Puc. 4.5.2. Принципиальная схема системы вентиляции

с теплообменником-утилизатором I - предварительный подогреватель (колорифер), 2 - рекуперативный теплообменник, 3 - п0догреватель (колорифер), 4 – приточный вентилятор, 5 - вентилируемое помещение, 6 - вытяжной вентилятор мощность в вентилируемом помещении. Из уравнения (4.5.7) следует, что затраты тепловой мощности по обогреву воздуха в системе вентиляции с теплообменником-утилизатором равны:

(4.5.8)

Для прямоточной (без теплообменника-утилизатора) системы обще обменной вентиляции затраты тепловой мощности по обогреву воздуха получаются из уравнения баланса (4.5.8), если принять :

(4.5.9)

Энергосберегающий эффект от применения теплообменника-утилизатора в абсолютном исчислении (экономия тепловой мощности, подводимой от внешнего источника теплоснабжения) Q, будет:

(4.5.10)

C учетом эффективности теплообменника-утилизатора:

ε = (4.5.11)

Экономия тепловой мощности составит:

Далее численные расчёты сводятся к вычислениям энтальпий влажности воздуха по формуле (4.2.42) и энтальпии из уравнения баланса (4.5.6) по формуле:

)+ (4.5.13)

1.

2.

=(20/2)+27, 71=

3. Энергосберегающий эффект по зависимости (4.5.12):

4.

5.4. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИМЕНЕНИИ ОВЩВООВМВННОЙ И МЕСТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ [25]

B помещении цеха в технологическом процессе имеет место выделение фенола (предельно допустимая концентрация ПДК = 0, 3 мг/мз). Интенсивность выделения = 5 мг/с. Явные избытки тепла и влаги отсутствуют. Вентиляция помещения осуществляется системой обще обменной приточно-вытяжной вентиляции и местной вентиляцией, представленной местными отсосами непосредственно над местами выделения вредного вещества. Местными отсосами удаляется

1O 000 м^З/ч воздуха. Концентрация фенола в местах действия местных отсосов = 0, 9 мг/мз. Вентиляция работает две смены в сутки. Ставится задача оценить энергосберегающий эффект от совместного применения обще обменной и местной вентиляции. Цех находится на территории г. Москвы. По данным СНиП «Строительная климатология», средняя за отопительный период температура наружного воздуха( = -3, 1 °С, продолжительность отопительного периода равна n = 214 суткам. Расчетная температура внутреннего воздуха равна 18 °С. Концентрация фенола в месте выделения (может многократно превышать ПДК], концентрация фенола в приточном воздухе (по нормам не должна превышать 30 % ПДК), концентрация в местах вытяжки общеообменной вентиляцией (He должна превышать ПДК).

Составим уравнение материального баланса для фенола:

, (4.5.14)

уравнение материального баланса для воздуха:

или с учетом отсутствия избытка теплоты в цехе:

Решая уравнения (4.5.14) и (4.5.1 6) относительно , получим:

(4.5.16)

1. Расход приточного воздуха без местной вентиляции, необходимый для снижения концентрации фенола до ПДК во всем объеме помещения, равен

(формула (4.5.17) с LMO = О):

или

2. Расход приточного воздуха с учетом действия

местной вентиляции (4.5.17):

Или

3. B результате совместного применения обще обменной и местной вентиляции расход приточного воздуха сокращается на величину:

или с учетом плотности воздуха при расчетной средней за отопительный период температуре наружного воздуха -З, 1 °С, равной 1, 31 кг/м3 на:

=28220*1, 31= 36 970 кг/ч.

4. Экономия тепловой энергии, подводимой к воздуху, за отопительный период, равный 770 = 214 суткам, расчетных температурах наружного и внутреннего воздуха равных, соответственно, -З‚1 °С и 18 °С будет:

(36 970/3600)* 1, 005 * (18 + 3, 1) * 214*24* (2/3)=746*10^3кBт*ч=(746*10^3*3600/4, 19)10^6=640Гкал.

5. Концентрация вредного вещества в воздухе, удаляемом из цеха местными отсосами совместно c обще обменной вентиляцией, равна:

Необходимы дополнительные энергетические затраты для удаления примеси или разбавления концентрации до ПДК, прежде чем воздух будет выброшен в атмосферу. Этого требуют СНиП 41 -01 - 2003 и один из основополагающих принципов энергосбере жения: любое энергосберегающее мероприятие не должно наносить вред окружающей среде. Реализация дополнительных мер, связанных c требованиями экологической безопасности, потребует дополнительных затрат энергии, что необходимо учитывать при окончательном выв0де об экономии энергоресурсов.

5.5. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ВОЗДУШНЫХ ЗАВЕС

Создание воздушных завес - один из известных методов экономии энергетических ресурсов. История создания экспериментальных и теоретических основ применения воздушных завес имеет более чем полу-

вековую давность. Воздушные завесы и метод их расчета впервые были предложены В.В. Батуриным [28]. Известны экспериментальные зависимости для расчета односторонних и двухсторонних завес, которые со временем уточняпись. Эти зависимости представляют собой графики относительного расх0да воздуха, прорывающегося через завесу, как функции от относительного расхода воздуха, п0даваемого завесой. Расходы относятся к расходу воздуха, прорывающегося через проемы ворот или дверей при условии бездействия завесы. Пример таких графиков приведен на рис. 4.5.3 [30].

B данном примере [25] предлагается сделать оценку эффекта от применения тепловой завесы для следующих условий. Расчетная температура внутреннего воздуха равна 1 8 °C. Коэффициент расхода принимается равным Kq = 0, 3. Расчетная температура наружного воздуха -31 °C. Скорость ветра, согласно климатологическим данным, составляет 3, 7 м/с. Средняя за отопительный период температура наружного воздуха равна -4, 1 °C. Продолжительность отопительного периода составляет 23] сутки. Ставится задача: оценить энергосберегающий эффект от применения в воротах двухсторонней воздушной завесы с углом подачи воздуха 45° и рассчитать начальный расход воздуха в завесе при принятом коэффициенте Kq = 0, 4. Ширину ворот принять равной 4 м‚ высоту Н = 4 м. Отношение площади щели для п0дачи воздуха и площади ворот составляет I / 30.

Рис. 4.5.3. Зависимости коэффициента расхода воздуха через ворота, защищенные завесой от относительного расхода воздуха:

1 - односторонняя завеса, 2 - двухсторонняя завеса

Значения А и α B формуле (4.5.18) при определении расхода наружного воздуха, поступающегочерез ворота производственного помещения при отсутствии воздушной завесы [28]

Размеры ворот, м	Внутренняя температура воздуха, °C	Значение α и А, кг/с	Температура наружного воздуха , °C
-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40
3*3 и 4*4	+5 +15	α	- -	- 1, 27	1, 27 1, 4	1, 38 1, 5	1, 46 1, 55	1, 51 1, 58	1, 55 1, 6
3*3	+5 +15	А	6, 0	5, 0 6, 5	5, 8 7, 3	6, 6 8, 0	7, 4 8, 8	8, 1 9, 4	8, 9 10, 0
4*4	+5 +15	А	10, 0 12, 7	11, 6 13, 9		14, 5 16, 3	17, 5	17, 5 18, 8

Для производственных помещений массовый расход наружного воздуха (Kг/c), поступающего через ворота при отсутствии завесы, согласно рекомендациям [28] можно найти, руководствуясь правиламирасчета аэрации. Для зданий со сравнительно небольшими тепловыделениями:

где: А и α - расходы воздуха, определяемые в зависимости от расчетной температуры IH наружного воздуха для проектирования отопления (эти величины находятся по табл. 4.5.2); К - условный коэффициент, для ворот размером 3 * 3 м коэффициент К равен 0, 25, для ворот размером 4 * 4 м - 0, 20; v - скорость ветра в м/с; F - площадь сечения шахт и открываемых фрамуг в фонарях в м^2.

Если температуры внутреннего и наружного воздуха известны, то могут быть определены их плотности и, следовательно, разница давлений и расход воздуха через дверной проем. С учетом действия ветра объемный расход воздуха, врывающегося через дверь или ворота, может быть определен из уравнения [29]:

где: В - ширина двери, м; Н - высота двери, м; Kq-коэффициент расхода (для незащищенных дверей 0, 8-l, 0); g - ускорение св060дного падения, 9, 81 м/с2; Ар - разница плотностей воздушных масс; р - средняя плотность воздушных масс; v - скорость ветра пад углом к двери, м/с; 0, 25 - частотный фактор направления ветра. Общий расход воздуха через открытую дверь представляет собой сумму расходов‚ образующихся вследствие разницы давлений и воздействия ветра.Тепловая мощность (кВт), необходимая для нагрева воздуха, врывающегося в ворота, без завесы находится по формуле:

где: - массовый расход врывающегося воздуха(кг/с]; - теплоемкость воздуха (кДж/ (кг ° К)); tB температура внутреннего воздуха; [н – температура наружного воздуха. Расход тепла (кВт - ч] за период времени n (в часах) без действующей завесы:

где: k - коэффициент, учитывающий фактическое время открывания ворот в течение часа (k = τ / 60, τ - время открывания ворот в минутах).Тепловая мощность (кВт), необходимая для нагрева воздуха, врывающегося в ворота с работающей завесой, находится по формуле:

где: - средняя температура воздуха, которая находится по формуле (4.5.23):

/

В формуле (4.5.23): - расход воздуха, создаваемый завесой; t - температура воздуха, подаваемого завесой (если воздух забирается вентилятором из рабочей зоны, то = .

Расход тепла (кВт- ч) за период времени n (в часах) с действующей завесой:

где: k - коэффициент, учитывающий фактическое время открывания ворот в течение часа (k = т/ 60, т время открывания ворот в минутах). Расход тепла напрогрев воздуха, врывающегося в помещение, учитывается в тепловом балансе при расчете отопления.

Результаты расчета расхода врывающегося воздуха (4.5.19), мощности на прогрев врывающегося воздуха (4.5.20) и расхода тепловой энергии за отопи-тельный период (4.5.21) для указанных выше условий представлены в табл. 4.5.3. Расчеты проводились при редней температуре за отопительный период.