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 [м3/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
[ч–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; v
[м3/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.