Внимание!
Предложения и заявки заказчиков

Размещение рекламных материалов

коммерческая реализация изобретений - ООО 'Адвансед Девелопмент Проджект' смотреть>>>

Требуются разработки по средствам контроля и ограничения по количеству дисковых операций производимых одним пользователемдля хостинг провайдера. смотреть>>>

Требуются разработки по использованию низкопотенциальной энергии смотреть >>>

Утилизация тепла вытяжного воздуха (на основе процессов тепло- и массопереноса)





Управляемая система вентиляции и утилизации тепла требует энергетических затрат на подогрев воздуха меньше, чем другие системы. При этом, благодаря снижению установочной мощности системы отопления, при новом строительстве снижаются инвестиционные затраты. Дополнительно, за счет использования систем утилизации тепла, снижаются затраты на топливо, так как используются бытовые тепловыделения (имеются в виду тепловые выделения человека, электрических приборов, приборов приготовления пищи, испарения горячей воды ванной и стиральной аппаратуры, освещения, а также инсоляция и т.д.). Бытовые тепловыделения вместо того, чтобы "перегревать" помещение, в котором они возникают, перераспределяются по системе воздуховодов в те помещения, где есть "недогрев" или «недотоп». Также следует иметь в виду, что во многих квартирах длительное проветривание через открытые окна часто нежелательно из-за высокого уровня городского шума, высокой запыленности или загазованности. Использование в системе механической вентиляции установок утилизации тепла и тепловых насосов делает ее более энергоэкономичной.

В СССР ещё в 70-е годы проводились исследования и разработки установок утилизации тепла вытяжного воздуха. Но они, как правило, использовались только в крупных производственных специализированных цехах, помещениях зрелищно-массовых зданий, торговых и выставочных центрах, гостиницах и т.п.

За рубежом подобные установки стали разрабатывать и широко использовать в ходе и после энергетического кризиса 1973-79 годов. Причем, утилизаторы тепла удаляемого воздуха изначально получили широкое распространение именно в жилых зданиях многоквартирного типа и в коттеджах индивидуальной застройки. В Российской Федерации интерес к климатическому оборудованию значительно возрос только в результате массового строительства индивидуальных загородных жилых домов, коттеджей в 90-е годы.

Одним из источников вторичных энергоресурсов в здании является тепловая энергия воздуха, удаляемого в атмосферу. Расход тепловой энергии на подогрев поступающего воздуха составляет 40...80% теплопотребления, большая ее часть может быть сэкономлена в случае применения так называемых теплообменников-утилизаторов или рекуператоров.

Рекуператоры являются логическим дополнением к вентиляционным системам, используемым на крупных объектах. Они позволяют экономить от 10 до 50% тепла, раньше буквально "вылетавшего в форточку".  Однако для систем более скромного масштаба (с воздухообменом менее одной тысячи кубометров в час) затраты на приобретение, монтаж и обслуживание теплообменной установки, как правило, окупается слишком медленно и специалисты не советуют заказчикам закладывать подобное оборудование в небольшие проекты с ограниченным бюджетом. То есть, применение утилизаторов тепла в установках с расходом до одной тысячи кубометров в час в большинстве случаев не оправдано. Ведь экономия энергии порядка 15% при удорожании установки в два раза и при увеличении ее габаритных размеров (объект маленький) эта экономия не является существенной. Как отмечают разработчики ведущих мировых производителей подобного оборудования, нужны совершенно иные технологические подходы,
технологические решения для устранения экономических противоречий в этом
случае.

Огромное разнообразие производимой техники можно свести к следующим видам классификации утилизаторов: а) кожухотрубные и пластинчатые теплообменники, в том числе, перекрестноточные; б) роторные (регенеративные); в) тепловые насосы спромежуточным рабочим телом. Существующая техника в большинстве случаев может гарантированно обеспечить лишь не более 60% возврата тепла удаляемого воздуха. Для объектов с воздухообменом менее одной тысячи кубометров в час, как утверждают разработчики ведущих мировых фирм-производителей, в целях устранения очевидных экономических противоречий требуется оборудование, которое гарантированно обеспечивало бы не менее 90% возврата тепла удаляемого воздуха.
Предлагаемые в данном проектетехнологические решения, основанные на использовании технологии приготовления ультра-дисперсии газов в жидкостях,  как предполагает основной разработчик, какраз и могут обеспечить 90-95% возврата тепла удаляемого воздуха.

В ходе опытов и экспериментов с экспериментальным образцом "Генератора пузырьков" в марте-апреле-мае 2007 года были получены образцы газожидкостных растворов, в которых газ (атмосферный воздух) был "упакован" в объёмы мельчайших пузырьков в составе объёма воды.
Размеры пузырьков были гораздо меньше 1 мм. В лаборатории Радиофизического факультета Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского была организована попытка разглядеть пузырьки и оценить их размеры с использованием оптического микроскопа с 1000-кратным увеличением.
Оценить размеры пузырьков, их количество на единицу объёма (например, в 1 куб. мм), - тогда не удалось из-за прекращения финансирования работ инвестором.
Полученные газожидкостные дисперсионные системы обладали очень высокой стабильностью. Теоретически газ при столь малых размерах пузырьков по зависимости Оствальда и лапласовского давления под действием сил поверхностного натяжения должен раствориться в объёме жидкости, а пузырьки должны были исчезнуть. Но в течение одного месяца наблюдений полного исчезновения пузырьков не произошло. То есть, по крайней мере, в течение одного месяца наблюдалась устойчивость существования системы "газ (в объёмах пузырьков)/жидкость".

Другой особенностью данной технологии является способность «упаковывать» в 1 объёме жидкости газа в объёме, сопоставимом с объёмом самой жидкости, и даже больше. Напрашивается аналогия с газовыми гидратами, когда в единичном объёме жидкости заключено от 1 до 300 объёмов газа. Так, в природных метангидратах в 1 кубометре воды содержится 164 кубометра метана. Но природные газовые гидраты являются системами, использующими так называемые «соединения включения». То есть, атомы и молекулы газа, не вступая в химические связи с атомами и молекулами жидкости, тем не менее, прочно удерживаются внутри полостей, именуемых «клатратами». Механизм образования клатратов с «соединениями включения» на сегодня до конца не изучен и мало исследован и поэтому полного объяснения не имеет.

Но на обнаруженную технологию «упаковывания» газа в объём жидкости можно взглянуть совершенно иначе, а именно: с точки зрения технической термодинамики имеют место процессы тепло- и массопереноса. То есть, в этих процессах наблюдается не только перемещение вещества одного компонента в другом (массоперенос), но и одновременно передача теплоты внутри обрабатываемого материала (теплоперенос). Причем, в объёме жидкости происходит передача всей теплоты, содержащейся в газе, в том числе, скрытой теплоты, например, водяных паров вытяжного воздуха жилых помещений.

В уже упомянутых образцахимпортной техники используются технологии, которые могут утилизировать скрытую теплоту водяных паров лишь частично. Поэтому утверждение некоторых наших торговцев-дилеров о том, что представляемое им оборудование зарубежной фирмы, способно утилизировать 80, а то и 90% тепла вытяжного воздуха, надо воспринимать как рекламный ход, который ничего общего с истинами физики и термодинамики не имеет. Если к представленным зарубежным образцам подходить физически строго, то и величина энергоэффективности в 60% выглядит чересчур завышенной. Дело в том, что воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов. Но в зависимости от природы зарождения водяных паров величина скрытой теплоты, содержащейся в них, может быть даже больше суммарной величины тепла остального объема воздуха. И если внимательнее и более пристально взглянуть на физическую суть теплообменных процессов названных зарубежных образцов рекуператоров, то становится ясно, что, не отняв скрытую теплоту водяных паров, говорить о 80, тем более о 90% энергоэффективности попросту не приходится. Только «загнав» воздух в объем воды, можно быть уверенным в том, что все тепло, содержащееся в воздухе, также будет передано воде.

Вода, как хорошо известно,обладает наибольшей величиной теплоёмкости в сравнении со всеми другими жидкими веществами. Теплоёмкость воды в 4,5 раза выше теплоёмкости воздуха. Коэффициент теплопроводности воды в 25 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха. Кроме того, в последние годы многочисленными исследованиями доказано, что наличие огромного числа парогазовых пузырьков микронных диаметров, полученных, например, в результате кавитационных процессов, способствует резкому увеличению скорости передачи тепла в теплообменных аппаратах. Объясняется это тем, что пузырьки микронных размеров разрушительно действуют на пограничный слой жидкости поверхностей теплообменного аппарата, который является главным термическим и гидродинамическим сопротивлением в процессах теплопередачи.

Все эти вышеприведённые доводы дают возможность уверенно утверждать, что использование технологии приготовления ультра-дисперсии газов в жидкостях (в данном конкретном случае – ультра-дисперсии удаляемого воздуха в воде), вне всякого сомнения, позволит обеспечить 90-95% возврата тепла удаляемого воздуха. Более того, установка утилизации тепла удаляемого воздуха будет компактной и конструктивно более простой в изготовлении, что, естественно, скажется на цене единицы подобного оборудования и, - самое главное, - в последующем скажется на стоимости сервисного обслуживания.

На приложенных цветных вкладках-иллюстрациях представлены рисунки эскизной конструкторской проработки проекта установки утилизации тепла удаляемого воздуха со схемами циркуляции и теплопередачи производительностью в 200 кубических метров воздуха в час – каквытяжного, так и приточного.
Как следует из эскизной проработки проекта, постоянная потребляемая электрическая мощность не превысит 0,7 – 0,8 КВт (электронасос – 0,45 КВт, вентилятор приточного воздуха 0,25 –0,30 КВт), что, в свою очередь, не превысит величину энергоэффективности в 4,5 Вт/м3 удаляемого воздуха.

Показанные встроенные термоэлектрические нагреватели (ТЭНы) раствора, - мощность каждого не менее 1КВт, - предназначены для поддержания температуры раствора не ниже 20°C при экстремально низких температурах наружного воздуха, то есть, в минус 25°C и ниже. При таких температурах наружного воздуха необходимо исключить образование наледи на входе приточного воздуха в трубки теплообменника. То есть, ТЭНы будут включаться крайне редко и эпизодически.

Использованная литература:
1)      А.Н. Сканави, Л.М. Мохов, Отопление. М., АСВ, 2002
2)      О.Я. Кокорин, Современные системы кондиционирования воздуха. М «Физматлит», 2003.
3)      Номера журнала «АВОК» №5, 1998; №5, 2002; №4, 2004
4) Журнал «Энергосбережение», №2, 2000


1111.jpg


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рис 1 (Декоративный звуко- и теплоизолирующий корпус установки дан в разрезе)

2222.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

  Рис 2 (без внешнего корпуса)

 

3333.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

Рис 3 (с разрезом в диаметральной плоскости)


Рисунки эскизной проработки.

Габариты: 1768 Х 1224 Х 535 мм. Масса (сухая) - 180 кг. 

 

Более подробно см. по ссылке:

 

 http://www.inbitech.ru/ti/outtake_air/

Комментарии   

 
#1 gelo030563 09.01.2010 07:11
слишком сложно. а кто обслуживать будет?
коково потребление энергии в работе?
и на счет процентов отъема тепла рекуператором готов спорить.
при кустарной сборке имел около 80% при производительно сти 2000 куб/час
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить