Совершенствование систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора низкопотенциальной теплоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат наук Прокофьев, Павел Сергеевич

• Прокофьев, Павел Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Прокофьев, Павел Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 Обзор систем кондиционирования воздуха с использованием утилизации низкопотенциальной теплоты

1.1 Общие принципы использования вторичных энергоресурсов в системах кондиционирования воздуха

1.2 Анализ аппаратурного оформления и схем утилизации теплоты в системах кондиционирования воздуха

1.3 Теплотехнические особенности расчета утилизаторов теплоты в системах кондиционирования воздуха

1.4 Рекомендации по совершенствованию систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты

1.5 Выбор направления исследования

1.6 Выводы по главе 1

Глава 2 Математический эксперимент тепломассообмена в роторном утилизаторе теплоты

2.1 Тепловой баланс

2.2 Движущие силы процессов тепло- и массообмена

2.3 Исследование интенсивности теплообмена

2.4 Исследование интенсивности тепломассообмена

2.5 Исследование относительной интенсивности тепломассообмена

2.6 Выводы по главе 2

Глава 3 Экспериментальные исследования закономерностей тепломассообмена в роторном утилизаторе теплоты

3.1 Схема роторного утилизатора теплоты

3.2 Схема и описание экспериментального стенда

3.3 Обработка экспериментальных данных

3.4 Тепловой баланс и построение процесса обработки воздуха в роторном утилизаторе теплоты на J-d диаграмме

3.5 Рекомендации по компоновке систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты

3.5.1 Прямоточная схема без рециркуляции

3.5.2 Прямоточная схема с использованием предподогрева (утилизатора теплоты с промежуточным теплоносителем)

3.5.3 Схема с подогревом рециркуляционного воздуха

3.5.4 Прямоточная схема с обводом наружного воздух

3.6 Выводы по главе 3

Глава 4 Промышленные испытания роторного утилизатора теплоты

4.1 Описание промышленной установки

4.2 Испытания параметров роторного утилизатора теплоты на промышленной установке

4.3 Методические основы расчета технологических параметров разработанного утилизатора теплоты

4.4 Выводы по главе 4

Глава 5 Метрологические и экономические параметры роторного утилизатора теплоты

5.1 Планирование эксперимента

5.2 Метрологические характеристики. Классификация погрешностей средств измерений

5.3 Маркетинговые исследования

5.3.1 Ситуация в отрасли

5.3.2 Потенциальные клиенты

5.3.3 Размеры рынка

5.3.4 Конкуренция

5.4 Технико-экономические показатели

5.4.1 Сравнительная экономическая эффективность при внедрении

современного оборудования

5.4.2 Расчет показателей эффективности применения роторных пластинчатых утилизаторов теплоты в системах кондиционирова-

ния воздуха

5.5 Выводы по главе 5

Заключение

Условные обозначения

Библиографический список

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора низкопотенциальной теплоты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время проблема энергосбережения является одной их приоритетных государственных задач, от решения которой во многом зависит успех экономического развития и подъема строительства в ЖКХ на основе инноваций, а также использовании новых технологий и оборудования. Наибольший потенциал по энергосбережению имеется в сфере теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, потребляющих в настоящее время значительное количество тепловой и электрической энергии и существенно влияющих на тепловой и воздушный режим зданий различного назначения.

Современная тенденция развития систем кондиционирования воздуха в Российской Федерации заключается в повышении надежности и эффективности работы систем и аппаратов систем кондиционирования воздуха, работающих в различных температурных режимах. Решение задач энергосбережения и совершенствования систем кондиционирования воздуха с использованием энергии низкого потенциала в значительной степени зависит от применения роторных утилизаторов теплоты. Создание новых утилизаторов теплоты с использованием вращающихся регенеративных теплообменников позволяет повысить эффективность работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Для реализации энергоэффективных мероприятий по использованию низкопотенциальной энергии в роторных пластинчатых теплообменниках необходим современный подход, предполагающий совместные исследования и моделирование процессов тепломассообмена, создание новых конструкций роторных утилизаторов теплоты, а также разработку и оптимизацию вариантов проектных решений по повышению надежности существующих систем кондиционирования воздуха в соответствии с действующими нормативными документами. Это также предполагает оценку технико-экономической эффективности и надежности работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

На этой основе автором разработаны энергоэффективные схемы роторных утилизаторов теплоты, различные компоновочные решения прямоточных и рециркуляционных систем кондиционирования воздуха, проведены экспе-

риментальные и промышленные испытания, а также установлены метрологические, маркетинговые и экономические параметры.

Цель работы. Повышение энергоэффективности существующих и проектируемых систем кондиционирования воздуха с использованием роторных утилизаторов низкопотенциальной теплоты.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- анализ существующих схем утилизации в системах вентиляции и кондиционирования воздуха;

- разработка математической модели роторного утилизатора теплоты;

- обработка результатов экспериментальных исследований для последующей технико-экономической оптимизации конструкции аппарата и технологических решений;

- получение эмпирических зависимостей эффективности нагрева обрабатываемого воздуха при различных технических решениях;

- разработка методических материалов для расчета и проектирования установки нагрева наружного воздуха;

- разработка принципиальных схем компоновки систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты. Основная идея работы состоит в разработке схем утилизации теплоты,

которые позволят значительно сократить потребление высокотемпературного теплоносителя в системах вентиляции и кондиционирования воздуха и снизить тепловую мощность поверхностных воздухонагревателей первого подогрева, а во многих случаях отказаться совсем от их применения.

Методы исследования включали обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные и опытно-промышленные исследования и обработку полученных экспериментальных данных с применением программных пакетов ПЭВМ.

Достоверность результатов научных положений и выводов работы обоснована применением классических положений теории тепломассообмена, планирования экспериментов, применением метрологически аттестованных приборов и оборудования, большим объемом экспериментальных данных и

подтверждением их удовлетворительной сходимости с полученными результатами экспериментов. Научная новизна:

- проведен математический эксперимент и разработана математическая модель процесса тепло- и массопереноса в роторном утилизаторе теплоты;

- разработано устройство для нагрева и увлажнения воздуха низкопотенциальным теплоносителем (Пат. 95802, 109273);

- впервые получены аналитические зависимости эффективности роторного утилизатора теплоты от расхода теплоносителя, расхода обрабатываемого воздуха, а также частоты вращения ротора. Практическое значение работы:

- разработан и экспериментально испытан утилизатор низкопотенциальной теплоты, позволяющий значительно сократить потребление высокотемпературного теплоносителя в системах кондиционирования воздуха и снизить тепловую мощность поверхностных воздухонагревателей первого подогрева;

- разработаны методические основы расчета установки кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты;

- разработаны принципиальные схемы компоновки систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты, предназначенные для использования в системах кондиционирования воздуха административных, общественных зданий, торгово-развлекательных и физкультурно-оздоровительных, спортивных комплексов, учреждений здравоохранения, образования, культуры;

- впервые произведены испытания роторного утилизатора теплоты на замораживание и даны рекомендации для разработки схем автоматизации защиты от замораживания.

Реализация результатов работы:

- материалы диссертационной работы используются в ООО НИЦ «Ин-вент» при разработке проектной и рабочей документации систем вентиляции и кондиционирования воздуха;

- разработанные рекомендации по использованию разработанного утилизатора в системах вентиляции и кондиционирования воздуха приняты для использования при разработке рабочей документации на реконструкцию центральных систем кондиционирования воздуха Центрального концертного зала г. Волгограда, а также при разработке рабочей документации систем вентиляции и кондиционирования воздуха Историко-архитектурного и художественного музея «Новый Иерусалим», г. Москва;

- материалы диссертационной работы были использованы для реконструкция линии производства роторных утилизаторов низкопотенциальной теплоты на предприятии ООО «ТЭК»;

- результаты исследований использованы в учебном процессе кафедры «Энергоснабжение и теплотехника» ВолгГАСУ при организации научно-исследовательской работы аспирантов и студентов, в дипломном проектировании.

В качестве секций нагрева и увлажнения приточного воздуха роторные утилизаторы теплоты используют в своих центральных кондиционерах фирмы Novair (Италия),York (США) и Hidria (Словения).

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель роторного утилизатора теплоты и уравнения теплопередачи и теплового баланса;

- результаты экспериментальных исследований эффективности исследуемого аппарата от расхода обрабатываемого воздуха, расхода низкопотенциального теплоносителя и частоты вращения ротора;

- схемы систем кондиционирования воздуха с роторным утилизатором теплоты с использованием предподогрева, с подогревом рециркуляционного воздуха, прямоточные схемы без рециркуляции воздуха и с обводом наружного воздуха.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ВолгГАСУ (2010-2012), а также всероссийских и международных научно-практических конференциях:

- международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур», 2010);

- XV Европейский ABOK-EHI Симпозиум «Инновационное энергоэффективное оборудование для теплоснабжения, водоснабжения и климатиза-ции зданий. Актуализация нормирования и технологии зеленых зданий», который состоялся 19 апреля 2011г. совместно с XV Международной специализированной выставкой SEK MOSCOW 2011;

- XXVIII конференция и выставка «Москва: проблемы и пути повышения энергоэффективности» (2011);

- XXIX конференции и выставке «Москва: энергоэффективный город» (2012);

- IX Ежегодный бизнес-форум «Деловой России» «Ставим на Конкуренцию!» (2013).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 3 публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях и 2 патента РФ.

Личный вклад соискателя: разработка методов исследований и создание экспериментальной базы, обработка и анализ полученных результатов, разработка методики инженерного расчета роторного утилизатора для использования в системах кондиционирования воздуха, участие во внедрении результатов исследований в практику проектирования.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов, списка используемых литературных источников и приложений. Общий объем диссертации включает 167 страниц основного текста, содержавшего 9 таблиц, 53 рисунка, список используемых источников из 94 наименований и приложения на 8 страницах.

ГЛАВА 1 ОБЗОР СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ

1.1 Общие принципы использования вторичных энергоресурсов в системах кондиционирования воздуха

Использование теплоты и холода удаляемого воздуха является одним из средств повышения эффективности систем кондиционирования и снижения эксплуатационных затрат на обработку приточного воздуха. Обычно для этого устраивают частичную рециркуляцию внутреннего воздуха [14, 24]. Однако эффективность рециркуляции изменяется в зависимости от суточных и сезонных колебаний параметров наружного воздуха.

В тех случаях, когда по технологическим или санитарно-гигиеническим требованиям не допускается устройство рециркуляции, сооружаются прямоточные системы. В этих системах можно утилизировать теплоту и холод выбросного воздуха, используя поверхностные рекуперативные и регенеративные теплообменники.

В рекуперативных теплообменниках тепло между газообразными средами передается через разделяющую стенку, во вращающихся регенераторах теплообмен происходит вследствие аккумуляции тепла насадкой.

Вращающийся теплообменник (рис. 1.1, а) [14] состоит из корпуса 1, ротора 2 и двигателя 3. Корпус разделен на две части (рис. 1.1, б): через одну проходит теплый поток воздуха, через другую - холодный.

Рис. 1.1 Общий вид вращающегося регенеративного утилизатора

Ротор представляет собой плоский цилиндр, разделенный радиальными перегородками на секторы, заполненные гладкими и гофрированными металлическими или пластмассовыми листами, сетками, металлической ватой или стружкой. Ротор вращается со скоростью 5-20 об/мин, и теплопередающая масса, проходя через поток удаляемого из помещений воздуха, воспринимает тепло или холод, а затем отдает их, проходя через поток наружного воздуха. Края ротора прилегают к уплотнениям 4 в корпусе, которые разделяют воздушные потоки с различной температурой.

По сравнению с теплообменниками рекуперативного типа вращающиеся регенераторы обладают следующими достоинствами [14, 67]:

- компактностью (величина поверхности в единице объема составляет 1500-3000 м2/м3, в то время как у рекуперативных теплообменников -300-900 м2/м3);

- легкостью осуществления противотока, при котором теплообменник обладает наибольшей эффективностью;

- возможностью применения поверхностей с малыми эквивалентными диаметрами, способствующими увеличению коэффициента теплоотдачи (<4 = 3 "="0,3 мм);

- небольшим гидравлическим сопротивлением вследствие малой глубины теплообменника (100-250 мм);

- малой стоимостью изготовления теплопередающей поверхности (элементы поверхности не служат для разделения взаимодействующих воздушных потоков, вследствие чего не требуются повышенная прочность материала и тщательная герметизация ходов между потоками);

- малым весом теплопередающей поверхности (обычно на изготовление вращающихся теплообменников требуется в два-пять раз меньше металла, чем на трубчатые и пластинчатые теплообменники);

- отсутствием необходимости удаления конденсата, ибо при теплообмене, сопровождающемся конденсацией (переходный, а в некоторых случаях и лет-

ний режимы работы), влага из одного воздушного потока переносится в другой и там при положительных температурах испаряется; по этой же причине аэродинамическое сопротивление не изменяется, тогда как в рекуперативных теплообменниках под действием молекулярных сил происходит зависание капель конденсата между элементами теплопередающей поверхности и сопротивление увеличивается на 40-50% по сравнению с сухим теплообменом.

Основной недостаток вращающихся теплообменников - наличие взаимного перетекания воздушных потоков через уплотнения при вращении ротора [14, 67]. По данным испытаний В.П. Ильина [35], это перетекание составило от 2 до 5%.

Количество утилизируемой теплоты и холода определяется эффективностью регенератора - отношением фактически переданного тепла (или холода) к максимальному его количеству, которое может быть передано в идеальном противоточном теплообменнике [16]:

Е= = ^хСхг-'х!) ап

И'ттС'н-'х!) ^тт Сг1 " *х1) '

где 1¥г = Cpr.Gr и Жх = с'рхОх - водяные эквиваленты теплого и холодного потоков соответственно, кДж/с °С;

- наименьший из водяных эквивалентов и холодного потоков, кДж/с-°С;

¡г1 и ¿г2 — соответственно начальная и конечная температуры теплого потока воздуха, °С;

¿х1 и /х2 - соответственно начальная и конечная температуры холодного потока воздуха, °С;

с'рг и с'рх - весовые теплоемкости соответственно теплого и холодного потоков воздуха, кДж/кг-°С;

СгиСх- количество соответственно теплого и холодного воздуха, кг/ч. Эффективность современных вращающихся теплообменников Е= 0,8...0,85 [21, 46, 87, 88,94].

В НИИ санитарной техники В. П. Ильиным [34, 35] проведены экспериментальные исследования двух образцов вращающихся регенераторов. Тепло-передающие элементы первого образца были изготовлены из алюминиевой фольги толщиной 8 = 0,15 мм с ромбическими выштампованными выпуклостями высотой 1,5 мм и стороной ромба 4 мм, расположенными в шахматном порядке. Расстояния между выштамповками составляли по фронту 16 мм и по глубине 29 мм. Теплопередающие элементы второго образца были изготовлены из гофрированной алюминиевой фольги толщиной 8= 0,2 мм. Высота гофра составляла 2 мм, шаг гофра — 3 мм. Опыты были проведены в пределах изменения температур от -7 до +36°С, влагосодержаний от 2 до 25 г/кг и весовых скоростей от 1,9 де 4,18 кг/м2-сек. При установившемся режиме работы количество конденсирующейся влаги в теплом потоке воздуха оказалось равным количеству испаряющейся влаги в холодном потоке. Поэтому лучи процессов охлаждения и нагрева воздуха на /-¿/диаграмме имеют одинаковый угол наклона и параллельны между собой. Выяснилось, что коэффициент увеличения теплообмена \ и эффективность регенератора Е не зависят от начального влагосодержания холодного воздуха. Это объясняется тем, что конденсирующаяся на теплопередающей поверхностивлага при вращении ротора попадает в холодный поток воздуха с меньшим парциальным давлением водяных паров и полностью в нем испаряется (при положительной температуре).

При совместном тепло- и массообмене обычно полагают [72, 73], что передача явного тепла происходит вследствие разности температур воздуха и поверхности, а передача влаги - вследствие разности парциальных давлений водяного пара в основной массе воздуха и в слое насыщенного воздуха, прилегающего к пленке конденсата. Если одна часть поверхности сухая, а другая покрыта конденсатом, то теплообменник рассматривается как бы состоящим из двух отдельных теплообменников и расчет каждого из них производится самостоятельно.

Методику расчета можно упростить [35], если считать, что по всей поверхности теплообмена происходит передача полного тепла за счет разности

энтальпий в основной массе воздуха и в слое воздуха, прилегающего к поверхности. Температура прилегающего слоя воздуха принимается равной температуре поверхности. Если температура поверхности ниже температуры точки росы охлаждаемого воздуха то поверхность покрыта конденсатом и энтальпия прилегающего слоя воздуха определяется как энтальпия насыщенного воздуха при соответствующей температуре поверхности.

Утилизационное устройство с промежуточным теплоносителем (рис. 1.2,а) осуществить наиболее просто, поскольку для этого можно применить обычные воздухонагреватели общепромышленного назначения или базовые теплообменники кондиционеров.

В холодный период года группа теплообменников, расположенная в потоке вытяжного воздуха, представляет собой воздухоохладительную установку, а группа теплообменников, расположенная в потоке приточного воздуха, -воздухонагревательную установку. В теплый период года функции групп меняются. Эти группы могут находиться на значительных расстояниях одна от другой, и поэтому соединительные трубопроводы должны быть теплоизолированы. Принципиально возможно создание разветвленных систем утилизации, напоминающих двухтрубные системы отопления, в которых ряд воздухоохладителей снабжает утилизируемым теплом одну воздухонагревательную установку.

Утилизационное устройство с промежуточным теплоносителе мможет быть выполнено и в виде секции кондиционера (рис. 1.2,б,в) и поставляться в комплекте с остальными секциями.

Скорость движения воздуха через теплообменники должна быть как можно более низкой, но экономически оправданной, поскольку с уменьшением скорости возрастает эффективность утилизационных устройств, а с ее увеличением возрастает расход энергии на перемещение воздуха. В системе соединительных трубопроводов следует предусматривать расширительный сосуд. Циркуляционный насос должен перемещать теплоноситель таким образом, чтобы поток двигался по обратной линии от группы теплообменников-

воздухоохладителей к группе теплообменников-воздухонагревателей. Теплоотдачу теплообменников обычно регулируют перепуском части теплоносителя по обводному трубопроводу, соединяющему подающую и обратную линии.

а)

11111 / +Н¥-71

*

Рис. 1.2 Принципиальная схема утилизационного устройства (а) и схемы встраивания его в кондиционер (б) и (в). 1 - теплообменники; 2 - трехходовой клапан; 3 - насос; 4 - воздушный клапан; 5 - воздушный фильтр; 6 - воздухоохладители; 7 - воздухонагреватель; 8 - вентиляторы. Н.вр., Р.в., У.в, Пр.в. - соответственно наружный, рециркуляционный, удаляемый и приточный воздух.

Многочисленные исследования показали[14, 67], что оптимальное соотношение между произведениями расходов на теплоемкость промежуточного теплоносителя и удаляемого воздуха лежит в пределах \<ЖТ^У<2. В. Н. Богословский, М. Я. Поз и В. И. Сенатова [16, 63] рекомендуют принимать нижнее предельное отношение для режима сухого охлаждения, а верхнее - для режима охлаждения и осушения удаляемого воздуха в группе теплообменников-воздухоохладителей.

1.2 Анализ аппаратурного оформления и схем утилизации теплоты в системах кондиционирования воздуха

Использование вторичных тепловых ресурсов является одной из мер повышения эффективности систем вентиляции и кондиционирования. Наибольшее распространение получили теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем на основе воздухонагревателей разных моделей и номеров, отдельное применение нашли роторные и рекуперативные аппараты.

Утилизаторы теплоты можно разделить на два типа: теплоутилизаторы -теплообменники непосредственного действия (рис. 1.3, а-д) и тепловые насосы, увеличивающие температурный уровень рабочего вещества (рис. 1.3, ё). Все теплоутилизаторы подразделяют на четыре группы [67]:

- утилизаторы теплоты с промежуточным теплоносителем (рис. 1.3, а) на основе как поверхностных, так и контактных аппаратов,

- вращающиеся регенеративные утилизаторы теплоты (рис. 1.3, б),

- рекуперативные утилизаторы теплоты типа «воздух-воздух» (пластинчатые и кожухотрубные) (рис. 1.3, в, г), а также многочисленные виды контактных теплообменников-теплоутилизаторов типа «воздух-вода»,

- тепловые трубки (рис. 1.3, д).

Известно, что рекуперативными называют аппараты, где нагреваемая и охлаждаемая среды имеют неизменные поверхности и разделены стенкой, а регенеративными - те, в которых поверхность теплообмена попеременно контактирует то с одной, то с другой средой. Каждый из видов утилизаторов теплоты имеет свои особенности и область применения.

Аппараты рекуперативного типа имеют отличительную особенность -наличие рециркуляционного контура, в котором перемещается (циркулирует) рабочее вещество (вода, водные растворы этиленгликоля, рассол), передающее тепловую энергию от источника (уходящий воздух) к потребителю (наружный воздух). В зависимости от вида применяемых аппаратов утилизаторы теплоты могут быть рекуперативного или контактного (смесительного) типа (рис. 1.4, а). Возможна комбинированная схема, когда в одном канале теплоноситель

непосредственно контактирует с одной средой, а в другом используется рекуперативный теплообменник (рис. 1.4, б).

Ф

©

<Д-| ц, V фу

Ц>

Рис. 1.3 Типы утилизаторов теплоты

Цг, *у. фу

б)

I—у» фу

'-Н> ^Н

Ц, 1у, фу

Рис. 1.4 Принципиальные схемы вариантов теплоутилизаторов с промежуточным теплоносителем: а - утилизатор контактного типа на основе двух камер орошения в потоке наружного и удаляемого воздуха и с дополнительным промежуточным теплообменником; 6- смешанный утилизатор теплоты с оросительной камерой в потоке уходящего воздуха и рекуперативным теплообменником в потоке наружного воздуха; в - воздухоприготовительный центр МНИИТЭП на основе рекуперативных теплообменников: 1 - воздухонагреватель первого подогрева; 2 — нагреватель-увлажнитель; 3 - воздухонагреватель второго подогрева.

На основе утилизаторов теплоты можно построить более сложные схемы - воздухоприготовительные центры с подогревом и увлажнением обрабатываемого наружного воздуха (рис. 1.4, в).

Утилизаторы теплоты с промежуточным теплоносителем имеют меньшую эффективность и более сложную методику инженерного расчета, чем другие, но удобны, когда для рабочего вещества (загрязненный уходящий воздух) исключено попадание в наружный воздух, даже в малом количестве. Кроме того, такие утилизаторы незаменимы при значительном удалении приточных и вытяжных установок, т.к. приточные установки на наружном воздухе обычно размещают в подвальной части здания, а вытяжные - на последнем (техническом) этаже.

В этом случае два теплообменника, соединенные циркулирующим между ними промежуточным теплоносителем, перемещаемым по трубопроводам и занимающим минимум места, являются единственным средством утилизации теплоты удаляемого воздуха. Долгое время эти утилизаторы являлись основными типами устройств в отечественной практике (70-е - первая половина 90-х годов XX века). Другие типы утилизаторов были исследованы, однако выпускались малыми партиями.Одной из разновидностей такой схемы является схема (рис. 1.5) на основе двух компактных насадочных аппаратов и использования в качестве промежуточного теплоносителя раствора хлористого лития в воде. В теплообменных аппаратах этой системы можно осуществлять перенос как явной теплоты, так и влаги. Таким образом, наружный воздух можно одновременно и нагревать и увлажнять.

1-Н. и <2н

Рис. 1.5 Принципиальная схема утилизации теплоты и влаги уходящего воздуха в схеме с промежуточным теплоносителем, раствором 1лС1 в воде, в насадочных аппаратах.

В настоящее время в России и за рубежом уделяют много внимания вопросам экономии теплоты в жилых и общественных зданиях [23, 38, 46, 58, 66, 67, 70,71, 77, 93]. Причём, в Европе по материалам фирмы Jaga [89], одним из основных направлений исследований является использование низкопотенциального тепла в системах отопления. В России в силу значительных климатических различий это направление пока не получило должного развития.

Ещё хуже ситуация с использованием низкопотенциального тепла в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, что связано с опасностью замораживания воздухонагревателей в этих системах при низкой температуре теплоносителя.

В то же время, анализ проектов [73]показывает, что в современных общественных и многофункциональных зданиях расход теплоты на вентиляцию и кондиционирование воздуха в 2-3 раза превышает расход теплоты в системах отопления. Поэтому важнейшим направлением современных исследований должны стать вопросы экономии теплоты именно в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Основной причиной, препятствующей развитию этого направления, является отсутствие высокоэффективного и надёжного оборудования для нагревания воздуха с отрицательной начальной температурой низкопотенциальным теплоносителем.

В СССР основным тепломассообменным оборудованием в системах вентиляции и кондиционирования воздуха были форсуночные камеры орошения. И ещё в начале 50-х годов Участкиным П.В. [76] были проведены исследования по прямому нагреванию в этом аппарате воздуха с отрицательной температурой при его контакте с распыливаемой водой с температурой всего 30...40°С. К сожалению, из-за отсутствия финансирования, эти исследования не получили дальнейшего развития и были прекращены. Негативную роль в прекращении работ сыграл и тот факт, что в ходе исследований Участкина П.В. было установлено, что для использования в режиме прямого нагревания

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Прокофьев, Павел Сергеевич, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Азизов A.M., Гордов А.Н. Точность измерительных преобразователей. Л.: Энергия, 1975. 256 с.

2. Андреев A.A. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. Л., Машиностроение, 1973. 286 с.

3. Андреев Е.И. Расчет тепло- и массообмена в контактных аппаратах. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 192 е., ил.

4. Арефьев K.M. Явления переноса в газе и плазме. - Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 112 с.

5. Г.В. Архипов. Автоматическое регулированиев установках кондиционирования воздуха. Под ред. Б.С. Генина. Техн. управл. Промстройпроек-та, 1940.

6. Г.В. Архипов. Автоматическое регулирование вентиляции и кондиционирования воздуха. М., Госэнергоиздат, 1961.

7. Г.В. Архипов. Автоматическое регулирование кондиционирования воздуха. Под ред. Ю.И. Шендлера. М., Оборонгиз, 1949.

8. Г.В. Архипов. Автоматическое регулирование кондиционирования воздуха. М., Профиздат, 1962.

9. A.c. № 1216576 «Устройство для тепловлажностной обработки воздуха», 1984.

10. С.А. Ахиазарова. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии / С. А. Ахназарова, В. В. Кафаров. - М. : Высш. шк., 1978. - 319с.

11. Б.В. Баркалов. Данные по проектированию систем кондиционирования воздуха промышленных зданий. Вып. 1-13. ГПИ Промстройпроект, 1966.

12. Б.В. Баркалов. Кондиционирование воздуха. В кн.: Рысин С.А. «Вентиляционные установки машиностроительных заводов». Справочник. Изд. 2-е. М., Машгиз, 1961.

13. Б.В. Баркалов. Кондиционирование воздуха. Технич. инф. Промст-ройпроекта, 1954, №1.

14. Б.В. Баркалов, Е.Е. Карпис. Кондиционирование возду-

хав промышленных, общественных и жилых здания». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 312 с.

15. Блохин Ю.Н., Олекс А.О. // Приборы и системы управления. 1989. №1. С.14-15.

16. В.Н. Богословский, М. Я. Поз. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. - М., Стройиздат, 1983.

17. Л.Д. Богуславский. Снижение затрат энергии при работе систем отопления и вентиляции. - М.: Стройиздат, 1985. - 336 е.: ил.

18. Л.Д. Богуславский и др. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции / 3-е изд. - М.: Стройиздат, 1988. - 351 е.: ил.

19. Л.Д. Богуславский и др. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ, пособие - М.: Стройиздат, 1990. - 624 е.: ил.

20. М.И. Буфман, И.А. Зайцев, Р.Н. Фишман. Испытание и наладка САР УКВ и В нового административного здания ГОССТРОЯ СССР. В кн.: Наладка и эксплуатация СВ и КВ. М.: МДНТП, 1985. - С. 48-55.

21. Б.И. Бялый. Тепломассообменное оборудование воздухообрабаты-вающих установок ООО «Веза». - М.: ООО «Инфорт», 2005. - 278 с.

22. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: Справочник. М.: Машиностроение, 1991. 240 с.

23. Т.Вьет. Перспективы развития систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха в Великобритании. - АВОК, 2000, №3.

24. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2/Б.В. Баркалов, H.H. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. H.H. Павлова и Ю.И. Шиллера. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 416 е.: ил. - (Справочник проектировщика).

25. A.A. Гоголин. Кондиционирование воздуха в предприятиях торговли и общественного питания. М., Госторгиздат, 1952.

26. A.A. Гоголин, Ф. И. Рудометкин. Теплопередача в мокрых воздухоохладителях для кондиционирования воздуха. - «Холодильная техника». М.-JL, Пищепромиздат, 1940, С.62-88. Сб. работ механического сектора ВНИХИ.

27. Гордов А.Н. Основы пирометрии. М.: Металлургия, 1971. 447 с.

28. Гордов А.Н., Малков Я.В., Эргардт H.H. Точность контактных методов измерения температуры. М.: Изд-во стандартов, 1976. 232 с.

29. Гурьев М.Е. Тепловые измерения в строительной теплофизике. Киев, 1976. С. 93-105.

30. Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. - М.: Мир, 1964.-456 с.

31. Иванова А.Г., Тартаковский Д.Ф. Метод определения динамических свойств поверхностных теплоприемников // Метрология. 1975. Вып.1. С.50-58.

32. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергопромиздат, 1984. С. 140.

33. А.Г. Илларионов, В.Я. Сасин, В.Н. Федоров, Н.Ф. Шитов. Применение теории вероятностей и математической статистики при планировании и анализе результатов эксперимента. - М., МЭИ, 1993, - 82 с.

34. В.П. Ильин. Исследование тепло- и массообмена во вращающихся регенеративных теплообменниках систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Автореферат диссертации. М.: 1968, -26 с.

35. В.П. Ильин. Расчет вращающихся регенераторов для утилизации тепловой энергии. //Водоснабжениеи санитарная техника, 1984, №1.

36. Е.Е. Карпис. Исследование и расчет процессов тепло- и массообмена при обработке воздуха водой в форсуночных камерах. - Сб. НИИСТ «Кондиционирование воздуха», №6. М., Госстройиздат, 1960, С.5-106.

37. Кельтнер, Бек Дж. Погрешности измерения температур поверхностней // Теплопередача. 1983, Т. 105. №2. С.86-106.

38. О.Я. Кокорин. Установки кондиционирования воздуха. - М., Машиностроение, 1971, 344с.

39. О.Я. Кокорин. Энергосберегающие системы кондиционирования

воздуха в высотных зданиях. «АВОК» №1, - М., 2009.

40. Короткое П.А., Лондон Г.Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. Л.: Машиностроение, 1974. 224с.

41. А.Я. Креслинь. Автоматическое регулирование систем кондиционирования воздуха. М., Стройиздат, 1971, 97 с.

42. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1983. 424с.

43. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - М.: Атомиздат, 1979.-416 с.

44. P.M. Ладыженский. Кондиционирование воздуха. Изд. 2-е. М., Пи-щепромиздат, 1957.

45. В.Б. Левин, A.M. Лобан. Испытания и наладка СКВ и вентиляции в новом административном здании ГОССТРОЯ СССР. - В кн.: Наладка и эксплуатация СВ и КВ. М.: МДНТП, 1985. - С. 18-25.

46. А.И. Липа. Кондиционирование воздуха. Основы теории. Современные технологии обработки воздуха. Изд. второе, перераб., доп., Одесса: ОГАХ, издательство ВМВ, 2010. - 607 е., ил.

47. Лущаев Г.А., Фандеев Е.И. Проектирование контактных непогру-жаемых теплоприемников с заданными метрологическими характеристиками //Изв. вузов. Электромеханика. 1974. ;10. С.1142-1148.

48. Лущаев Г.А., Фандеев Е.И., Ушаков В.Г. Исследование погрешности термометров сопротивления, вызванной нагревом их чувствительных элементов измерительным током // Изв. вузов. Сер. Электромеханика. 1972. №1. С.63-66.

49. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / Под ред. А.В Лыкова. М.: Энергия, 1973. 336с.

50. A.B. Нестеренко. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М., «Высшая школа», 1962.

51. A.B. Нестеренко. Применение J-d диаграммы в расчетах вентиляции. М., Стройиздат, 1950.

52. Новиченок Л.Н., Шульман З.П. Теплофизические свойства полимеров. Минск: Наука и жизнь, 1971. 117с.

53. Пат. 95802 Российская Федерация, МПК F24F 3/14. Устройство для нагревания и увлажнения воздуха низкопотенциальным теплоносителем / Та-рабанов М.Г., Прокофьев П.С., Сергеев В.Ф., Тарабанов В.М. - № 2009148770/22; заявл. 28.12.2009; опубл. 10.07.2010.

54. Пат. 109273 Российская Федерация, МПК F24F 3/14. Устройство для нагревания и увлажнения воздуха низкопотенциальным теплоносителем / Тарабанов М.Г., Прокофьев П.С., Сергеев В.Ф., Тарабанов В.М., Копышков A.B. - № 2011123284/12; заявл. 08.06.2011; опубл. 10.10.2011.

55. H.A. Полтанова. Кондиционирование воздуха промышленных зданий. Труды горьковского инж.-стр. ин-та им. В.И. Чкалова, вып. 41, 1962.

56. Приборы для измерения температуры контактным способом / Под ред. Р.В. Бычковского. Львов: Вища школа, 1978. 208с.

57. П.С. Прокофьев. Принципиальные схемы компоновки систем кондиционирования воздуха с использованием роторного утилизатора теплоты // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит, ун-та. Сер.: Стр-во и архит. 2012. Вып. 28(47). С. 156-163.

58. П.С. Прокофьев, М.Г. Тарабанов. Нагревание и увлажнение воздуха в системах вентиляции и кондиционирования низкопотенциальным теплоносителем. «АВОК» №6, - М., 2010. - С. 60-66.

59. П.С. Прокофьев, М.Г. Тарабанов. Роторный утилизатор теплоты: результаты экспериментальных исследований. «АВОК» №7,- М, 2011. -С. 36-40.

60. Рудзит Я.А., Путалов В.Н. Основы точности и надежность в приборостроении. М.: Машиностроении, 1991. 302с.

61. Савватимский П.А., Исаков Ж.А., Зильберман П.Ф. Исследование электрических и тепловых свойств веществ при микросекундном нагреве импульсом электрического тока: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 1999.

62. А.Г. Севостьянов. Методы и средства исследования механико-

технологических процессов текстильной промышленности.: Учебник для вузов текстил. пром-ти. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 392 с.

63. И.Г. Сенатов, Н. И. Маякова. Экспериментальное исследование влияния начальных параметров воздуха на эффективность процессов адиабатического увлажнения,- Сб. НИИСТ «Кондиционирование воздуха», №18. М., Стройиздат, 1966, С.4-13.

64. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1972. 170с.

65. Система управления энергозатратами на предприятиях теплоэнергетики: методические указания к курсовому проектированию / сост. М.К. Беляев, О.В. Максимчук, Т.А. Першина; М-во образования и науки Росс. Федерации; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. - 2-е изд., перераб. и доп. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2012. - 36, [1] с.

66. А.Г. Сотников. Процессы, аппараты и системы кондиционирования воздуха и вентиляции. / Теория, техника и проектирование на рубеже столетий / В двух томах. Том I, С.-Петербург, 2005. - 504 е., ил.

67. А.Г. Сотников. Процессы, аппараты и системы кондиционирования воздуха и вентиляции. / Теория, техника и проектирование на рубеже столетий / В двух томах. Том II, С.-Петербург, 2006.-416с., ил.

68. Справочное пособие АВОК «Влажный воздух». - М., 2004.

69. Схемы автоматического регулирования работы текстильных кондиционеров и систем местного увлажнения. М., Гипролегпром, 1953.

70. Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач, Н.В. Шилкин. Энергоэффективные здания. -М.: АВОК-ПРЕСС, 2004.-200 с.

71. М.Г. Тарабанов. Новая энергоэффективная схема СКВ для офисных и многофункциональных зданий. «АВОК» №5. - М., 2010.

72. М.Г. Тарабанов. Увлажнение воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. АВОК Северо-запад №3(41). - М., 2009. - С. 50-55.

73. М. Г. Тарабанов, Ю.В. Видин, Г. П. Бойков. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления. Учебное посо-

бие. - Красноярск, 1974.

74. М.Г. Тарабанов, A.B. Копышков, H.A. Королева. Энергоэффективные системы вентиляции и кондиционирования воздуха крупного торгового центра. «АВОК» №1, - М., 2013. С. 24-29.

75. М. Г. Тарабанов и др. Устройство для тепловлажностной обработки воздуха. Авторское свидетельство SU № 1216576.

76. Темкин А.Г. Обратные методы теплопроводности. М.: Энергия, 1973. 464с.

77. П. В. Участкин. Оценка форсуночной камеры как теплообменного аппарата. - Сб.«Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях». М., Стройиздат, 1965, С.172-181.

78. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". С изменениями и дополнениями от: 8 мая, 27 июля 2010 г., 11, 18 июля, 3, 6, 7, 12 декабря 2011 г., 25 июня, 10 июля, 25 декабря 2012 г.

79. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы». Приоритетное направление «Энергетика и энергосбережение». Отчетные материалы по госконтракту №02.526.12.6015. - М., 20092011.

80. Фокин В.М. Научно-методологические основы определения тепло-физических свойств материалов методом неразрушаемого контроля. М.: Издательство «Машиностроение-1», 2003. 140с.

81. Фокин В.М., Бойков Г.П., Видин Ю.В. Основы энергосбережения в

вопросах теплообмена. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2005. 192 с.

82. Ю.Н. Хомутецкий. Основные схемы обработки воздуха и автоматического регулирования кондиционеров полиграфических предприятий. «Водоснабжение и санитарная техника», 1962, №11.

83. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений. Энергоатомиз-дат, 1992. 254с.

84. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царевский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328с.

85. Яскин A.C. Комплексный метод определения теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности керамических материалов при температуре до 2000 °С: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1989. 18с.

86. J.E. Haines. Automatic control of heating and air conditioning. N.Y., -L., 1953. (N.Y., McGraw Hill. Book Co., 1956).

87. Hoval Aluminium Plate Heat Exchangers for Heat Recovery in Ventilation Systems. Handbook for Design, Installation and Operation. Art. Nr. 420478402-07/2007, 44 p.

88. Hoval Rotary Heat Exchanger for Heat Recovery in Ventilation Systems. Art. Nr. 4205425-02/2006, 32 p.

89. Jaga. Energysavers. Каталог оборудования. - M., 2012.

90. Rasch R. Theorie und Praxic der Lufwaschers in der Luftungstechnic. Klimatechnik, 1970. В. 12, N 9, s. 12-31.

91. The Handbook of Fundamentals/ ASHRAE Research. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, NE/Atlanta, 2009.

92. Trane. Air conditioning manual/ The Trane Company. La Crosse, Wisconsin, 1996.

93. O.VanGeet, S.Reilly. Ventilation Heat Recovery for Laboratories. ASHRAE Journal, March 2006.

94. L.Zhang. Total Heat Recovery. Heat and Moisture Recovery from Ventilation Air./ Nova Science Publishers Inc., N.Y. - 2008, 327 p.