Регенериране на топлината в ОВК системи

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2005

Видове технически решения за оползотворяване на отпадъчната топлина

Оползотворяването на отпадъчната топлина в отоплителни, вентилационни и климатични системи е сред основните инструменти за енергоспестяване не само в сферата на бита, но и в обществения и производствения сектор. В условията на днешната пазарна реалност, обусловена от непрекъснато повишаване цената на първичните енергийни източници, темата за регенериране на топлината ще става все по-актуална. Съществуват всички предпоставки да се твърди, че това ще доведе до широка пазарна реализация на предлаганите технически решения за оползотворяване на отпадъчната топлина. Разработени са шест основни системи за оползотворяване на отпадъчната топлина в ОВК системите, във възможностите на които са да регенерират както топлосъдържанието или енталпията, така и/или латентната топлина.

По различни причини, в много от производствените сгради от сферата на индустрията се наблюдават утечки от вътрешния въздух в атмосферата. В редица приложения, това е наложително с оглед отстраняване на генерираната топлина, съпътстваща основния производствен процес или изхвърляне на замърсяванията, съдържащи се във въздуха извън работните помещения. Практически процесът се реализира чрез инсталирането на локална или централна вентилационна система. В други случаи, големите дебити на изпускания въздух от сградата са нежелани и се дължат на лошото й уплътняване. При всички случаи, въздух, изпускан от кондиционирано пространство, съдържа и част от енергията, необходима за поддържане на температурата в помещението в съответствие със зададените стойности. Енергията, пренасяна от вътрешния въздух в околното пространство, може да бъде под формата на топлосъдържание, латентна топлина или комплекс от двете. Кондиционирането на допълнителния въздух, който замества в климатизираните помещения изпускания в атмосферата, формира значително перо от годишните разходи, свързани с експлоатацията на една климатична система. В редица приложения с естествена вентилация, външният въздух постъпва в помещенията през различни отвори и неплътности в стените и дограмата. Все по-често в практиката, когато е технически възможно, след съответна обработка изпусканият въздух се връща в кондиционираното помещение.

Регенерация на топлината

Инсталирането на система за оползотворяване на отпадъчната топлина е икономически изгодна във всички случаи, при които обемът на изпускания въздух е значителен, тъй като това би могло да резултира в сериозно енергоспестяване. Доколко пренасянето на енергия от изпускания към заместващия го въздух в кондиционираното помещение е технически осъществимо и икономически изгодно зависи от взаимното разположение на въздухопроводите, по които се изхвърля и подава в сградата въздухът, от температурата на изсушения и умокрения въздушни потоци, и характера на замърсяванията във въздуха. При обсъждане на възможността за инсталиране на система за регенериране на въздуха е наложително да се вземат под внимание следните съображения:

Цената на електрическата и топлинната енергия. Колкото по-висока е цената на основните енергийни източници, толкова по-голяма ще бъде икономическата ефективност на инсталираната система за оползотворяване на отпадъчната топлина и, следователно, по-наложително използването й. Количеството на отпадъчната енергия. Лесно е да се заключи, че при по-големи количества на отпадъчна топлина е икономически по-изгодно регенерирането й. Степента на ефективност на една регенерираща система е правопропорционална на разликата в температурите на изпускания и подавания в помещението въздушни потоци. Степен на съответствие между доставяното и необходимото количество отпадъчна енергия. Логично е, че регенерацията на енергия е икономически най-ефективна в случаите, при които доставяното количество отпадъчна топлина съвпада с необходимото и двете са относително постоянни във времето.

Важно съображение за инсталирането на система за оползотворяване на отпадъчната топлина са параметрите на работната среда. Наличието на агресивни вещества, кондензати или твърди включвания в изпускания и подавания въздух от помещението е опасно, тъй като би могло да доведе до високи разходи за поддръжка на съоръженията. Въздействие върху отоплителните и охладителните инсталации. Наличието на система за регенерация на топлината в една сграда обикновено води до намаляване на необходимата номинална мощност на съществуващата отоплителна и/или климатична система. Системите за регенериране на отпадъчната топлина от тип въздух/въздух се разделят на два основни типа - оползотворяващи топлосъдържанието и цялата топлина. Както би могло да се заключи от наименованието, първата група системи регенерират само топлосъдържанието, без латентната топлина. Вторият тип системи регенерират както топлосъдържанието, т.е. енталпията, така и латентната, т.е. скритата топлина между двата въздушни потока. Кой от видовете системи за регенерация на топлината ще бъде по-удачен за приложение зависи от редица фактори, сред които близостта на изпускания и подавания в помещението въздушни потоци, количеството на допустимите вредни примеси в тях и, разбира се, цената на съоръженията. Както бе посочено, съществуват шест основни вида системи за регенерация на отпадъчната топлина от тип въздух/въздух, принципът на работа и спецификите в приложимостта на които са обект на статията.

Топлообменници с неразглобяеми плочи

Сред най-широко използваните технически решения за оползотворяване на отпадъчната топлина са топлообменниците с неразглобяеми плочи (fixed-plate heat exchangers), които в конструктивно отношение са изградени от разделени и уплътнени редуващи се плочи. Принципно устройство на топлообменник с неразглобяеми плочи е показано на фиг. 1. Изпусканият и постъпващият въздушни потоци протичат между редуващите се пространства, формирани от плочите. При този тип регенератори плочите се произвеждат от материали с висок коефициент на топлопроводимост и имат способността да пренасят топлосъдържанието (енталпията) между двата въздушни потока.

Обикновено топлообменниците с неразглобяеми плочи се изработват от алуминий, който е устойчив срещу корозия, с добри топлообменни свойства и ценово ефективен. Топлообменниците с неразглобяеми плочи се изработват също така от стомана. Сред спецификите им е запазване на добрите експлоатационни характеристики при температура на постъпващия горещ въздушен поток над 200 °С. Топлообменниците с неразглобяеми плочи представляват стационарни устройства, които се характеризират с пълното отсъствие или наличието на много малки утечки между въздушните потоци. Основен недостатък на този тип топлообменници е, че регенерират единствено енталпията. Във възможностите им е да регенерират над 80% от наличното отпадъчно топлосъдържание, което ги прави широко разпространени в практиката.

Ротационни топлообменници

За разлика от топлообменниците с неразглобяема плоча, ротационните могат да регенерират както топлосъдържанието, така и латентната топлина, съдържаща се в изпускания от кондиционираните помещения въздух. Способностите на ротационните топлообменници от тип въздух/въздух да оползотворяват енталпията и скритата топлина зависи от вида на използваната топлообменна среда. Като конструкция този тип топлообменници са решение с въртящ се цилиндър, изпълнен с въздухопропусклива среда. Необходимо условие за оптимална работа на топлообменника е вътрешната му повърхност да е с голяма площ. К




Новият брой 2/2017

брой 2-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top