melbu (melbu) wrote,
melbu
melbu

Повышаем энергетическую эффективность на ровном месте.

Не для кого не секрет, что по мере развития технологий с каждым годом мировой промышленностью выпускается товаров на большую сумму. В месте с этим растет потребление энергии и сырья. Но при этом стоимость энергии и сырья в товаре постепенно уменьшается. В этом нет ничего удивительного. В таком товаре, как программное обеспечение, доля затраченных материальных ресурсов минимальна, а стоимость интеллектуальных ресурсов максимальна. В цене бензина или в цене дорожного покрытия преобладает цена сырья. Чем дальше по мере прогресса будут развиваться технологии, тем меньше в стоимости покупаемого нами товара, цены сырьевых и энергетических ресурсов.

Я занимаюсь системами микроклимата зданий. Моя наука не относится к категории высоких технологий. А, действительно, чего там, комфорт уже давно стал нормой. Тем не менее, я сейчас попробую изложить вам простой и элегантный способ переноса существенной части денег, обычно затрачиваемых на оплату энергетических ресурсов, на оплату интеллектуальных услуг инженера-разработчика и оплату рабочих рук производственника.


 

Говорить мы с вами будем о рекуператоре энергии. Сами понимаете, что речь не пойдет о простом рекуператоре. Такие устройства давно и успешно применяются и мне было бы просто не интересно писать о нём в моей ЖЖ-шке.

Поскольку ко мне в гости заходят не только коллеги, я поясню коротко о каком рекуператоре идет речь. Дело в том, что при вентиляции зданий зимой мы забираем воздух с улицы и подогреваем его примерно до 20С и после этого подаем в помещение. Одновременно с этим загрязненный воздух удаляется на улицу. Парадокс заключается в том, что на морозную улицу выбрасывается хоть и грязный, но теплый воздух. А забирается с улицы хоть и чистый, но холодный. Каждому офисному сотруднику положен глоток свежего воздуха в объеме 60м3/ч. Чтобы нагреть этот объем в расчетных условиях (в Москве на улице -28С) требуется затрачивать мощность 960 Вт. В течении всего отопительного периода средняя температура в Москве составляет -3 С, значит каждый офисный работник кроме зарплаты и канцелярских принадлежностей потребляет еще 480 Вт тепла на нагрев воздуха, необходимый ему для нормального существования. Сократить эти затраты энергии позволяют специальные устройства – рекуператоры. По сути, с их помощью за счет тепла вытяжного воздуха нагревают холодный приточный. Таким образом затраты тепловой энергии можно сократить на 50-80%. Естественно, эти девайся сами по себе стоят денег, но с учетом роста стоимости энергии они становятся всё больше популярны даже у нас в стране. В вентиляции преимущественно используют рекуператоры трех типов: Рекуператор с промежуточным теплоносителем – в вытяжной и в приточный канал ставят воздушно-жидкосные теплообменники (как радиаторы в автомобилях) с незамерзающей жидкостью внутри, теплообменники соединяют трубками и гоняют незамерзающую жидкость между ними при помощи циркуляционного насоса. Второй тип – пластинчатые или перекрёсноточные – как ясно из названия, представляют из себя пакет пластин через которые протекают не смешиваясь поток приточного и вытяжного воздуха. Третий тип – роторный рекуператор: Состоит из колеса из алюминиевой фольги (являющейся аккумулирующей массой), которое медленно вращается одновременно в вытяжном и приточном воздушных каналах.


Принцип действия роторного рекуператора


Строение колеса роторного рекуператора
 

У всех рекуператоров есть свои преимущества и свои недостатки, подробно обо всех говорить не будем. Остановимся на роторном.
Зимой в принципе все понятно. Устанавливай роторный рекуператор, ставь более дорогую систему управления, сэкономь немного денег (уже переплаченных за рекуператор) в тепловом пункте и экономь потом постоянно до 80% тепловой энергии. Здесь всё ясно и в принципе скучно. Меня больше интересует, что делать с этим рекуператором летом.
Для того чтобы оперировать сразу цифрами, возьмем для примера офисное помещение площадью 1000 м2 (г. Москва). Каждому сотруднику положено 6м2 площади и 60 м3/ч свежего воздуха. Итого на всех 10’000м3/ч. На утилизацию избытков тепла в летний период потребуется примерно 100кВт холода, это без учета охлаждения свежего приточного воздуха. Мощность охладителя воздуха составит 35кВт. Итого на все помещение потребуется источник холода мощностью 135 кВт, электрическая мощность которого составит 54кВт. Кроме того, в атмосферу нам предстоит выбросить 135+54=189 кВт тепла.
Ах да, я забыл, что в приточной установке у нас болтается роторный рекуператор, который мы установили ради экономии тепловой энергией зимой. Летом он не очень эффективен, т.к. охлаждать приточный воздух (с температурой 28,5С) он будет вытяжным воздухом с температурой 25С. В таких условиях мощность рекуперации составит всего на всего 8,7 кВт. Ну хоть что-то. Пусть работает, раз уж он есть. Тогда мощность холодилки у нас станет 126,3кВт, потребляемая электрическая мощность 50,5КВт, а атмосфере мы отдаем 176,8 кВт. Экономия ничтожная.
Но не этим я хотел поделится с общественностью.
Листая каталог производителя роторных рекуператоров Klingenburg GmbH, я обнаружил у них сорбционные энтальпийные осушительные роторы (SECO). Не такое уж большое открытие, я вам скажу. Конструкция у них как у обычного ротора но роторная масса этих роторов изготавливается не из алюминия, а из целлюлозного волокна. При нулевой тепловой емкости, такой ротор обладает значительной впитывающей емкостью, что позволяет перемещать влагу воздуха из более влажного потока в более сухой. Такие роторы используют в установках для осушения воздуха, работающих в определенных условиях. Все это не ново.
Мене больше понравился вариант использования таких роторов в приточно-вытяжных установках для охлаждения воздуха.

В каталоге производителя приведена вот такая схема приточно-вытяжной установки:


 

Чтобы было понятно, начну объяснения схемы работы с процесса 5-6. Это оросительная камера, где удаляемый из помещения воздух увлажняется до 100%. Это так называемое адиабатное увлажнение, при котором влажность воздуха увеличивается, а температура падает. В нашем случаи мы охладили вытяжной воздух с 25 до 19С. В процессе 6-7 у нас принимает участие обычный алюминиевый роторный рекуператор, который отбирает тепло от приточного воздуха и сообщает его вытяжному, нагревая его до 31С. Далее нам нужно подать максимально сухой воздух в сорбционный рекуператор, для того чтобы по максимуму осушить приточный воздух. Наиболее эффективным этот процесс будет тогда, когда вытяжной воздух будет иметь минимальную относительную влажность. Для этого мы нагреваем его до 50С (процесс 7-8) и в таком виде подаем на ротор SECO. На улицу наш грязный отработанный воздух попадает с температурой 42С и 30%-й влажностью.


 

Свежий воздух мы забрали с улицы с температурой +28,5С и влажностью 40% и сразу отправили его в SECO. Та он немного подогрелся и потерял примерно треть влаги (процесс 1-2). Лишнее тепло из приточного воздуха мы удаляем в обычном роторе (процесс 2-3). Температура его составит уже 24С и 40% влажности. А увлажнив (процесс 3-4) такой воздух до 55% в оросительной камере мы придадим ему температуру 21С, вполне достойную для подачи в обслуживаемые помещения.
На весь процесс мы потратили:
Тепла - 67кВт
Воды – 100 л/ч с учетом продувки (а вообще 46 л/ч)
И потратили мизер электрической мощности.


 


 

Таким образом на нашу офисную площадь нам потребуется 100кВт холода, на который мы затратим 40кВт электрической мощности. При этом у нас выработается тепла 100+40=140 кВт, 67 из которых мы потратим на подогрев вытяжного воздуха.
В сухом остатке у нас получается безумно дорогая приточно-вытяжная установка и потери чистой водопроводной воды 100л/ч. Зато на 25% сокращаются затраты на электрическую энергию, на 25% мощность холодильных машин и на 50% меньше градирен или сухих охладителей которые выбрасывали лишнее тепло в атмосферу.
Tags: техника
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments