Кейс №17 «Мероприятие -
установка контактных теплообменников
в объектах с приточно-вытяжной вентиляцией»

В современных зданиях в отопительный период как минимум 25–50% тепла расходуется на нагрев приточного воздуха. Одним из наиболее эффективных способов снижения потребления энергоресурсов при эксплуатации систем вентиляции является внедрение технологии утилизации вторичных потоков – в частности, по системам вентиляции, утилизации тепла вытяжного воздуха. Удаляемый из помещений воздух – самый энергоемкий вторичный поток. Так, к примеру, из помещений общей площадью 100 м2 с удаляемым воздухом (около 300 м3/ч) удаляется в холодный период года 5040 Вт теплоты.

Теплообменные аппараты контактного типа позволяют часть теплоты удаляемого воздуха использовать для подогрева приточного. Принципиальные схема системы общеобменной вентиляции до и после установки контактного подогревателя приточного воздуха приведены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Принципиальная схема общеобменной вентиляции:
1 – вентилятор приточного воздуха; 2 – вентилятор удаляемого воздуха;
3 – электрический калорифер; 4 помещение

Рис. 2. Принципиальная схема общеобменной вентиляции
с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха:
1 – вентилятор приточного воздуха; 2 – вентилятор удаляемого воздуха;
3 – электрический калорифер; 4 помещение; 5 – контактный
теплообменный аппарат; 6 – заслонка

Область применения

Жилой фонд, административные и общественные здания с общеобменной вентиляцией.

Определить:

1.                     Расход тепловой энергии на подогрев приточного воздуха в отопительный период

2.                     Количество свежего воздуха Lп, подаваемого в помещение, исходя из нормы в 30 м3/ч на одного человека

3.                     Количество рециркулируемого воздуха

4.                     Расчетную температуру воздуха tc после рекуперации и подмешивания потока рециркулируемого воздуха

5.                     Требуемый тепловой поток на «догрев» приточного воздуха

6.                     Экономия электроэнергии, затрачиваемой на нагрев приточного воздуха в калорифере

7.                     Экономию в денежном выражении за отопительный период

 

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Расход тепловой энергии на подогрев приточного воздуха в отопительный период рассчитывается по выражению, Вт:

                                                                               (1)

где L 3/ч] – расход приточного и удаляемого воздуха; с [Дж/(кг×°С)] – удельная массовая теплоемкость воздуха, с = 4187 Дж/(кг×°С); tп [°C] – температура холодного воздуха; принимается равной средней температуре наружного воздух за отопительный период; t0 [°C] – температура воздуха, подаваемого в помещение; принимается для жилых, общественных и административных зданий на 2 °С ниже температуры воздуха в помещении [СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»].

В случае, если расход приточного воздуха не известен, его можно ориентировочно определить по выражению:

                                                                                             (2)

где n–1] – кратность воздухообмена помещения; принимается по нормативно-технической документации; V [м] – объем помещения.

Шаг 2. Рециркуляция уходящего воздуха, применяемая совместно с рекуперацией позволит повысить энергетическую эффективность системы вентиляции (рис. 4.17.2). При этом количество свежего воздуха Lп, подаваемого в помещение, должно удовлетворять санитарно-гигиени­ческим требованиям:

                                                                                           (3)

где N [чел.] – число человек в помещении; v3/ч] – нормативный объем воздуха, подаваемого на одного человека [СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»].

Количество рециркулируемого воздуха Lр, м3/ч:

.                                                                                        (4)

Шаг 3. Расчетная температура воздуха tc после рекуперации и подмешивания потока рециркулируемого воздуха, °С:

                                                                                  (5)

где tв [°C] – температура воздуха, удаляемого из помещения; tх [°C] – температура воздуха после рекуператора:

                                                                                (6)

где tу [°C] – температура воздуха, удаляемого в окружающую среду; практика внедрения мероприятия показывает необходимость ограничения температуры уходящего воздуха для предотвращения выпадения конденсата на стенках воздухопровода; η – КПД рекуператора.

Шаг 4. Если температура воздуха tс ниже требуемой температуры воздуха, подаваемого в помещение t0, необходимо задействовать электрокалорифер. Требуемый тепловой поток на «догрев» приточного воздуха, Вт:

                                                                               (7)

Шаг 5. Экономия электроэнергии, затрачиваемой на нагрев приточного воздуха, кВт×ч:

                                                                      (8)

где z [ч] – число часов работы системы вентиляции в отопительный период.

Шаг 6. Экономия в денежном выражении за отопительный период, руб.:

                                                                                     (9)

где Тээ [руб./кВт×ч] – число часов работы системы вентиляции в отопительный период.

Пример расчёта

Объем приточного и удаляемого воздуха в системе общеобменной вентиляции – 375 м3/ч.

Температура воздуха в помещении tв = 20 °C.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет tп = –4 °C.

Длительность отопительного периода z = 220 сут.

Тариф на электрическую энергию Т = 5,11 руб./кВт×ч.

Количество персонала, работающего в помещениях, обеспечиваемых системой вентиляции – 6 чел.

Продолжительность рабочего дня – 9 ч.

Количество дней за отопительный период:

– рабочих – 151;

– нерабочих – 69.