовуваного утилізатора). Також потрібно відзначити високий рівень повітряно-теплової комфортності, зумовлений аеродинамічною стійкістю вентиляційної системи та збалансованістю витрат повітря, що припливає і видаляється.

Типи утилізаторів

Найбільш широко застосовуються:

1. Регенеративні утилізатори теплоты. У регенераторах теплота витяжного повітря передається припливного повітря через насадку, яка поперемінно нагрівається та охолоджується. Незважаючи на високу енергоефективність, регенеративні утилізатори теплоти мають істотний недолік - ймовірністю змішування певної частини повітря, що видаляється з припливним в корпусі апарату. Це, у свою чергу, може призвести до перенесення неприємних запахів та хвороботворних бактерій. Тому їх зазвичай застосовують у межах однієї квартири, котеджу чи одного приміщення у громадських будинках.

2. Рекуперативні утилізатори теплоти.Дані утилізатори, як правило, включають до свого складу два вентилятори (припливний та витяжний), фільтри та пластинчастий теплообмінник протиточного, перехресного та напівперехресного типів.

При поквартирній установці рекуперативних утилізаторів теплоти з'являється можливість:

1. гнучко регулювати повітряно-тепловий режим залежно від варіанта експлуатації квартири, у тому числі із використанням рециркуляційного повітря;
2. захисту від міського, зовнішнього шуму (при використанні герметичних світлопрозорих огорож);
3. очищення повітря припливу за допомогою високоефективних фільтрів.

3.Утилізатори теплоти із проміжним теплоносієм.За своїми конструктивними особливостями ці утилізатори малопридатні для індивідуальної (поквартирної) вентиляції, і тому на практиці їх використовують для центральних систем.

4. Утилізатор теплоти з теплообмінником на теплових трубах.Використання теплових труб дозволяє створювати компактні енергоефективні теплообмінні пристрої. Однак у зв'язку зі складністю конструкції та високою вартістю вони не знайшли застосування у системах вентиляції для житлових будівель.

У базових показниках розподіл витрат теплової енергії у типовій багатоповерховій забудові здійснюється майже порівну між трансмісійними тепловтратами (50–55 %) та вентиляцією (45–50 %). Приблизний розподіл річного теплового балансу на опалення та вентиляцію: трансмісійні тепловтрати - 63-65 кВт год/м 2 рік; нагрівання вентиляційного повітря - 58-60 кВт год/м 2 рік; внутрішні тепловиділення та інсоляція – 25–30 кВт год/м 2 рік. Підвищити енергоефективність багатоквартирних будинків дозволяє запровадження у практику масового будівництва: сучасних систем опалення з використанням кімнатних термостатів, балансувальних клапанів та погодозалежної автоматики теплових пунктів; механічних систем вентиляції з утилізацією теплоти витяжного повітря

При подібних масогабаритних показниках найкращий результат у житлових будинках показують регенеративні утилізатори теплоти (80-95%), далі йдуть рекуперативні (до 65%) і на останньому місці знаходяться утилізатори теплоти з проміжним теплоносієм (45-55%).

Слід згадати утилізатори теплоти, які крім передачі теплової енергії переносять вологу від витяжного до припливного повітря. Залежно від конструкції теплопередаючої поверхні вони поділяються на ентальпійний і сорбційний типи і дозволяють утилізувати 15-45% вологи, що видаляється з витяжним повітрям.

Один із перших проектів впровадження

У 2000 році для житлового будинку по Красностудентському пр., д. 6, була запроектована одна з перших систем поквартирної механічної припливно-витяжної вентиляції з утилізацією теплоти витяжного повітря для підігріву припливного в перехресно-повітряно-повітряному пластинчастому теплообміннику.

Компактна малошумна квартирна припливно-витяжна установка розташована в кожній квартирі в просторі стелі підшивної гостьового санвузла, розташованого поруч з кухнею. Максимальна продуктивність припливного повітря становить 430 м 3 /год. Для зменшення енергоспоживання забір зовнішнього повітря у більшості квартир здійснюється не з вулиці, а з простору заскленої лоджії. В інших квартирах, де немає технічної можливості забору повітря з лоджій, решітки повітря розташовані безпосередньо на фасаді.

Зовнішнє повітря очищається, за необхідності попередньо підігрівається, щоб попередити обмерзання теплообмінника, потім нагрівається або охолоджується в теплообміннику за рахунок повітря, що видаляється, далі, при необхідності, остаточно догрівається до необхідної температури електрокалорифером, після чого лунає по приміщеннях квартири. Перший нагрівач номінальною потужністю 0,6 кВт призначений захисту витяжного тракту від заморожування конденсату. Конденсат за допомогою спеціальної дренажної трубки через гідрозатвор відводиться каналізацію. Другий нагрівач потужністю 1,5 кВт призначений для догрівання повітря до заданого комфортного значення. Для простоти монтажу він також виконаний електричним.

Слід зазначити, що, за розрахунками проектувальників, необхідність догрівання повітря після теплообмінника могла виникнути тільки за дуже низьких температур зовнішнього повітря. Тим не менш, враховуючи, що через утилізатор припливно-витяжного агрегату проходить у два рази більше повітря, ніж витяжного, електрокалорифер на притоці був встановлений. Практика експлуатації підтвердила ці припущення: додатковий догрівання практично ніколи не використовується, теплоти витяжного повітря цілком вистачає для нагрівання припливного до температури, що не викликає у мешканців дискомфорту.

Теплоутилізатор обладнаний системою автоматики з контролером та пультом управління. Система автоматики передбачає включення першого нагрівача при досягненні температури стінки теплообмінника нижче 1 °С, другий нагрівач може вмикатися та вимикатися, забезпечуючи сталість заданої температури повітря.

Передбачено три фіксовані швидкості обертання припливного вентилятора. На першій швидкості обсяг припливного повітря становить 120 м 3 /год, ця величина задовольняє вимоги для одно- та двокімнатної квартири, а також трикімнатної квартири при невеликій кількості мешканців. На другій швидкості об'єм припливного повітря становить 180 м 3 /год, на третій – 240 м 3 /год. Другою та третьою швидкістю жителі користуються дуже рідко.

Були проведені акустичні виміри на всіх швидкостях обертання вентилятора, які показали, що на першій швидкості рівень шуму не перевищує 30-35 дБ (А), причому ця величина є справедливою для необставленої квартири. У квартирі з меблями та предметами інтер'єру рівень шуму буде ще нижчим. На другій та третій швидкості рівень шуму вищий, але при закритих дверях гостьового санвузла не викликає дискомфорту у мешканців.

Витяжне повітря забирається з санвузлів, потім після фільтрації пропускається через теплообмінник і викидається через центральний збірний витяжний повітропровід. Збірні витяжні димарі – металеві, виконані з оцинкованої сталі та прокладені у вигороджених протипожежних шахтах. На верхньому технічному поверсі збірні повітроводи однієї секції об'єднуються та виводяться за межі будівлі.

На момент реалізації проекту нормативами заборонялося поєднувати для утилізації витяжки санвузлів та кухонь, тому витяжки кухонь відокремлені. Утилізується теплота приблизно половини обсягу повітря, що видаляється із квартири. В даний час ця заборона скасована, що дозволяє ще більше підвищити енергоефективність системи.

У опалювальний сезон 2008-2009 років у будівлі було проведено енергетичне обстеження систем теплоспоживання, що показало економію теплоти на опалення та вентиляцію в розмірі 43% порівняно з аналогічними будинками того ж року будівництва.

Проект у Північному Ізмайловому

Ще один подібний проект реалізований у 2011 році у Північному Ізмайлово. У 153 квартирній будівлі передбачено поквартирну вентиляцію з механічним спонуканням та утилізацією теплоти витяжного повітря для нагрівання припливного. Припливно-витяжні агрегати встановлені автономно в коридорах квартир та оснащені фільтрами, пластинчастим теплообмінником та вентиляторами. До складу комплектації установки входять засоби автоматизації та пульт управління, що дозволяє регулювати повітропродуктивність установки.

Проходячи через вентиляційну установку із пластинчастим утилізатором, витяжне повітря нагріває припливний до 4°С (при температурі зовнішнього повітря –28°С). Компенсація дефіциту теплоти на нагрівання повітря припливу здійснюється нагрівальними приладами опалення.

Зовнішнє повітря забирається з лоджії квартири, а витяжне повітря з ванн, санвузлів та кухонь (у межах однієї квартири) після утилізатора виводиться у викидний канал через супутник та видаляється в межах технічного поверху. При необхідності відведення конденсату від утилізатора теплоти передбачається в каналізаційний стояк, обладнаний крапельною лійкою із пристроєм, що запахозамикає. Стояк розташований у приміщенні санвузлів.

Регулювання витрати припливного та витяжного повітря здійснюється за допомогою одного пульта керування. Агрегат може бути переключений із звичайного режиму роботи з утилізацією теплоти на літній режим без утилізації. Вентиляція технічного поверху відбувається через дефлектори.

Об'єм припливного повітря прийнято для відшкодування витяжки з приміщень санвузла, ванни, кухні. У квартирі немає витяжного каналу для підключення кухонного обладнання (парасолька від плити працює на рециркуляцію). Приплив розлучений через звукопоглинаючі димарі по житлових кімнатах. Передбачено зашивку вентиляційної установки у поквартирних коридорах будівельною конструкцією з лючками для обслуговування та витяжного повітроводу від вентиляційної установки до витяжної шахти. На складі служби експлуатації знаходяться чотири резервні вентилятори.

Випробування установки з утилізатором теплоти показали, що ефективність може досягати 67%.

Використання систем механічної вентиляції з утилізацією теплоти витяжного повітря у світовій практиці поширене. Енергетична ефективність утилізаторів теплоти становить до 65% для пластинчастих теплообмінників та до 85% для роторних. У разі використання цих систем за умов Москви зниження річного теплоспоживання до базового рівня може становити 38–50 кВт год/м 2 на рік. Це дозволяє знизити загальний питомий показник теплоспоживання до 50–60 кВт год/м 2 на рік без зміни базового рівня теплозахисту огорож та забезпечити 40% зниження енергоємності систем опалення та вентиляції, передбачене з 2020 року.

Література

1. Сєров С. Ф., Мілованов А. Ю. Поквартирна система вентиляції із утилізаторами теплоти. Пілотний проект житлового будинку// АВОК. 2013. №2.
2. Наумов А. Л., Сєров С. Ф., Будза А. О. Квартирні утилізатори теплоти витяжного повітря// АВОК. 2012. №1.

1 Спочатку ця технологія набула поширення в Північній Європі та Скандинавії. Сьогодні і російські проектувальники мають значний досвід застосування даних систем у багатоповерхових житлових будинках.

У системі кондиціювання повітря теплоту повітря, що видаляється з приміщень, можна утилізувати двома способами:

· Застосовуючи схеми з рециркуляцією повітря;

· Встановлюючи утилізатори теплоти.

Останній спосіб, як правило, застосовують у прямоточних схемах систем кондиціювання повітря. Однак використання утилізаторів теплоти виключається і в схемах з рециркуляцією повітря.

У сучасних системах вентиляції та кондиціонування повітря застосовується найрізноманітніше обладнання: нагрівачі, зволожувачі, різні види фільтрів, решітки, що регулюються, та багато іншого. Все це необхідно для досягнення необхідних параметрів повітря, підтримки або створення комфортних умов роботи в приміщенні. На обслуговування цього обладнання потрібно досить багато енергії. Ефективним рішенням заощадження енергії у системах вентиляції стають теплоутилізатори. Основний принцип їх роботи - нагрівання потоку повітря, що подається в приміщення, з використанням теплоти потоку, що видаляється з приміщення. При використанні теплоутилізатора потрібна менша потужність калорифера на підігрів припливного повітря, тим самим зменшується кількість енергії, необхідне його роботи.

Утилізація теплоти в будинках з кондиціюванням повітря може бути виконана за допомогою утилізації теплоти вентиляційних викидів. Утилізація скидної теплоти для нагрівання свіжого повітря (або охолодження свіжого повітря, що надходить скидним повітрям після системи кондиціювання влітку) є найпростішою формою утилізації. При цьому можна відзначити чотири типи систем утилізації, про які вже згадувалося: регенератори, що обертаються; теплообмінники з проміжним теплоносієм; прості повітряні теплообмінники; трубчасті теплообмінники. Регенератор, що обертається, в системі кондиціонування повітря може підвищувати температуру припливного повітря взимку на 15 °С, а влітку він може знижувати температуру повітря, що надходить на 4-8 °С (6.3). Як і в інших системах утилізації, за винятком теплообмінника з проміжним теплоносієм, регенератор, що обертається, може функціонувати тільки в тому випадку, якщо витяжний і всмоктуючий канали прилягають один до одного в якійсь точці системи.

Теплообмінник з проміжним теплоносієм менш ефективний, ніж регенератор, що обертається. У представленій системі вода циркулює через два теплообмінні змійовики, і так як застосовується насос, то два змійовики можуть бути розташовані на деякій відстані один від одного. І в цьому теплообміннику, і в регенераторі, що обертається, є рухомі частини (насос і електродвигун наводяться в рух і це відрізняє їх від повітряного і трубчастого теплообмінників. Одним з недоліків регенератора є те, що в каналах може відбуватися забруднення. Бруд може осаджуватися на колесі, яке потім переносить його у всмоктуючий канал, у більшості коліс в даний час передбачено продування, яке зводить перенесення забруднень до мінімуму.

Простий повітряний теплообмінник є стаціонарним пристроєм для теплообміну між відпрацьованим і поступаючим потоками повітря, що проходять через нього протитечією. Цей теплообмінник нагадує сталеву прямокутну коробку з відкритими кінцями, розділену на безліч вузьких каналів типу камер. По каналах, що чергуються, йде відпрацьоване і свіже повітря, і теплота передається від одного потоку повітря до іншого просто через стінки каналів. Перенесення забруднень у теплообміннику не відбувається, і оскільки значна площа поверхні укладена в компактному просторі досягається відносно висока ефективність. Теплообмінник з тепловою трубою можна розглядати як логічний розвиток конструкції вищеописаного теплообмінника, в якому два потоки повітря камери залишаються абсолютно роздільними, пов'язаними пучком ребристих теплових труб, які переносять теплоту від одного каналу до іншого. Хоча стінка труби може розглядатися як додатковий термічний опір, ефективність теплопередачі всередині самої труби, в якій відбувається цикл випаровування-конденсації, настільки велика, що в цих теплообмінниках можна утилізувати до 70% скидної теплоти. Одна з основних переваг цих теплообмінників у порівнянні з теплообмінником з проміжним теплоносієм і регенератором, що обертається - їх надійність. Вихід з ладу кількох труб лише трохи знизить ефективність роботи теплообмінника, але не зупинить повністю систему утилізації.

При всій різноманітності конструктивних рішень утилізаторів тепла вторинних енергоресурсів у кожному з них є такі елементи:

· Середовище - джерело теплової енергії;

· Середовище-споживач теплової енергії;

· Теплоприймач-теплообмінник, що сприймає тепло від джерела;

· Теплопередавач-теплообмінник, що передає теплову енергію споживачеві;

· Робоча речовина, яка транспортує теплову енергію від джерела до споживача.

У регенеративних і повітроповітряних (воздухожидкостних) рекуперативних теплоутилізаторах робочою речовиною є теплообмінні середовища.

Приклади застосування.

1. Підігрів повітря у системах повітряного опалення.
Калорифери призначені для швидкого нагрівання повітря за допомогою водяного теплоносія та рівномірного його розподілу за допомогою вентилятора та направляючих жалюзі. Це гарне рішення для будівництва та виробничих цехів, де потрібне швидке нагрівання та підтримання комфортної температури тільки в робочий час (у цей же час, як правило, працюють і печі).

2. Нагрів води у системі гарячого водопостачання.
Застосування теплоутилізаторів дозволяє згладити піки споживання енергії, оскільки максимальне споживання води посідає початок і поклала край зміни.

3. Підігрів води у системі опалення.
Закрита система
Теплоносій циркулює по замкнутому контуру. Таким чином, немає ризику його забруднення.
Відкрита система. Теплоносій нагрівається гарячим газом, а потім віддає тепло споживачеві.

4. Підігрів дутьового повітря, що йде на горіння. Дозволяє скоротити споживання палива на 10%-15%.

Підраховано, що основним резервом економії палива при роботі пальників для котлів, печей і сушарок є утилізація теплоти газів, що відходять шляхом нагрівання повітрям палива, що спалюється. Рекуперація тепла димових газів, що відходять, має велике значення в технологічних процесах, оскільки тепло, повернене в піч або котел у вигляді підігрітого дутьового повітря, дозволяє скоротити споживання паливного природного газу до 30%.
5. Підігрів палива, що йде на горіння з використанням теплообмінників "рідина - рідина". (Приклад – підігрів мазуту до 100˚–120˚ С.)

6. Підігрів технологічної рідини з використанням теплообмінників "рідина - рідина". (Приклад – підігрів гальванічного розчину.)

Таким чином, теплоутилізатор – це:

Вирішення проблеми енергоефективності виробництва;

Нормалізація екологічної обстановки;

Наявність комфортних умов на виробництві – тепла, гарячої води в адміністративно-побутових приміщеннях;

Зменшення витрат за енергоресурси.

Малюнок 1.

Структура енергоспоживання та потенціалу енергозбереження у житлових будинках: 1 – трансмісійні тепловтрати; 2 – витрати теплоти на вентиляцію; 3 – витрати теплоти на гаряче водопостачання; 4– енергозбереження

Список використаної литературы.

1. Караджі В. Г., Московко Ю. Г. Деякі особливості ефективного використання вентиляційно-опалювального обладнання. Керівництво – М., 2004

2. Єрьомкін А.І, Бизєєв В.В. Економіка енергопостачання в системах опалення, венталіції та кондиціювання повітря. Видавництво Асоціації будівельних вузів М., 2008.

3. Сканаві А. В., Махов. Л. М. Опалення. Видавництво АСВ М., 2008