10961

6000…20000 Вт/м°С. Поэтому, несмотря на то, что принципы утилизации теплоты в ТР основаны на тех же процессах теплопередачи и конвективного теплообмена, на которых построено действие воздухонагревателей, конструктивно они отличаются.

Классификация рекуперативных теплообменников

1. По виду теплоносителя:

-воздухо-воздушные;

-жидкостно-воздушные.

В утилизаторах первого типа теплоносителями являются сами обменивающиеся среды -удаляемый и приточный воздух, поэтому вытяжные и приточные каналы в таких аппаратах должны проходить рядом в единой приточно-вытяжной установке (ПВУ).

В рекуператорах второго типа используется промежуточный жидкий теплоноситель, позволяющий разделить между собой приточные и вытяжные системы.

2. По конструктивной схеме:

-пластинчатые;

-с вращающимся теплообменником (ротором);

-с промежуточным теплоносителем.

В последнюю категорию входят утилизаторы на основе воздухонагревателей с насосным циркуляционным контуром промежуточного теплоносителя без изменения его агрегатного состояния и теплообменники из тепловых труб, где промежуточный теплоноситель испаряется и конденсируется (табл. 10.1).

Процесс теплообмена во вращающемся рекуператоре происходит по принципу регенерации. Через проницаемую насадку вращающегося ротора встречными потоками проходят приточный и вытяжной воздух (рис. 10.15). Проходя через сектор ротора, расположенный в вытяжном тракте, удаляемый

131

воздух передает тепло насадке с теплоаккумулирующими свойствами. Когда этот нагревшийся сектор ротора попадает в поток холодного наружного воздуха, приточный воздух нагревается, а насадка ротора, соответственно, охлаждается.

Таблица 10.1 К классификации рекуперативных теплообменников

Рис. 10.15 Схема роторного теплоутилизатора

132

Интенсивность процесса теплообмена у вращающегося рекуператора регулируется изменением скорости вращения ротора.

Использование роторных теплообменников допускается только для помещений, в которых возможно применение рециркуляции, т.к. не исключен переток воздуха между приточным и вытяжным каналами (до 4 %). При наличии в воздухе токсичных веществ, веществ с неприятным запахом и т.п. применение подобных устройств запрещено. Приточно-вытяжные установки с проектируют таким образом, чтобы вытяжной вентилятор находился после ротора и канал удаляемого воздуха был под разрежением. В этом случае возможен переток только приточного воздуха.

3. По степени утилизации тепла конденсации роторные

рекуператоры делят на 3 группы:

- конденсационного типа, утилизирующие явное тепло; Материал насадки - алюминиевая фольга (без покрытия). В приточный

воздух может также переноситься небольшое количество влаги, которая конденсируется на поверхности насадки в местах, имеющих температуру ниже точки росы удаляемого воздуха.

- энталъпийного типа; Предназначены для утилизации полной (явной и скрытой) теплоты. Влага

из удаляемого воздуха постоянно впитывается насадкой, имеющей специальное гигроскопическое покрытие. В приточном тракте влага испаряется, передавая наружному воздуху скрытую теплоту парообразования. В качестве гигроскопичной насадки может использоваться бумага, волокнистые материалы, пропитанные сорбирующим раствором, например бромистым литием.

- сорбционного типа.

Осуществляют преимущественно перенос влаги. Для этого на насадку, имеющую небольшую теплоемкость (например, стекло), наносят слой сорбента (соли лития, силикагель и т.п.), который поглощает влагу из удаляемого воздуха и передает его в процессе десорбции приточному воздуху.

133

Кроме указанных выше производятся рекуператоры специального

исполнения:

-гигиенические (насадка из картона, пропитанная бактерицидным 20 %- пым раствором хлористого лития);

-взрывозащищенные_

-для плавательных бассейнов (покрытые слоем эпоксидной смолы для защиты от коррозии) и т.п.

Па рис. 10.16 приведены примеры компоновки вращающихся рекуператоров в приточно-вытяжных центрах, выполненных в строительных конструкциях.

Рис. 10.16 Размещение ВР в приточно-вытяжных центрах строительного исполнения

1 - неподвижная жалюзийная решетка; 2 - утепленный клапан; 3 - фильтр; 4, 5 - воздушные клапаны; 6 – вращающийся теплообменник (регенератор); 7 - калориферы; 8, 9- вентиляторы

Важным обстоятельством, которое необходимо учитывать при выборе регенеративного теплообменника для теплоутилизации, является проблема обмерзания ротора при температурах ниже - 20 °С. При опасности обмерзания должно быть предусмотрено снижение числа его оборотов. Эффективность

134

теплообмена при этом снижается, повышается температура покидающего утилизатор потока удаляемого воздуха, поэтому образование наледи не происходит.

В качестве меры против обмерзания может быть предусмотрен обводной канал (байпас), через который направляется холодный наружный воздух, а насадка в это время оттаивает.

Широкое применение в системах вентиляции получили пластинчатые рекуператоры. Они компактны, просты в изготовлении, не содержат движущихся частей, не допускают перетока удаляемого и приточного воздуха, так как воздушные потоки на всем протяжении разделены герметичной стенкой (рис. 10.17).

Рис. 10.17. Принципиальная схема и внешний вид модуля

пластинчатого рекуператора

Пластинчатые теплообменники относятся к рекуператорам прямого действия. Тепловыделяющий и теплопоглощающий воздушные потоки проходят вдоль разделяющих их непроницаемых стенок, через которые происходит процесс теплопередачи.

Основой теплообменника служит пакет тонких пластин из металла или других материалов с высокой теплопроводностью, образующих плоские каналы для смежного прохода двух потоков воздуха: теплого из помещения и холодного наружного.

С точки зрения достижения максимальной интенсивности передачи тепла большое значение имеет выбор направления течения обменивающихся потоков

135

относительно друг друга.

По схеме расположения проходных каналов пластинчатые рекуператоры делят на 3 типа:

с прямоточным, противоточным и с перекрестным движением теплоносителей.

Прямоток теплоносителей в современных установках не используется по причине низкой эффективности рекуперации.

Наибольшие перепады температур наблюдаются при использовании перекрестного и противоточного движения теплоносителей, особенно при установке нескольких последовательных ступеней.

Пластинчатые рекуператоры достаточно компактно встраиваются в блоки утилизации тепла каркасно-панельных и моноблочных приточно-вытяжных установок (рис. 10.18).

Рис. 10.18. Расположение пластинчатых рекуператоров в приточно-вытяжных установках

а– каркасно-панельных; б – моноблочных;

в- крышных

Более эффективны рекуператоры с узкими каналами для прохода воздуха, но у них выше аэродинамическое сопротивление, из них труднее удаляется конденсат.

В подобных теплообменниках нередко используются пластины из пористых материалов, в которых происходит перенос влаги и скрытой теплоты,

136

что дополнительно увеличивает эффективность утилизации.

В потоке удаляемого влажного воздуха при температуре холодной поверхности ниже точки росы в пластинчатых рекуператорах, также как и в регенеративных (роторных) теплообменниках, происходит обильная конденсация влаги, поэтому на выходе удаляемого воздуха устанавливается поддон для сбора конденсата с патрубком для его отвода в дренажную сеть.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Варианты исполнения приточных установок.

2.Особенности устройства каркасно-панельных приточных установок.

3.Виды воздухозаборных устройств.

4.Классификация фильтров для очистки приточного воздуха.

5.Что такое рекуперативный теплообменник?

6.Что такое регенеративный теплообменник?

7.Классификация рекуператоров.

11.ЗАЩИТА ОТ ШУМА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

11.1 Общие сведения об источниках шума

Звуком называют волновое колебание упругой среды, создающее в ней дополнительное переменное давление.

Для характеристики звука используют физические и физиологические показатели.

К физическим показателям оценки звука относятся: а) частота колебания; б) длина волны; в) интенсивность звука; г) уровень интенсивности

где Т — время одного колебания, с, или период колебания Длиной волны звука называется расстояние, м, на которое звук

137

где с — скорость распространения звука в среде, м/с.

Интенсивностью звука, или силой звука I, называют количество энергии, переносимой звуковыми волнами за единицу времени через единицу площади поверхности, поставленной перпендикулярно направлению распространения волн. Единицей интенсивности звука (или силы звука) служит Вт/м2.

Уровень интенсивности звука

где LI - уровень интенсивности звука, дБ;

I - интенсивность данного звука, Вт/м2;

Io - интенсивность звука той же частоты, с которым сравнивают данный звук, Вт/м2; За Io принимают наименьшую интенсивность звука, которую воспринимает ухо человека на пороге слышимости (в среднем значение Io =10-12 Вт/м2).

В этом случае децибел (дБ) представляет собой такой уровень

Звуковым давлением р называют дополнительное переменное давление, возникающее в среде при прохождении через нее звуковых волн.

Уровень звукового давления. Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату амплитуды колебаний А2, а звуковое давление — первой степени амплитуды А, то при переходе от уровня интенсивности

звука к уровню звукового давления получим

где Lp - уровень звукового давления, дБ;

P - звуковое давление данного звука, Па;

Pо - звуковое давление, с которым сравнивают звуковое давление данного звука, Па; За Pо принимают наименьшее звуковое давление (порог), которое воспринимает ухо человека

138

в среднем значение Pо =2·105 Па).

Единицей уровней звуковых давлений служит также децибел.

В этом случае децибел представляет собой такой уровень звукового давления, при котором

вентиляторы. Шум вентиляторов имеет аэродинамическую и механическую природу.

Аэродинамический шум связан с пульсациями скорости и давления Причиной механического шума вентилятора являются плохая

балансировка рабочего колеса, повышенные зазоры в подшипниках. Такой шум часто носит ударный характер. Обычно механический шум преобладает при относительно небольшой окружной скорости рабочего колеса, а при повышенной окружной скорости более заметен аэродинамический шум. Механический шум вентилятора практически не зависит от характеристики сети, с которой работает вентиля гор. На аэродинамический шум оказывает заметное влияние характеристика вентиляционной сети. У радиальных вентиляторов с лопатками загнутыми назад аэродинамический шум несколько ниже, чем у вентиляторов с лопатками загнутыми вперед.

Кроме вентиляторов, аэродинамический шум может генерироваться на плохо обтекаемых элементах воздуховодов (клапаны, диафрагмы, фасонные части, воздухораспределительные устройства), особенно при повышенной скорости движения воздуха.

Общий уровень звуковой мощности аэродинамического шума вентилятора Lw_o6щ, дБ, определяется отдельно для сторон всасывания и

вентилятора, дБ;

139

Р - полное давление, развиваемое вентилятором, Па; L - производительность вентилятора, м3/с;

δ - поправка на режим работы вентилятора, дБ.

Октавные уровни звуковой мощности вентилятора, передающиеся в вентиляционную сеть:

компьютерные программы подбора вентиляторов, которые выдают уровни звуковой мощности в октавных полосах для конкретного режима работы выбранного вентилятора.

К физиологическим показателям оценки звука относятся: а) высота тона; б) громкость (уровень громкости).

Высота тона определяется частотой колебаний: чем больше частота, тем выше тон.

Человек с нормальным слухом слушит звуки, генерируемые колебаниями от 20 до 20 000 Гц. Голос человека создает тоны от 80 до 1300 Гц. В музыке пользуются тонами от 30 до 4000 Гц. Ухо человека по-разному воспринимает звуки различных частот. Наиболее чувствительно оно к высоким тонам.

Интенсивность звука, воспринимаемая человеком, находится в пределах от 10 -12 до 10 Вт/м2. Нижний предел соответствует порогу слышимости, верхний — болевому порогу. Отношение верхнего предела слышимости к нижнему равно 1013.

Для связи физических и физиологических показателей оценки звука используют тон с частотой 1000 Гц, с уровнем которого сравнивают уровни звуковых давлений других равногромких звуков. Уровнем громкости