Утилизация теплоты выбросного воздуха. Часть 2

> > > Статья «Утилизация теплоты выбросного воздуха. Часть 1»

На рис. 7 представлена принципиальная схема комплексного использования тепловых вторичных энергоресурсов (ВЭР). В данной схеме в качестве промежуточного теплоносителя используется один из энергоносителей — оборотная вода.

Рис. 7. Принципиальная схема комплексного использования тепловых ВЭР

Данной схеме присущи недостатки схемы с последовательным нагревом промежуточного теплоносителя различными энергоносителями. Кроме того, существенным недостатком данной схемы является то, что расход промежуточного теплоносителя обусловлен производительностью системы оборотного водоснабжения, а температура промежуточного теплоносителя на выходе из теплообменника 4 приточной вентиляционной системы регламентирована условиями работы технологического оборудования. Все это значительно усложняет теплотехнический расчет системы и не позволяет применять оптимальные методы расчета.

Таким образом, анализ распространенных в настоящее время систем нагрева приточного воздуха с использованием теплоты вентвыбросов и ВЭР показывает их крайнюю ограниченность, несоответствующую разнообразию практических случаев их возможного применения. Кроме этого, данные системы практически разработаны без должного их теоретического обоснования, возможности повышения эффективности непосредственно установок нагрева приточного воздуха и увеличения количества утилизированной теплоты.

Рис. 8. Система, использующая в качестве промежуточного теплоносителя (ПТ) теплофикационную воду.

В рассмотренных схемах не проработаны вопросы целесообразности использования температурных потенциалов вентвыбросов и ВЭР, не приводятся мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности систем за счет упрощения компоновочных решений и т.п. В связи с этим автором исследованы системы подогрева приточного воздуха с единым теплоносителем в системах утилизации и теплоснабжения секции воздухонагревателей. Данные системы по видам применяемых теплоносителей — вода, незамерзающая жидкость — подразделяются на системы нагрева приточного воздуха с использованием в качестве единого теплоносителя воды (например, теплофикационной), и на системы нагрева приточного воздуха с использованием в качестве единого теплоносителя незамерзающей жидкости.

Принципиальная схема первой системы приведена на рис. 8. Область применения данной схемы практически совпадает с областью применения систем утилизации с промежуточным теплоносителем, однако, наиболее вероятно их использование в условиях существенной неравномерности выхода теплоты ВЭР, например, при значительных изменениях температуры теплоносителя ВЭР. В данных условиях система обладает следующими достоинствами: обеспечивает поддержание параметров приточного воздуха при минимально возможных поверхностях нагрева секций догрева; повышает эффективность использования поверхностей нагрева теплообменников-утилизаторов, устанавливаемых в потоке холодного приточного воздуха; уменьшает потребление электроэнергии на перемещение приточного воздуха; отпадает необходимость в расширительном баке при использовании в качестве промежуточного теплоносителя теплофикационной воды; уменьшает металлоемкость системы и потребность в производственных площадях.

Система, представленная на рис. 8, использует в качестве промежуточного теплоносителя (ПТ) теплофикационную воду и работает следующим образом. Нагретый в теплообменнике 2 вытяжным воздухом ПТ насосом 12 подается в теплообменник приточного воздуха 1, где нагревается наружный воздух, и, охлажденный по ветви 11, возвращается в теплообменник 2. В случае если температура приточного воздуха после утилизаторов 1 оказывается ниже требуемой, осуществляется догрев приточного воздуха в воздухонагревателях, подсоединенных к системе теплоснабжения (возможно присоединение воздухонагревателя догрева к обратной линии теплосети).

Если температура ПТ на выходе из утилизатора приточной системы становится, например, ниже +5 °C, открывается клапан 4 и, путем подмешивания обратного теплоносителя системы теплоснабжения в циркуляционный контур ПТ, обеспечивается повышение его температуры. Часть охлажденного теплоносителя возвращается в обратный трубопровод системы теплоснабжения за дросселирующим устройством 9. При этом общий расход теплоносителя в системе теплоснабжения остается постоянным, а подогрев воздуха осуществляется за счет более глубокого охлаждения теплоносителя.

Рис. 9. Режимы работы системы утилизации в виде диаграммы t-tН.

При повышении температуры наружного воздуха по сигналу датчика 14 сначала закрывается клапан 8, а затем, во избежание превышения температуры приточного воздуха, открывается клапан 3 обводной линии.

 Режимы работы системы утилизации наглядно изображаются в диаграмме t–t_Н (рис. 9). Здесь от нулевой точки по оси абсцисс и ординат откладываются, в определенном масштабе, значения температур воздуха: от зимней расчетной до температуры удаляемого вытяжного воздуха. На диаграмму наносятся: линия 1 температуры приточного воздуха t_ПР; линия 2 температуры приточного воздуха за теплоутилизатором t_УТ; линия 3 температуры воды на входе в приточный теплоутилизатор t_ЖК, обеспечивающей необходимую температуру воздуха за теплоутилизатором; линия 4 температуры воды на выходе из приточного теплоутилизатора t_ЖН.

Расстояние на диаграмме между линиями приточного воздуха и линией температур приточного воздуха за теплоутилизатором показывает расход тепла (необходимый температурный догрев) в воздухонагревателе догрева.

В диапазоне наружных температур t_Н – t_Н1, во избежание замерзания ПТ, происходит подмешивание воды из обратной линии теплосети для поддержания температуры ПТ на выходе из приточных утилизаторов, например, равной +5 °С. В этом случае приточный воздух в теплоутилизаторе нагревается до температуры, характеризуемой на диаграмме отрезком t_УТ1 – t_УТ2, а затем в воздухонагревателе догрева до t_пр.

При температурах наружного воздуха t_Н1 – t_Н3 подмешивание воды из теплосети не требуется, а температура за теплоутилизатором увеличивается с ростом t_Н. При наружной температуре t_Н3 воздухонагреватель отключается, а во избежание перегрева приточного воздуха в теплоутилизаторе осуществляется рециркуляция ПТ. В случае уменьшения или полного отсутствия тепловыделений в помещении происходит догрев ПТ путем подмешивания воды из тепловой сети для поддержания температуры ПТ +5 °С.

Рис. 10. Система нагрева приточного воздуха с использованием единого теплоносителя незамерзающей жидкости в контурах утилизации и теплоснабжения.

Максимальная нагрузка на воздухонагреватель имеет место в случае полного отсутствия тепловыделений в помещении и определяется разностью температур, характеризуемых точками К1 и К2. Поверхность нагрева воздухонагревателя следует определять при параметрах теплоносителя, соответствующих наружной температуре t_Н2. На рис. 10 приведена система нагрева приточного воздуха с использованием единого теплоносителя незамерзающей жидкости в контурах утилизации и теплоснабжения. Область применения данной системы аналогична области использования предыдущей схемы. Однако, в связи с тем, что в качестве теплоносителя применяется незамерзающая жидкость, данную схему можно применить при достаточно низких температурах вентвыбросов и технологических ВЭР, при которых, по меньшей мере, обратная температура теплоносителя в теплоутилизационном контуре может принимать температуру ниже 0 °С.

Теплоснабжение современных зданий осуществляется теплофикационной водой, и теплоснабжение воздухонагревателей производится по закрытой схеме. Осуществление теплоснабжения воздухонагревателей по закрытой схеме представляет возможность максимально эффективно использовать поверхности устанавливаемых теплообменников воздухоподогревателей при минимально возможных температурах нагрева промежуточного теплоносителя.

Этот фактор, в ряде случаев, позволяет применить для подогрева ПТ теплоноситель более низкого потенциала в отличие от потенциала теплофикационного теплоносителя, а также, в определенных случаях, обеспечить более глубокое охлаждение теплофикационного теплоносителя.

Применение в данной схеме в качестве единого теплоносителя незамерзающей жидкости при соответствующем выборе температуры ее замерзания дает возможность отказаться от системы автоматической защиты теплообменного оборудования от замораживания. Это значительно упрощает эксплуатацию системы и повышает ее надежность.

Отличительная особенность работы системы, помимо того, что в ней используется незамерзающая жидкость в качестве теплоносителя, а также применения теплообменника типа «жидкость–жидкость», заключается в том, что датчик температуры приточного воздуха регулирует степень нагрева приточного воздуха в воздухонагревателях перепуском горячего теплоносителя в обратную линию при помощи трехходового клапана, а также количеством подмешиваемого в теплофикационный контур обратного теплоносителя после воздухонагревателя. Следует отметить, что аналогичное регулирование может быть осуществлено и в предыдущей схеме. Наряду с контролем обратной температуры теплоносителя в теплофикационном контуре обеспечивается защита теплоутилизатора от замораживания.

Рис. 11. Система нагрева приточного воздуха (с использованием единого теплоносителя - незамерзающей жидкости, в контурах теплоутилизации и теплоснабжения, а также общего теплоутилизационного циркуляционного контура для нескольких источников и потребителей ВЭР).

Система работает следующим образом: в зимний период года теплый выбросной вентиляционный воздух отдает свою теплоту в рекуперативном теплообменнике 1 ПТ, перемещаемому насосом 2 в контуре 3. В свою очередь, нагретый ПТ в рекуперативном теплообменнике 4 охлаждается и догревает приточный воздух. Приточный воздух до требуемой температуры догревается в воздухонагревателе 5. Степень нагрева приточного воздуха регулируется датчиком температуры 6 при помощи трехходового клапана 7.В расчетном режиме теплоутилизационный контур и контур теплоснабжения воздухонагревателей работают независимо. При отклонении от расчетного режима, например, при обледенении теплообменника 1, датчик перепада давлений 8 прикрывает регулирующий вентиль 9, при этом уменьшается количество теплоты, передаваемой в теплоутилизаторе 4. Температура нагрева воздуха в приточной установке повышается и, в случае, если клапан 7 открыт полностью на проход теплоносителя, то датчик температуры 6 дает команду на подмешивание в теплоутилизационный циркуляционный контур 1 обратного теплоносителя после воздухонагревателя 5. Датчик 6 приоткрывает клапан 10. В результате температура теплоносителя, поступающего в теплоутилизатор 4, повышается до требуемого значения, обеспечивающего температуру приточного воздуха.

При переходе к летнему режиму датчик температуры 6 закрывает клапан 7 и 10, и регулировку теплоутилизации осуществляет клапан 9 за счет уменьшения количества теплоносителя, поступающего в теплообменник 1. Температурный режим работы контура теплоснабжения воздухонагревателей регулируется датчиком температуры 11, воздействующим на клапан 12, установленный на теплофикационной воде, подводимой к водо-водяному теплообменнику 13. В рассмотренной схеме системы на каждую приточную и вытяжную систему образован самостоятельный циркуляционный контур, что в ряде практических случаев является неприемлемым из-за несоответствия количества вытяжных систем приточным. Кроме того, данная система не позволяет осуществлять перераспределение избыточной теплоты ВЭР между приточными системами.

В связи с этим ниже приводится на рис. 11 система нагрева приточного воздуха с использованием единого теплоносителя — незамерзающей жидкости — в контурах теплоутилизации и теплоснабжения, а также общего теплоутилизационного циркуляционного контура для нескольких источников и потребителей теплоты ВЭР. Принцип работы данной системы существенно не отличается от ранее рассмотренной, поэтому на рис. 11 сохранены позиции рис. 10. Основной особенностью рассматриваемой системы является единый теплоутилизационный контур с одной группой насосов, а также оборудование каждого теплоутилизатора приточной установки дополнительным обводным трубопроводом 14 с трехходовым клапаном 15, соединенным электрическими связями с датчиком температуры 6.Следующей разновидностью систем нагрева приточного воздуха с использованием единого теплоносителя являются системы с совмещенной насосной группой в циркуляционных контурах теплоутилизации и теплоснабжения (рис. 12). По сравнению с ранее рассмотренными системами к достоинствам этой системы относится сокращение числа насосных установок, более глубокое использование температурного потенциала первичного теплоносителя, поскольку в водо-водяной теплообменник поступает промежуточный теплоноситель после теплообменника теплоутилизатора, а не воздухонагревателя, что имело место в предыдущих схемах систем.

Рис. 12. Система с совмещенной насосной группой в циркуляционных контурах теплоутилизации и теплоснабжения (является разновидностью системы нагрева приточного воздуха с использованием единого теплоносителя).

Система работает следующим образом: выбросной горячий воздух перемещается вентилятором 1, а приточный холодный воздух — вентилятором 2. В потоке вытяжного и приточного воздуха размещены теплообменники 3 и 4, объединенные циркуляционным контуром 5 с насосом 6 в известную систему теплоутилизации с промежуточным теплоносителем. Отличительные конструктивные признаки системы на рис. 12 — это включение в циркуляционный контур 5 промежуточного теплоносителя воздухонагревателя 6 и создание дополнительного циркуляционного контура 7 с водоводяным теплообменником 8, обеспечивающим подогрев части промежуточного теплоносителя циркулирующего в контуре 5 перед воздухонагревателем 6.Данные коммуникационные связи позволяют в расчетный зимний период года, когда теплоты, отводимой от выбросов, не хватает для нагрева приточного воздуха, обеспечивать подогрев ПТ от первичного без влияния на тепловую эффективность отвода теплоты от выбросного воздуха. Степень нагрева промежуточного теплоносителя, поступающего в воздухонагреватель 6, регулируется при помощи датчика температуры 9, воздействующего на первом этапе на регулирующий клапан 11 на одном из трубопроводов системы теплоснабжения водоводяного теплообменника 8, а на втором этапе — на трехходовой клапан 12. Для исключения напрасной затраты электроэнергии на перемещение промежуточного теплоносителя через водоводяной теплообменник 8 и оказания существенного отрицательного влияния на температурный режим системы утилизации предусмотрена установка двух соленоидных клапанов 13 и 14, и двух дополнительных датчиков температуры 15 и 16. Соленоидный вентиль 14 открывается только в случае, если открыт вентиль 11 по команде датчика 9. Соленоидный вентиль 13 управляется по сигналам датчиков температуры 15 и 16. Этот вентиль открыт, если температура потока, в котором установлены датчики, ниже, чем температура потока промежуточного теплоносителя, регистрируемая датчиком температуры 16.По данной схеме температура подогрева ПТ, поступающего в воздухонагреватель, ограничивается в значительной степени расходом промежуточного теплоносителя в теплоутилизационном циркуляционном контуре, это в свою очередь оказывает влияние на величину поверхностей теплообмена воздухонагревателя 6 и водоводяного теплообменника 8. В тех случаях, когда величины поверхностей теплообмена достигают значительных величин, может быть рекомендована к применению система рис. 13. Предложенная система является дальнейшей модификацией системы рис. 12. Основная особенность модифицированной системы заключается в том, что воздухонагреватель из теплоутилизационного циркуляционного контура включен в дополнительный контур 7.

Это позволяет за счет увеличения степени нагрева промежуточного теплоносителя в водоводяном теплообменнике 8 до более высокой температуры сократить потребную поверхность нагрева воздухонагревателя 6 и, тем самым, уменьшить аэродинамическое сопротивление по воздушному тракту приточной установки. Ниже рассмотрим системы нагрева теплотой ВЭР не только приточного воздуха, но и воды горячего водоснабжения.

Известно, что при использовании теплоты ВЭР или вентвыбросов в холодный период года достигается наибольшая экономия первичной теплоты, поскольку при неизменном коэффициенте эффективности использования температурных потенциалов источника и потребителя теплоты имеет место максимальная, из всех возможных в практике инженерных систем, первоначальная разность температур основных взаимодействующих сред. Однако использование теплоты ВЭР и вентвыбросов для нагрева приточного вентиляционного воздуха является сезонным. Это значительно занижает потенциальную возможность эффективного использования выбросной теплоты.

Рис. 13. Система, рекомендованная к применению в случаях, когда величины поверхностей теплообмена достигают значительных величин.

В большинстве случаев, проектировщики для обеспечения круглогодичного использования теплоты ВЭР и вентвыбросов стремятся утилизацию теплоты производить для целей горячего водоснабжения.

Использование выбросной теплоты для целей ГВС хотя и обеспечивает круглогодичное ее использование, но в силу объективных обстоятельств, обусловливающих значительно меньшую разность первоначальных температур основных тепловзаимодействующих сред по сравнению с аналогичной разностью, имеющей место при использовании теплоты в приточных установках, абсолютное количество сэкономленной первичной теплоты может оказаться меньшим.

В связи с изложенным представляется целесообразным рассмотреть схемы утилизации теплоты ВЭР и вентвыбросов в холодный и переходный периоды года для целей нагрева приточного воздуха, а в теплый период — для горячего водоснабжения. Такое соединение в теплоутилизационных системах двух потребителей теплоты позволяет значительно увеличить экономию первичной теплоты. Системы нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов можно подразделить следующим образом: система нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения с сезонным использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов, соответственно, в установках нагрева воздуха и горячего водоснабжения; система нагрева приточного воздуха с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов и перераспределением для нужд горячего водоснабжения по мере возникновения избытков.

В зависимости от температуры теплоносителя ВЭР или вентвыбросов указанные системы, в свою очередь, можно подразделить на системы, обеспечивающие предварительный подогрев воды, идущей на горячее водоснабжение, и на системы, обеспечивающие как предварительный, так и окончательный нагрев воды на нужды ГВС.

Рис. 14. Конструктивное выполнение трубопроводной обвязки обычной теплоутилизационной системы (на базе промежуточного теплоносителя для обеспечения возможности использования теплоты выбросного воздуха или ВЭР на нужды горячего водоснабжения).

Системы нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения с сезонным использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов, соответственно, в установках нагрева воздуха и горячего водоснабжения приведены на рис. 14 и 15. Система на рис. 14 иллюстрирует конструктивное выполнение трубопроводной обвязки обычной теплоутилизационной системы на базе промежуточного теплоносителя для обеспечения возможности использования теплоты выбросного воздуха или ВЭР на нужды горячего водоснабжения.

Данная система содержит все те элементы, которые свойственны установкам нагрева приточного воздуха с теплоутилизационными мероприятиями: вытяжной 1 и приточный 2 вентиляторы; рекуперативные теплообменники типа «жидкость–воздух» 3 и 4, размещенные в потоках вытяжного воздуха; циркуляционный контур промежуточного теплоносителя 5 с обводной линией 6 и трехходовым клапаном 7; воздухонагреватель 8, подсоединенный к подающему и обратному трубопроводам системы через трехходовой клапан 9.

Считаем, что система горячего водоснабжения содержит, как правило, водоводяной теплообменник 10, подсоединенный к трубопроводам холодного водоснабжения и теплофикации. На одном из подсоединительных теплоснабжающих трубопроводов имеется регулирующий клапан 11, соединенный с датчиком температуры горячей воды 12.

Для осуществления подогрева воды на нужды горячего водоснабжения в системе предусматриваются следующие дополнительные элементы: дополнительный водоводяной теплообменник 13, одной полостью подсоединенный через запорные задвижки 14 и 15 к циркуляционному контуру 5. Другая полость теплообменника 15 присоединяется к сети холодного водоснабжения. На схеме теплообменники 10 и 13 по хозяйственно-питьевому водопроводу присоединены параллельно, но могут быть использованы и другие схемы подсоединения, например, такие, что приведены в последующих схемных решениях. В циркуляционном контуре предусматривается обводная линия 16 с задвижкой 17, а теплообменник 4 снабжается запорной задвижкой 18.По принятой схеме нагрева водопроводной воды теплообменник 13 должен быть оборудован запорными задвижками 19 и 20, регулирующим клапаном 21 с обводным комбинированным трубопроводом 22 и дополнительным датчиком температуры 23.В холодный период года задвижки 17, 14, 19 и 20 закрыты, задвижка 18 открыта, и подогретый промежуточный теплоноситель циркулирует между теплообменниками 3 и 4, обеспечивая утилизацию теплоты на нужды подогрева приточного воздуха.

Рис. 15. Пример решения функциональных возможностей с целью увеличения количества утилизируемой теплоты системы нагрева приточного воздуха (с единым теплоносителем - незамерзающей жидкостью, в контуре теплоснабжения и утилизации).

В теплый период года, когда трехходовой клапан 7 пропускает весь ПТ мимо теплообменника 4, закрывают задвижки 15 и 18, а задвижки 14, 17, 19 и 20 открывают. ПТ начинает циркулировать между теплообменниками 3 и 13. Водопроводная вода по комбинированному трубопроводу 22 проходит через теплообменник 13 и нагревается. Датчик температуры 23 регистрирует ее и при увеличении степени нагрева воды в теплообменнике 13 изменяет расход водопроводной воды, проходящей через теплообменник 13. Нагретая таким образом в теплообменнике 13 вода смешивается с водой нагретой в теплообменнике 10. Окончательная температура воды контролируется и регулируется датчиком температуры 12 и регулирующим вентилем 11. Если по каким-либо причинам нагрев воды в теплообменнике 13 осуществить до требуемой температуры не представляется возможным, то через этот теплообменник проходит минимальное количество воды (то, что пропускает комбинированный трубопровод 22), а окончательный догрев осуществляется за счет частичного подогрева воды в теплообменнике 10.

На рис. 15 приведен пример решения функциональных возможностей с целью увеличения количества утилизируемой теплоты системы нагрева приточного воздуха с единым теплоносителем — незамерзающей жидкостью — в контуре теплоснабжения и утилизации. За базовую систему принята система, изображенная на рис. 12. Обозначения позиций 1–16 сохранены теми же, что и на рис. 12. Кроме того, в качестве основного оборудования традиционной системы горячего водоснабжения приняты: водоводяной теплообменник 17 и датчик температуры 18, электрически связанный с регулирующим вентилем 19 на линии теплоснабжения теплообменника.

Для обеспечения возможности использования теплоты вентвыбросов или ВЭР для нужд горячего водоснабжения в схему введены: перемычки 20 и 21 с задвижками 22 и 23, обводной трубопровод 24 с задвижкой 25 и запорные задвижки 26, 27 и 28.Со стороны водопровода и системы теплоснабжения предусматриваются запорные задвижки 29, 30, 31, 32, регулирующий вентиль 33 с комбинированным обводным трубопроводом 34 и датчик температуры 35, электрически связанный с вентилем 33.В расчетном зимнем режиме насос 6 подает часть ПТ через задвижку 28 в теплообменник 3 (задвижка 23 закрыта), а другую часть — в теплообменник 8 (задвижка 25 закрыта, а задвижка 27 открыта). ПТ, выходящий из теплообменника 3, проходит через соленоидный вентиль 13 (задвижка 22 закрыта), смешивается с теплоносителем, нагретым в теплообменнике 8, и далее поступает в воздухонагреватель 6 и теплообменник 4. По системе теплоснабжения задвижки 29, 30 открыты, а задвижки 31 и 32 закрыты, в теплообменник поступает теплофикационная вода, подогревающая ПТ, степень нагрева которого регулируется по датчику температуры 9 изменением, при помощи вентиля 11, количества теплофикационной воды. В теплый период года, когда отсутствует необходимость подогрева приточного воздуха, закрывают задвижки 26, 27, 28, 29, 30 и открывают задвижки 22, 23, 25, 31 и 32. В этом случае промежуточный теплоноситель циркулирует между теплообменниками 3 и водоводяным теплообменником 8, обеспечивая подогрев водопроводной воды.

На рис. 16, 17 и 18 приведены системы нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов и перераспределением избытков теплоты, возникающих в установках нагрева воздуха, для нужд горячего водоснабжения. Системы, изображенные на рис. 16 и 17, в основном применимы в случае, когда температура теплоносителя ВЭР или вентвыбросов не превышает температуры воды горячего водоснабжения.

Рис. 16. Система нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения (с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов и перераспределением избытков теплоты, возникающих в установках нагрева воздуха, для нужд горячего водоснабжения - когда температура теплоносителя ВЭР или вентвыбросов не превышает температуры горячего водоснабжения).

Согласно схемы рис. 16, система нагрева приточного воздуха работает по общеизвестному алгоритму. Теплоноситель ВЭР или вентвыброс перемещается вентилятором 1 через рекуперативный теплообменник 2, включенный в циркуляционный контур промежуточного теплоносителя 3, который в приточном канале имеет аналогичный теплообменник 4. ПТ переносит теплоту от теплоносителя ВЭР или вентвыбросов к холодному приточному воздуху, перемещаемого вентилятором 5. Окончательный нагрев приточного воздуха осуществляется от источника первичной теплоты в воздухонагревателе 6. Степень нагрева приточного воздуха регулируется по сигналу датчика температуры приточного воздуха 7 посредством трехходовых клапанов 8 и 9, установленных на подводящих и отводящих трубопроводах воздухонагревателя 6 и теплообменника 4, соответственно.

На обводной линии 10 теплообменника 4 размещен водоводяной теплообменник 11, включенный по трубопроводу холодного водоснабжения перед водоводяным теплообменником, осуществляющим нагрев холодной воды для нужд горячего водоснабжения от источника первичной теплоты. Степень нагрева воды регулируется вентилем 13 по сигналу датчика температуры 14.В периоды, когда вся теплота, отводимая от ВЭР или вентвыбросов, используется для нагрева приточного воздуха, через водоводяной теплообменник 11, ПТ не циркулирует, и водопроводная вода проходит через него, не изменяя своей температуры. Как только возникает необходимость с целью обеспечения требуемой температуры приточного воздуха сократить подачу ПТ в теплообменник 4, трехходовой клапан начинает пропускать часть циркулирующего ПТ помимо теплообменника 4, направляя по обводной линии 10 в водоводяной теплообменник 11. Направленный в теплообменник 11 ПТ охлаждается, нагревая при этом холодную воду.

При поступлении предварительно подогретой воды в теплообменник 12 изменяется ее температура на выходе, и по сигналу датчика температуры 14 вентиль 13 уменьшает расход теплоты от первичного источника.

Как следует из описанного алгоритма работы системы, при возникновении избытков теплоты, отводимой от теплоносителей ВЭР и вентвыбросов и не потребляемой полностью в установке приточного воздуха, этот избыток сразу же используется для целей горячего водоснабжения.

Рассмотренная схема достаточно проста и, как представляется, надежна в эксплуатации. Она может быть рекомендована к применению, когда отсутствует возможность обмерзания теплообменника 2 в потоке горячего теплоносителя, в противном случае может быть использована система нагрева приточного воздуха, схема которой приведена на рис. 17. В отличие от предыдущей схемы, данная система оборудуется дополнительным трехходовым клапаном 15, рециркуляционным трубопроводом 16 и датчиком перепада давлений 17. Перечисленное дополнение контролирует степень обледенения теплообменника 2 и обеспечивает восстановление его работоспособности.

Рис. 17. Система нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения (с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов и перераспределением избытков теплоты, возникающих в установках нагрева воздуха, для нужд горячего водоснабжения и присутствует возможность обмерзания теплообменника 2 в потоке горячего теплоносителя).

Как видно из сопоставления схем, рассматриваемая система дополнительно оборудуется двумя датчиками температуры 15 и 16, размещенными в потоке ПТ, и датчиком температуры 17, установленным на водопроводной воде за теплообменником 11. На перечисленные датчики возлагаются функции перераспределения потоков водопроводной воды с целью максимального использования потенциала источника ВЭР или вентвыбросов при помощи трехходового клапана 18, соленоидных вентилей 19, 20 и обводной линии 21. При температуре ПТ, например, 70 °C, регистрируемой датчиком 15, включается в работу датчик 17, воздействующий на трехходовой клапан 18 и обеспечивающий нагрев части водопроводной воды до требуемой температуры в теплообменнике 11, другая часть нагревается в теплообменнике 12. При этом соленоидный вентиль 19 закрыт, а 20 — открыт.

Понижение температуры ПТ, например, до 60°C регистрируется датчиком температуры 16, по сигналу которого отключается датчик температуры 17, трехходовой клапан переключается в положение, обеспечивающее направление всего потока воды в теплообменник 11, соленоидный вентиль 19 открывается, а 20 — закрывается. Данное переключение обусловливает последовательное прохождение потока водопроводной воды через водоводяные теплообменники 11 и 12.

Рис. 18. Система нагрева приточного воздуха и горячего водоснабжения (с использованием теплоты ВЭР и вентвыбросов и перераспределением избытков теплоты, возникающих в установках нагрева воздуха, для нужд горячего водоснабжения).

Рассмотренные в данной статье технологические схемы систем утилизации теплоты вентиляционных выбросов и ВЭР не следует воспринимать как нечто застывшее, не подлежащее развитию, изменению. Наряду с тем, что автор приводит конкретные схемы с указанием возможности их автоматизации, рассмотрение их в той последовательности, в которой они приведены, позволяет проследить динамику их развития — возникновение проблем, повышение эффективности систем и методы их решения. В зависимости от применяемого оборудования — регулирующих клапанов и т.п. — приведенные схемы непременно могут быть несколько трансформированы.

Правила использования материалов сайта