На сегодняшний день энергоресурсосбережение признано одним из главных приоритетов реформы ЖКХ так как, его деятельность сопровождается большими потерями энергоресурсов [1]. Важность проблемы заставляет использовать новые устройства и агрегаты в ЖКХ, а именно, в системах отопления и кондиционирования, способные обеспечить наименьший уровень энергозатрат, при сохранении комфортных параметров микроклимата в помещении.
В системах вентиляции и кондиционирования воздуха значительное количество тепла удаляется с вытяжным воздухом. То есть, тепло выбрасывается в атмосферу и не используется в дальнейшем [2]. В связи с этим целесообразна разработка устройства для рекуперации уходящего тепла. Одним из таких устройств является рекуператор тепла вытяжного вентиляционного воздуха. Рассмотрим принцип работы данного устройства. Рекуператор – это устройство, имеющее в своем составе теплообменный элемент, вентиляторы для прокачивания через этот теплообменник потоков вытяжного, удаляемого из помещения, и свежего, подаваемого в помещение воздуха и оснащенное различными дополнительными приспособлениями, для автоматизации работы устройства, улучшить качество подаваемого воздуха. В таком устройстве тепло от воздуха, который должен быть удален из помещения, отдается воздуху, поступающему в помещение (рис. 1), а летом наоборот – поступающий воздух охлаждается более прохладным удаляемым воздухом, если помещение оборудовано кондиционером [3].
Применение рекуператора в системе ОВК существенно влияет на затраты энергии, которая расходуется на подготовку наружного воздуха, перед подачей его в обслуживаемое помещение.
Рассмотрим пример использования данного устройства в помещении жилого здания с температурой tвн(пр)=20 оС, с механической приточно-вытяжной системой, рассчитанного на одного человека (L=30 м3/час) (рис. 2).
Использование тепла Qпр (Вт) на подогрев наружного воздуха, поступающего через приточную решетку 2, до расчетных параметров воздуха внутри помещения, находится как их разность, умноженная на соответствующие коэффициенты, и в основном зависит от температуры наружного воздуха. для компенсации трансмиссионных теплопотерь Qтр (Вт) через наружные ограждения 1, предусмотрено наличие радиатора отопления 5. Тепло Qp (Вт) используемое рекуператором 4, находится аналогично (температура удаляемого воздуха, проходящего через вытяжную решетку 3, условно принимается на 2оС больше температуры приточного, вследствие градиента температур, tуд=22oС), но в холодный период года, температура воздуха прошедшего через рекуператор, принимается равной 1 °С, для предотвращения оседания и дальнейшего замерзания на поверхности здания, выбрасываемого влажного воздуха (рис. 3).
Рис. 1. Принципиальная схема работы рекуператора
Рис. 2. Схема движения тепла в помещении
Рис. 3. График использования тепла в зависимости от температуры наружного воздуха
Рис 4. Зависимость отношения тепла, отдаваемого через рекуператор к требуемому значению тепла для поддержания выбранной температуры внутри помещения от температуры наружного воздуха
Из рис 4. видно, что при температуре наружного воздуха -10С, его нагрев, в рекуператоре, происходит до расчетной температуры рассматриваемого помещения, то есть подаваемый свежий воздух не нуждается в предварительном подогреве. А при температуре наружного воздуха выше нуля в рекуператоре происходит перегрев подаваемого в помещение воздуха.
Отсюда следует вывод, что с увеличением температуры наружного воздуха, уменьшается потребление энергии, для его обработки перед подачей в помещении, следовательно, возрастает энергетический потенциал рекуператора.
Основными факторами пробуждающегося в России интереса к системам утилизации тепла являются: рост цен на все виды энергоносителей; ограничения на установленную мощность; ряд новых стандартов и технических требований, регламентирующих проектирование, изготовление и использование энергосберегающего оборудования [2].