Исследование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепловой энергией

УДК 628.83

Е. С. Каратаева, Н. С. Казанцева

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИЕЙ

Ключевые слова: система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепловой энергии, энергосбережение, энергоэффективность, эксплуатационные характеристики.

Рассматривается применение систем приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла для полезного использования энергетического потенциала отработанных потоков воздуха и снижения тепловых потерь в изолированном помещении. Проводится анализ расходных показателей установки

Keywords: system of ventilation with heat recovery, energy conservation, energy efficiency, performance.

The application of systems of ventilation with heat recovery for useful energy potential of the waste streams of air and reduce heat loss in an isolated room. The analysis of expenditure indicators installation.

На сегодняшний день достаточно остро стоит вопрос о максимально эффективном сохранении тепла, оптимизации параметров микроклимата в помещении, а также об увеличении энергосбережения. По мере развития технологий и получения большого потока научных знаний, решение этого вопроса преобразовалось в новое научное направление. В настоящее время, когда запас энергоресурсов нашей планеты уменьшается, а стоимость их стремительно растет, современное общество приходит к пониманию о необходимости внедрения в практику отопления и кондиционирования зданий и сооружений инновационных устройств, способных обеспечить снижение необходимого уровня энергопотребления при сохранении современных требований к тепловому комфорту [1-2].

Использование систем приточно-вытяжной

вентиляции с рекуперацией тепла для оптимизации параметров микроклимата помещения

Существенное влияние на организм человека оказывает качество воздушной среды - характеристика в помещениях практически не контролируемая. Без специальных мер по обеспечению вентиляции может быть нарушен микроклимат помещения, что ведет к изменению качественного состава воздуха (снижается уровень кислорода, повышается содержание углекислого газа и других вредных химических примесей).

На современном рынке существуют различные системы вентиляции помещений. Вентиляция может быть естественной (через открытые окна, форточки, вентиляционные шахты, неплотности конструкций) и механической.

Естественная система вентиляции воздуха является достаточно неудобной в эксплуатации и крайне не экономичной притом, что интенсивность циркуляции воздуха в данном случае весьма невелика, а значит, помещение не будет получать необходимое количество кислорода для комфортного пребывания в нем человека. Поэтому более разумно использовать другую систему вентиляции - механическую, или принудительную.

Очевидно, что лучшим вариантом борьбы с кратковременными и длительными изменениями, происходящими в микроклимате помещений под действием различных неблагоприятных факторов, станет энергосберегающая вентиляция.

Максимальный эффект следует ожидать при внедрении децентрализованных систем приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла (СПВВР). В ходе эксплуатации данной системы большое практическое значение приобретают вопросы полезного использования энергетического потенциала отработанных потоков воздуха, загрязненных полютантами. При этом осуществляется принцип регенерации энергии, результатом которого является снижение тепловых потерь непосредственно в самом изолированном помещении. Зачастую, данные устройства оснащают различными дополнительными приспособлениями, призванными автоматизировать работу устройства, улучшить качество подаваемого воздуха (или хотя бы, предотвратить его ухудшение) и т.д.

СПВВР имеет различные модели исполнения. Из литературных источников следует, что данная система обладает высокой энергетической эффективностью [3].

Принцип работы СПВВР с регенерацией тепла заключается в том, что рекуператор за небольшой отрезок времени удаляет теплый воздух помещения, вследствие чего нагревается насадка теплообменника. Затем на такой же промежуток времени вентилятор включается на реверс, и прибор подает в помещение наружный воздух.

Проходя через нагретую насадку, наружный холодный воздух нагревается, за счет чего происходит эффективный возврат тепла помещения [4].

Исследование экспериментального образца системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепловой энергией

Для определения эксплуатационных характеристик и показателей энергоэффективности системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепловой энергии (СПВВР) были проведены научные исследования, в ходе которых использовался экспериментальный образец СПВВР, представляю-

щий собой устройство для утилизации тепла вентиляционных выбросов.

Устройство состоит из металлической трубы с установленным в ней осевым вентилятором и регенерирующей насадкой. На входе и выходе встроены фильтры. Кроме того, на выходе (в помещении) устанавливается решетка (жалюзи). С внешней стороны металлический корпус покрыт пенно-полиэтиленовой изоляцией. Работа системы утилизации тепла управляется входящем в комплект блоком управления. Блок управления позволяет работать в трех режимах: режим вытяжки; режим притока и энергосберегающий режим. Блок управления в каждом из выше перечисленных режимов позволяет устанавливать на выбор пяти скоростей вращения лопастей вентилятора. Вставка представляет собой цилиндрический керамический блок с однонаправленными регулярными продольными каналами прямоугольного сечения в виде сот.

Расходные показатели

Расход воздуха, создаваемый вентилятором приточно-вытяжной установки определялся на экспериментальной установке (рис. 1), которая состояла из СПВВР 1, измерительного трубопровода 2 длиной 2500 мм и внутренним диаметром 100 мм, лопастного анемометра 3 и тахометра 4. Измерительный трубопровод с установленным на нем лопастным анемометром откалиброванным по эталонной диафрагме (10-120 м3/ч).

Рис. 1 - Установка для определения расхода: 1 - СПВВР, 2 - измерительный трубопровод, 3 -анемометр лопастной МБ-12, 4 - тахометр лазерный типа 2790

Заданием требуемого режима СПВВР по показаниям анемометра определялся расход воздуха, создаваемый вентилятором, а с помощью тахометра измерялась частота вращения вентилятора.

Таким образом, были получены следующие результаты, приведенные в табл 1.

Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований

Скорость Частота Расход Частота Расход

задавае- враще- воздуха враще- воздуха в

мая на ния вен- в режи- ния вен- режиме

блоке управле- тилятора, об/мин, в ме вытяжки F, тилятора, об/мин в притока F, м3/ч

ния режиме м3/ч режиме

СПВВР вытяжки вытяжки

1 1300 17,9009 1300 31,8995

2 1560 22,3449 1560 43,4539

3 2900 27,8999 1850 64,5629

4 2900 31,2329 2300 84,5609

5 2900 88,7827 2900 119,0019

Выводы

В ходе проделанных опытов было выявлена существенная неоднородная температурная и аэродинамическая картина по сечению аппарата, что в итоге приводит к снижению показателей эффективности по сравнению с теоретическими значениями. Причиной этого можно считать несимметричную работу вентилятора в прямом и обратном направлении, а также неоднородное распределение потока по сечению аппарата, особенно с ярко выраженной застойной зоной в центре матрицы.

Заключение

Для эффективного предотвращения отрицательных воздействий на здоровье человека необходимо внедрять децентрализованную энергосберегающую систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла (СПВВР).

Опираясь на результаты проведенных исследований, можно сделать следующий вывод. Аппарат обладает энергосберегающими свойствами и может быть применен в системах воздухообмена объектов культурно-бытового назначения (жилые и производственные помещения, а также спортивные объекты).

Литература

1. Л.Р. Ибрашева, Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 7, 224229 (2012);

2. Л.Р. Ибрашева, А.М. Идиатуллина, Вестн. Казан. технол. ун-та, 2, 198-212 (2011);

3. Энергосберегающая приточно-вытяжная вентиляция: М1р://8тр1е1:Ы^ .ги/агсЫуе8/12.

4. ПВУ для дома. Приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла: http://remstd.ru/archives/pritochno-vyi1yazhnyie-us1anovki-s-rekuperatsiey-tep1a/

© Е. С. Каратаева - к.т.н., доцент каф. машиноведения КНИТУ, oskar_karataev@mail.ru, Н. С. Казанцева - студентка КГЭУ.

© E. S. Karataeva- c.t.s., associate professor of the department of mechanical engineering of Kazan National Research Technological University (KNRTU), oskar_karataev@mail.ru, N. S. Kazantseva - student of the Kazan State Power Engineering University.