Аккумуляция тепла в калориферных установках периодического действия

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Аккумуляция тепла в калориферных установках периодического действия

В.С. Шароглазов, инженер

Аккумулирование тепла играет важную роль в реализации таких энергосберегающих мероприятий как: согласование режимов выработки и потребления тепла; снижение мощности теплопотребления; расширение возможности использования вторичных энергоресурсов; нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Далее рассматривается нетрадиционный способ аккумулирования тепла для поднятия уровня его использования тепловентиляционными установками (приточными, кондиционирования воздуха, воздушно-тепловыми завесами, технологическими и др.), характеризующимися периодичностью использования тепла при постоянстве прохождения теплоносителя. Сущность состоит в том, что после воздухонагревательной установки (калориферов) теплый вентиляционный воздух, при его невостребованности, направляется на аккумулирование тепла, чтобы затем в пределах суток в нужное время создать необходимый тепловой эффект. В вентиляционных установках на основании теплоносителя - воздуха это достигается весьма просто - не требуются теплообменники и клапаны с исполнительными механизмами, отсутствует опасность замораживания, а в летнее время производится переключение на аккумулирование ночной прохлады для возвращения ее днем благодатным охладительным эффектом.

На рисунке показана обычная приточная установка с узлом воздухозабора 5, фильтром 6, утепленным клапаном 7, калориферами 9, обводным клапаном 10 для регулирования температуры -после чего приготовленный воздух вентилятором 12 подается в воздухораспределительную сеть. Для придания этой приточной установке теплоаккумуляционной функции она дополняется устройством теплоаккумулятора 1 (в теплоизоляции), который посредством воздуховодов 2, 13 подводится к калориферам 9 для нагрева теплоаккумулятора в невостребованное время при работе циркуляционного вентилятора 15 (зарядка). В последующем при работе основного вентилятора 12 это тепло передается наружному воздуху (разрядка) для окончательного нагрева в калориферах 9. Посредством клапана 7 представляется возможность смешения наружного и подогретого воздуха для регулирования температуры подаваемого приточного воздуха в интересах рационального использования запасенного теплоаккумулятором тепла.

Управление работой этой тепло- и хладоаккумуляции предельно упрощено, вручную по сезонам устанавливаются лишь два шибера, открываемые: 8 - в отопительный период; 17 - летом. В остальном действие этой аккумуляции производится только от переменно работающих вентиляторов 12, 15, а сопутствующие переключения воздушных потоков производятся автоматически и лишь от аэродинамического воздействия вентиляторов на обратные клапаны 3, 11, 14, 16. Из них обратные клапаны:3,14 - обеспечивают переключение потоков по режимам «зарядки-разрядки»; 11 - предотвращает подсос воздуха через вентилятор 12; 16 - действует в летнее время в режиме «зарядки» с выбросом воздуха в атмосферу.

Действие переключающих элементов по режимам работы представлено в таблице.

Экономия тепла здесь не единственная цель применения подобной теплоаккумуляции, не менее важно и такое достижение как защита калориферов от замерзания. Теплоаккумуляционный массив, будучи невосприимчивым к отрицательным температурам, играя роль первоначального подогревателя холодного воздуха до температуры 3-5 ОС, обеспечит безопасность их работы, представляя возможность избежания порочной практики прикрывания отверстий на входе свежего воздуха, что по сути дискредитирует назначение приточной установки.

Описанная выше простота действия теплоаккумулятора упирается, однако, в действительную сложность реализации сооружения самого теплоаккумулятора и даже для устройств средней производительности с применением современных теплоаккумулирующих технологий. Но, в зависимости от местных условий, может иметь место и применение традиционных легкодоступных материалов, таких как: вода, гравий, остатки строительных материалов и др.

В настоящее время в теплосбережении у нас в стране и за рубежом повышенное внимание уделяется термохимическим аккумуляторам и аккумуляторам теплоты фазового перехода. Первые из них наиболее эффективны, но пока что остаются в перспективе, а уже получившие распространение фазовые аккумуляторы используют теплоту фазового перехода «жидкость - твердое тело» теплоаккумулирующего материала, что позволяет в несколько раз уменьшить объем теплоаккумулирующей массы. Одним из наиболее простых и доступных рабочих веществ для подобной теплоаккумуляции может быть принята легкоплавкая соль Ва(ОН)2х8Н2О (температура плавления 78 ОС, скрытая теплота плавления 266,7 кДж/кг).

Конструктивно устройство теплофазоаккумуляторов на основе легкоплавких солей в настоящее время решается путем размещения их в контейнерах, капсулах, пластмассовых пакетах, металлических трубах и др.

Пластмассовые герметические контейнеры-пакеты (здесь не показаны) размещаются на решетчатых стеллажах для участия в теплообмене их обеих плоскостей. Трубчатые контейнеры представляют собой трубы, заполняемые легкоплавкой солью на 95% их внутреннего объема, для возможности объемного расширения соли и завариваемые с обоих торцов.

В рассматриваемом варианте теплоаккумулятор, изготавливаемый из металлических труб, в виде продольно омываемых цилиндров, размещается под потолком прилегающего помещения при незначительной протяженности соединительных воздуховодов. Еще более выгодно размещение теплоаккумулятора в помещениях над или под приточной камерой, а особенно выгодно размещение его в подвальной части, когда его массив значительно увеличивается за счет фундамента строительных конструкций, подземных каналов и др. В затруднительных условиях возможна и вертикальная установка пучков из таких металлических труб с прохождением их на прилегающие этажи.

В охладительной функции эта приточная установка действует по тому же принципу: циркуляционный вентилятор 15 ночью заряжает хладоаккумулятор, а в дневное время основной вентилятор 12 разряжает его и подает охлажденный воздух по той же воздухораспределительной сети. Управление потоками производят те же обратные клапаны (см. таблицу).

Рекомендуемое время зарядки массива прохладой - с 11 ч. вечера до 5 ч. утра, при котором разность дневных и ночных температур для средней полосы России в жаркое время составляет 11-15 ОС и гораздо выше в таких регионах как Северный Кавказ, Нижнее Поволжье и др.

Летнее естественное охлаждение массива может быть усилено увлажнением подаваемого ночного воздуха в увлажнителе 2 или форсунками перед входом его в теплоаккумулятор, что позволит дополнительно снизить температуру массива на 3-3,5 ОС. В зимнее время представляется возможность увлажнения приточного воздуха.

Распространенные оросительные устройства сравнительно сложны и здесь рассматривается упрощенный вариант более глубокого ночного охлаждения. В основе такого охлаждения (A-A) лежит принцип контактирования вентиляционного воздуха с увлажнительными полотнищами 20, навешиваемыми на оросительные трубы 19, соединенные с коллектором 18, в который подается водопроводная вода от шарового клапана (не показан). В верхней части оросительных труб имеются водоизливные отверстия, которые, будучи накрытыми этими полотнищами, увлажняют их с полным эффектом испарительного охлаждения и без излишнего увлажнения канала прохождения вентиляционного воздуха. Степень увлажнения полотнищ регулируется высотой установки шарового клапана над коллектором, которые связаны между собой эластичным шлангом, а время подачи регулируется электромагнитным клапаном.

Использование подобным образом заряженного хладомассива 1 в дневное время производится с забором воздуха через жалюзийную решетку 5 с дальнейшим прохождением через ороситель 4, хладомассив 1 и через обводной клапан 10 в основной вентилятор 12.

Описанное выше самое простое ночное охлаждение аккумуляционного массива, при той же системе увлажнения, после срабатывания запаса ночного холода будет иметь и дневное продолжение, но уже в более умеренном изоэнтальпийном режиме, аналогично тому, как это имеет место в обычных камерах орошения. калориферный аккумулирование тепло

При наличии вблизи такой установки тепло- и хладоаккумуляции источников вторичных энергоресурсов, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии - они также могут быть использованы для поднятия ее эффективности. При теплоносителе - воздухе соответствующего качества, в зависимости от его потенциала, он вводится до или после калориферов. При жидком теплоносителе он вводится в воздуховод через оребренные трубы, электроподогрев в ночное время по льготному тарифу производится через электрокалорифер и т.п.

При отоплении помещений агрегатами воздушного отопления, где на вечерне-ночной период допускается и рекомендуется снижение температуры воздуха, при теплоносителе воздухе их работа может быть переведена на аккумулирование тепла при снижении производительности, а при нескольких агрегатах - уменьшением числа работающих. Аккумулированное тепло может быть активно проявлено в утреннем надтопе помещений и позволит нормализовать внутреннюю атмосферу при открывании технологических проемов, дверей и пр.

Экономическая эффективность аккумуляции тепла в воздухонагревательных установках весьма высока, например, при односменной работе приточной установки и при существующей практике постоянства прохождения теплоносителя, речь идет об использовании 66% (((24-8)/24)х100) располагаемого тепла без учета теплопотерь, а для воздушно-тепловых завес это значение может быть и выше. И все это на основе существующей инфраструктуры теплоснабжения, кроме устройства самого теплоаккумулятора, фактически с возможностями кондиционирования воздуха. Дополнительное электропотребление на работу циркуляционного осевого вентилятора составляет не более 10% от мощности основного вентилятора.

Размещено на Allbest.ru