РЕКУПЕРАЦИЯ И УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ КУХОННОГО ПОМЕЩЕНИЯ

Рассмотрена задача усовершенствования конструкции теплообменника рекуператора приточно-вытяжной установки вентиляции кухонного помещения. Пересчитана поверхность теплообмена испарителя вытяжной вентиляции приточно-вытяжной установки, и рассчитаны габаритные размеры. Предложены методы обслуживания теплообменников приточно-вытяжной установки.

Ключевые слова: вентиляция и кондиционирование, отопление, рекуперация, приточно-вытяжная вентиляция, приточно-вытяжная установка.

Введение. В настоящее время вентиляционные системы представлены широким спектром принципиальных схем работы и оборудованием, различающихся по назначению, характеристикам по производительности и составу оборудования входящего в систему. Известны различные виды схем исполнения вентиляции помещений [1,2], а также типы рекуператоров входящих в состав приточно-вытяжной вентиляции.

На сегодняшний день, стоимость энергоресурсов и задачи энергосбережения, выдвигают высокие требования к системам отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК), в частности, к рекуперации и утилизации тепла. Поскольку на эффективность рекуперации и утилизации тепла оказывают основное существенное влияние, тип и конструкция рекуператора и теплоутилизатора соответственно, то необходимо совершенствовать конструкцию агрегатов и материалы применяемые в их изготовлении.

Постановка задачи. Рассматривается задача улучшения конструкции фреонового рекуператора приточно-вытяжной вентиляции кухонного помещения совмещённой с системой отопления кухонного и бытовых помещений.

Задача формулируется следующим образом: необходимо разработать конструкцию фреонового рекуператора позволяющую эффективно производить ревизию (чистку) теплообменного аппарата рекуператора при оседании жировых отложений на его элементах, которая будет обеспечивать удовлетворительный коэффициент рекуперации, а также разработать методику теплового расчёта этой конструкции рекуператора.

Методы исследования. В основу решения поставленной задачи, выбран конструктивный метод, позволяющий усовершенствовать конструкцию теплообменного аппарата фреонового рекуператора, а также математическое моделирование процессов теплопередачи в нём. За основу в математическом моделировании, была взята программа расчёта теплообменных аппаратов ”CuAl” компании ООО «ВЕЗА», которая базируется на математических моделях [3].

Сравнительный анализ рекуператоров. При конструктивном выборе теплообменника, были рассмотрены рекуператоры приточно-вытяжных установок:

  1. Приточно-вытяжная установка CE-HRV (рекуператор из HEP-бумаги) производства компании Midea [4],

  2. Пластинчатый канальный теплоутилизатор ПКТ (пластины из алюминиевой фольги) производства компании ООО «ВЕЗА» [5],

  3. Роторный регенератор приточно-вытяжной установки КЦКП производства компании ООО «ВЕЗА» [5]

  4. Фреоновый рекуператор с двумя теплообменниками гидравлически подключенных к компрессорно-конденсаторному блоку (ККБ) [6], у которого на приток применяется фреоновый воздухоохладитель ФКО компании ООО «ВЕЗА», и теплообменника установленного в вытяжной части, состоящего из медных фреоновых трубок и накладного, съёмного оребрения из алюминиевого сплава АД31, применяемого в охлаждении процессоров персональных компьютеров, компаний INTEL и AMD имеющего коэффициент теплопроводности λ=188 Вт/(м·град).

Анализируя особенности вытяжки приточно-вытяжной вентиляции, которые требуют частую промывку от жировых отложений на теплопередающей поверхности, и особенности конструкций вышеприведенных рекуператоров, приходим к выводу, что рекуператоры № 1-3 не пригодны к эксплуатации в таких условиях. В случае первого рекуператора, бумажная теплопередающая поверхность при загрязнении жировыми отложениями не подлежит глубокой чистке и восстановлению. Во втором случае, так же, как и в первом, тонкие пластины из алюминиевой фольги будут повреждены при глубокой очистке щётками и химическими растворами. В случае с роторным регенератором, при загрязнении узких щелей вращающегося барабана, постоянный выход из строя очевиден.

Конструкционное решение задачи. Для более долговечной работы и высшего коэффициента рекуперации, выбран фреоновый рекуператор с медно-алюминиевым конденсатором на притоке типа ФКО, и испарителя вытяжного канала, состоящего из медных фреоновых трубок и съёмного оребрения из алюминиевого сплава, высокой коррозионной стойкости марки АД31 рисунке 1.

eskyz

Рис. 1. Конструкция испарителя со съёмным оребрением

В процессе рекуперации тепла фреоновой приточно-вытяжной установки необходимо учитывать баланс между теплотой испарения и теплотой конденсации, а значит, что также должен сохраняться баланс площади поверхности теплообмена испарителя и конденсатора. Для сравнения геометрических параметров конденсатора ФКО и испарителя с съёмным оребрением, были выбраны каналы прямоугольного сечения 400×200 мм. В канале притока воздуха устанавливается конденсатор типа ФКО 40-20. В вытяжном канале кухонного помещения устанавливается фреоновый теплообменник с съёмным оребрением с аналогичным сечением канала 400×200 мм. Съёмное оребрение испарителя рисунок 2 расчитано таким образом, чтобы поместиться в канал данного сечения (400×200 мм) не уменьшив площадь поверхности теплообмена по сравнению с ФКО 40-20. Конечной величиной расчёта является глубина фреонового испарителя с съёмным оребрением, которая обеспечит площадь поверхностного теплообмена эквивалентную ФКО 40-20.

oboz

Количество рёбер:

(1)   

где: Нп/секц - высота полусекции,

δреб- толщина ребра,

n- количество рёбер,

- растояние между рёбрами.

Периметр полусекции:

(2) P=Hреб•2n+n•δреб+(n-1)•B+2h

где: Hреб - высота ребра,

n- количество рёбер,

δреб- толщина ребра,

B- расстояние между рёбрами,

h- высота основания полусекции.

Следовательно, периметр секции равен 2P

Уточнение габаритов теплообменника. При: Hреб=50мм; δреб=2мм; B=4мм; h=16мм и длине секции равной 0,5 м;

Нп/секц=170мм; Полная высота 190 мм; полная ширина 132 мм; периметр поверхности теплообмена 2P= 6,092 м, площадь равна 3,046 м2. Следовательно в канал раз мером 400×200 мм помещаются две секции, общая площадь поверхностного теплообмена будет равна 6,092 м2. Площадь поверхностного теплообмена конденсатора ФКО 40-20 равна 6,6 м2 [5], учитывая работу компрессора, разница в площади компенсируется за счет дополнительной теплоты сжатия.

Результаты решения задачи. В ходе решения поставленной задачи, были рассмотрены четыре конструкции теплообменного аппарата, выбрана и обоснована рациональная конструкция, согласно требованиям постановки задачи и пересчитаны габариты испарителя фреонового рекуператора приточно-вытяжной установки кухонного помещения.

Выводы. При рассмотрении повышения эффективности рекуператора, необходимо учитывать его прямое назначение - экономию энергетических ресурсов, материальных затрат на эксплуатацию и обслуживание системы ОВиК. При выборе конструкции теплоутилизатора, необходимо учитывать такие факторы:

  1. Коэффициент эффективности рекуператора

  2. Цена рекуператора

  3. Срок эксплуатации

  4. Интенсивность обслуживания

  5. Цена обслуживания

На основе этих пяти основных факторов, строится технико-экономическое обоснование выбора типа рекуператора приточно-вытяжной вентиляционной системы.

Библиографические ссылки

1. Ананьев В.А. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / Л.Н. Балуева, А.Д. Гальперин, А.К. Городов, М.Ю. Еремин, С.М. Звягинцева, В.П. Мурашко, И.В. Седых – М.: ООО «Диксис Трейдинг», «Евроклимат», 2001. – 416с.

2. Богословский В.Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / О.Я. Кокорин, О.В. Петров – М.: Стройиздат, 1985– 367 с.

3. Бялый Б.И. Тепломассообменное оборудование воздухообрабатывающих установок ООО «ВЕЗА». – М.: ООО «Инфорт», 2005. – 278 с

4. WWW.mideacac.com

5. http://www.veza.com.ua

6. Патент № 52228 UA, МПК F25B 9/00 надр. 25.08.10 бюл. №16

©Вестник Днепропетровского университета

серия ракето-космическая техника,

выпуск 17, том 2

©Инжинер-проектировщик ООО "АРК" Дмитренко Андрей Анатольевич