Совершенствование сиситем вентиляции. ВКР. Миссуров Никита Константинович выпускная квалификационная работа магистерская диссертация
 Скачать 3.91 Mb.
|
Анализ методов и устройств, повышающих качество воздушной среды на производстве.Одним из самых распространённых способов повышения эффективности является рециркуляция вытяжного воздуха. В первую очередь делается это с целью экономии энергии, потребляемой вентиляционными системами. Принцип работы заключается в смешивании части удаляемой части воздуха из помещения с приточным воздухом, охлаждая или нагревая его (в зависимости от типа и настроек системы, а также времени года), далее он поступает в калорифер или кондиционер, из которых он по вентиляционным трубам поступает в помещение. Также объем наружного воздуха, поступающий процессе рециркуляции должен соответствовать всем санитарно-гигиеническим нормам, указанным в СНиП, предусмотренных для данного типа помещения. Чтобы воздух в помещении оставался свежим и пригодным для дыхания, при использовании рециркуляции в вентиляционной системе необходимо соблюдать такие условия: объем поступающего извне чистого воздуха должен составлять минимум 10% от производительности приточной установки; в поступающем в помещение воздухе должно содержаться максимум 30% вредных веществ от предельно допустимой их концентрации. Важно также обратить внимание что в переходный период года при повышении температуры наружного воздуха и работающей системе отопления внутри помещения, можно обойтись без дополнительного нагревания воздуха после рециркуляции. Что касается системы управления рециркуляцией, то оно осуществляется с помощью дистанционно регулируемых заслонок или решеток, управление которыми выполняется с пульта. Температура поступающего воздуха различается в зависимости от времени года, тогда как температура приточного воздуха, подаваемого в помещение, должна быть комфортной. Ее необходимое значение выставляется на пульте управления. Чиллер нагревает или охлаждает наружный воздух до заданного значения, он поступает в теплообменник, смешиваясь с возвращенным из помещения воздухом, в результате чего из приточного диффузора он выходит с оптимальной температурой. Также можно использовать дополнительные схемы рециркулирования вентиляции: Рециркуляция с помощью одного потолочного вентилятора и разведенных в пределах одного помещения воздуховодов не предназначена для подачи или изменения объема притока наружного воздуха. Такие схемы, лишенные фанкойла и подключения к забору уличного воздуха применяются в ряде типов помещений исключительно для увеличения подвижности воздуха в рабочей зоне. Рециркуляция воздуха внутри помещения при помощи фанкойла. В фанкойле присутствует теплообменник для охлаждения или подогрева воздуха, и промышленный вентилятор, осуществляющий его перемещение. Фактически, это канальный кондиционер, точнее его аналог. Такая система монтируется отдельно от основной приточно-вытяжной вентиляции и работает следующим образом: в одних зонах помещения забирается воздух, по воздуховодах подается в теплообменник, где подогревается или охлаждается, после чего другой сетью воздуховодов отправляется в другие зоны помещения. Применение данной системы можно считать рациональным в малых и средних помещениях, где приточно-вытяжная вентиляция представлена, например, только стеновыми вентиляторами, смонтированными в вентиляционные шахты. Здесь выполнение полноценной комбинированной циркуляционной вентиляции затруднено и нецелесообразно, а такой подход позволит создать приемлемый микроклимат при минимальных затратах без необходимости полной переделки всей вентиляции. Рециркуляция при помощи фанкойла с подмешиванием уличного воздуха. Основой здесь выступает та же самая система с фанкойлом, что и в предыдущем случае, с единственным отличием – она имеет возможность забирать воздух и с улицы. Уличный забор регулируется вручную или автоматически управляемой заслонкой. Ее применение оправдано в основном тогда, когда в помещении уже смонтирована эффективная приточно-вытяжная вентиляция, модернизировать которую нет желания или возможности. Такая система может применяться для нагрева или охлаждения воздуха в помещении, а также в качестве вспомогательной приточной установки. Рециркуляция является эффективным и дешевым методом снижения энергозатрат. Но не стоит забывать, что рециркуляция воздуха не допускается: из помещений, в воздухе которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в концентрациях, превышающих установленные Госсанэпиднадзором России, или резко выраженные неприятные запахи; из помещений, в которых максимальный расход наружного воздуха определяется массой выделяемых вредных веществ 1-го и 2-го классов опасности; из помещений, в которых имеются вредные вещества, возгоняемые при соприкосновении с нагретыми поверхностями воздухонагревателей, если перед воздухонагревателем не предусмотрена очистка воздуха; из помещений категорий А и Б (кроме воздушных и воздушно-тепловых завес у наружных ворот и дверей); из 5-метровых зон вокруг оборудования, расположенного в помещениях категорий В1-В4, Г и Д, если в этих зонах могут образовываться взрывоопасные смеси из горючих газов, паров, аэрозолей с воздухом; из лабораторных помещений научно-исследовательского и производственного назначения, в которых могут производиться работы с вредными или горючими газами, парами и аэрозолями из систем местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом; из тамбур-шлюзов. Также, согласно нормативному документу СП 60.13330.2010 рециркуляция воздуха невозможна в помещениях: где расходы воздушных масс определяются из расчета количества образуемых вредных веществ; где присутствуют высокие концентрации различных грибков и болезнетворных микробов; где присутствуют вредные вещества, возгоняемые при непосредственном контакте с нагретыми поверхностями; которые причисленные к категории А и Б; где осуществляются работы, связанные с использованием вредных и горючих газов, а также пара; которые, причислены к категориям В1 и В2 и где может осуществляться выделение вредоносной пыли и аэрозолей; где присутствуют системы, содержащие в себе местные отсосы вредоносных веществ и взрывоопасных смесей. Рециркуляция воздуха ограничивается: пределами одной квартиры, номера в гостинице или одноквартирного дома; пределами одного помещения в общественных зданиях; пределами одного или нескольких помещений, в которых выделяются одинаково вредные вещества 1-4-ого классов опасности, кроме помещений, приведенных в разделе выше "Рециркуляция воздуха не допускается". Система с рециркуляцией воздуха позволяет снизить энергопотребление на нагрев воздуха (охлаждение). На сегодня показатели тепло защиты зданий достигли небывалых высот, и поэтому поиски сохранения и использования выделяемой тепловой энергии является очень важным. Поэтому одно из главных энергосберегающих мероприятий является утилизация тепла вытяжного воздуха. Оно является не самым распространённым, зато достаточно перспективным направлением для снижения энергозатрат. Приточно-вытяжные вентиляционные установки с утилизацией теплоты вытяжного воздуха по сравнению с традиционными системами обладают большим количеством плюсов, к числу которых следует отнести огромную экономию тепловой энергии, расходуемой на нагрев вентиляционного воздуха (от 50 до 90 % в зависимости от типа применяемого утилизатора). Также нужно отметить высокий уровень воздушно-тепловой комфортности, обусловленный аэродинамической устойчивостью вентиляционной системы и сбалансированностью расходов приточного и удаляемого воздуха. Особенно часто применяются следующие типы утилизаторов: Регенеративные утилизаторы теплоты. В них теплота вытяжного воздуха передается приточному воздуху через насадку, которая попеременно нагревается и охлаждается. Несмотря на высокую энергоэффективность, регенеративные утилизаторы теплоты обладают существенным недостатком – вероятностью смешивания определенной части удаляемого воздуха с приточным в корпусе аппарата. Это, в свою очередь, может привести к переносу неприятных запахов и болезнетворных бактерий. Поэтому их обычно применяют в пределах одной квартиры, коттеджа или одного помещения в общественных зданиях. Рекуперативные утилизаторы теплоты. Данные утилизаторы, как правило, включают в свой состав два вентилятора (приточный и вытяжной), фильтры и пластинчатый теплообменник противоточного, перекрестного и полуперекрестного типов. При поквартирной установке рекуперативных утилизаторов теплоты появляется возможность: гибко регулировать воздушно-тепловой режим в зависимости от варианта эксплуатации квартиры, в том числе с использованием рециркуляционного воздуха; защиты от городского, внешнего шума (при использовании герметичных светопрозрачных ограждений); очистки приточного воздуха с помощью высокоэффективных фильтров. Утилизаторы теплоты с промежуточным теплоносителем. По своим конструктивным особенностям эти утилизаторы малопригодны для индивидуальной (поквартирной) вентиляции, и поэтому на практике их используют для центральных систем. Утилизаторы теплоты с теплообменником на тепловых трубах. Использование тепловых труб позволяет создавать компактные энергоэффективные теплообменные устройства. Однако в связи со сложностью конструкции и высокой стоимостью они не нашли применения в системах вентиляции для жилых зданий. При сходных массогабаритных показателях результаты по утилизации тепла, следующие: Регенеративные утилизаторы теплоты (80–95 %). Рекуперативные (до 65 %). Утилизаторы теплоты с промежуточным теплоносителем (45–55 %). Также необходимо сказать, что утилизаторы теплоты, помимо передачи тепловой энергии, передают влагу от вытяжного к приточному воздуху. В зависимости от конструкции теплопередающей поверхности они делятся на энтальпийный и сорбционный типы и удаляют 15–45% влаги с вытяжным воздухом. Данная система является высокоэффективной с точки зрения экономии, но имеющая недостаток в мощности и в высокой изначальной стоимости. Система с переменным расходом воздуха (VAV-система) является самой продвинутой и простой в использовании системой вентиляции. Она позволяет регулировать подачу воздуха в каждом помещении независимо друг от друга. С такой системой есть возможность отключать вентиляцию в любой комнате. Для создания VAV-систем требуется сложная автоматическая система, которая увеличивает стоимость всей системы. Но на сегодня уже разработаны недорогие готовые решения для построения VAV-систем. Принцип работы проиллюстрирован в (Приложение Д). VAV-система с максимальной производительностью 300 м³/ч, обслуживающая две зоны: гостиную и спальню. На рисунке (Приложение Д) подача воздуха производится в обе зоны: 200 м³/ч в гостиную и 100 м³/ч в спальню. Допустим, что зимой мощности калорифера будет недостаточно для нагрева потока воздуха до комфортной температуры. Если бы мы использовали обычную систему вентиляции, то нам пришлось бы снизить общую производительность, но тогда в обоих помещениях стало бы душно. Однако у нас установлена VAV-система, поэтому днем мы можем подавать воздух только в гостиную, а ночью – только в спальню. Для этого клапаны, регулирующие объем подаваемого в помещения воздуха, оборудуются электроприводами, которые позволяют с помощью обычных выключателей открывать и закрывать заслонки клапанов. Таким образом, нажав на выключатель, пользователь перед сном отключает вентиляцию в гостиной, где ночью никого нет. В этот момент дифференциальный датчик давления, который измеряет давление воздуха на выходе приточной установки, фиксирует увеличение измеряемого параметра (при закрывании клапана сопротивление воздухопроводной сети возрастает, приводя к увеличению давления воздуха в воздуховоде). Эта информация передается в приточную установку, которая автоматически снижает производительность вентилятора ровно на столько, чтобы давление в точке измерения оставалось неизменным. Если же давление в воздуховоде остается постоянным, то и расход воздуха через клапан в спальне не изменится, и по-прежнему будет составлять 100 м³/ч. Общая производительность системы снизится и также будет равна 100 м³/ч, то есть ночью потребляемая системой вентиляции энергия уменьшится в 3 раза без ущерба для комфорта людей. Данная система является максимально простой и эффективной. Она идеально подходит для размещения в доме, предприятии с минимальными выделениями вредных веществ. Дросселирование вентиляции. Является самый простым способом повышения аэродинамической эффективности, путем перераспределения потоков воздуха в вентиляционной системе. Заключается в установке в необходимых местах дроссель-клапана с целью регулирования давления в системе. Таким образом в вентиляционной системе, имеющей две и более ветви, осуществляется повышенная приточка или забор воздуха в местах, где он более необходим. Достоинства: низкая цена; доступность; подбираются по сечению воздуха и устанавливаются где угодно. Недостатки: шум; сложность наладки; препятствие механической чистки. Камера статического давления (адаптер). Она устанавливается в вентиляционных системах с целью снижения скорости воздушного потока и уменьшения шума, увеличения сечения и распределения приточного воздуха в помещении. Является обязательным для вентиляционных решёток и квадратных диффузоров. Принцип работы заключается в распределении воздуха внутри камеры статического давления, а также снижении его скорости, что приводит к падению динамического давления и плавному изменению статического. Стандартная камера статического давления с патрубками воздуховодов сделана в виде прямоугольного короба из оцинкованной стали. Разные модели отличаются размерами и комплектующими. Промышленность выпускает камеры, оборудованные рассеивателями, звукоизоляцией или отбойниками. Устройства могут быть дополнены воздухораспределителями. Ее подсоединяют к магистральному воздуховоду, также практикуется присоединение устройства к его ответвлениям. Соединения выполняется с помощью патрубка, который имеет круглое сечение. Внутри может располагаться и звукопоглощающий материал толщиной 25 мм. Из этого можно вывести следующие преимущества использования для помещений: понижение шумового уровня за счет контроля воздушных потоков; удобный способ установки воздуховодов; регулирование количества поступающего воздуха, благодаря заслонке комплектация дополнительной звукоизоляционной системой; индивидуальное устройство патрубков – вертикаль, горизонталь; установка камеры под потолком (освобождает пространство и не влияет на интерьер). |