Приточно-вытяжная установка с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и косвенным адиабатическим охлаждением приточного воздуха

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и косвенным адиабатическим охлаждением приточного воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемое решение относится к области приточно-вытяжной вентиляции производственных помещений центров обработки данных и горячих цехов, обеспечивающей в холодный период года рекуперацию теплоты вытяжного воздуха, нагревание и увлажнение приточного воздуха до заданных значений температуры и относительной влажности, а в теплый период года - косвенное адиабатическое охлаждение приточного воздуха.

Заявляемое решение может быть использовано в металлургической, мукомольной, текстильной, химической и других отраслях промышленности, расположенных в климатических районах как с низкими отрицательными температурами наружного воздуха в холодный период года, так и с длинным теплым периодом, характерным для жарких стран.

Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество модификаций приточно-вытяжных установок. Среди них выбраны те, которые имеют рекуператор теплоты вытяжного воздуха и охладитель приточного воздуха с низкой энергетической эффективностью и ограниченные функциональные возможности, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.

Известна приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла и влаги модификации «STANDART» (классический) модели А-1400Н2 компании AirLASKA (Литва, г.Вильнюс), описанная в каталоге оборудования июль 2012 AirLASKA «Приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла и влаги» на с.16-17. Каталог опубликован на сайте:

http://www.airlaska.ru/images/dokumentacija/katalog_AirLaska_2012_www.pdf-Opera

Установка включает приточную и вытяжную камеры. Приточная камера содержит входной патрубок, воздухоочиститель, двухкаскадный рекуператор, вентилятор, воздухонагреватель и выпускной патрубок. Вытяжная камера содержит входной патрубок, воздухоочиститель, двухкаскадный рекуператор, вентилятор и выпускной патрубок. Воздухонагреватель в приточной камере установлен после вентилятора по ходу приточного воздуха. Каждый двухкаскадный рекуператор выполнен из двух диагонально установленных и последовательно соединенных пластинчатых теплообменников, имеющих паропроницаемые перегородки. Оба рекуператора подсоединены к входным и выпускным патрубкам приточной и вытяжной камер по параллельной схеме, обеспечивающей одновременный вход наружного и вытяжного воздуха в два рекуператора и одновременный выход приточного и вытяжного воздуха из двух рекуператоров и поступление этих потоков воздуха в соответствующие вентиляторы.

Схема прохождения потоков вытяжного и приточного воздуха через два двухкаскадных рекуператора получена от компании ООО "Аиркон Групп" (г. Минск) (www.prohlada.mfo), от Виталий Красуцкий<prohladainfo@gmail.com>20 ноября 2012 г.

В соответствии с прилагаемой схемой перегородки в корпусе установки размещены с обеспечением:

- прямого входа 50% объема поступающего в установку наружного воздуха в нижний рекуператор и прямого входа 50% объема вытяжного воздуха в верхний рекуператор;

- поступления по круговой схеме 50% объема наружного воздуха в верхний рекуператор и далее к вентилятору приточной камеры;

- поступления по круговой схеме 50% объема вытяжного воздуха в нижний рекуператор и далее к вентилятору вытяжной камеры.

Потоки вытяжного воздуха, поступающие по круговой схеме входной патрубок вытяжной камеры - нижний рекуператор - вентилятор вытяжной камеры, смешиваются в боковых отсеках корпуса установки с потоками приточного воздуха, поступающими по круговой схеме входной патрубок приточной камеры - верхний рекуператор - вентилятор приточной камеры, так как не имеют разделительных каналов.

Приточно-вытяжная установка А-1400Н2 компании AirLASKA имеет следующие недостатки:

1. Установка имеет малую энергетическую эффективность в холодный период года Ф_x, %, т.к. двухкаскадные пластинчатые рекуператоры установки, подключенные к приточной и вытяжной камерам по параллельной схеме, не используют все возможности энергетической эффективности четырех пластинчатых теплообменников, размещенных в корпусе, которые могут быть соединены в один четырехкаскадный более эффективный рекуператор.

2. При изготовлении рекуператоров из алюминиевых пластин суммарная энергетическая эффективность четырех пластинчатых теплообменников при энергетической эффективности одного теплообменника Ф R i c = 50 % (в долях единицы 0,5) составит:

- для двух двухкаскадных, параллельно подключенных рекуператоров

Φ R Σ c = [ 1 − ( 1 − Φ R i c ) 2 ] ⋅ 100 = [ 1 − ( 1 − 0 , 5 ) 2 ] ⋅ 100 = 75 % ;

- для четырехкаскадного рекуператора

Φ R Σ c = [ 1 − ( 1 − Φ R i c ) 4 ] ⋅ 100 = [ 1 − ( 1 − 0 , 5 ) 4 ] ⋅ 100 = 93 , 75 % .

Таким образом, неиспользованная возможность в области энергетической эффективности четырех пластинчатых теплообменников, выполненных в виде двух двухкаскадных рекуператоров установки, подключенных по параллельной схеме, составляет

Δ Φ R = ( Φ R c 4 − Φ R c 2 Φ R c 2 ) ⋅ 100 = ( 93 , 75 − 75 75 ) ⋅ 100 = 25 % .

3. Установка имеет ограниченные функциональные возможности:

а) не может применяться для производственных помещений, т.к. пластинчатые теплообменники двухкаскадных рекуператоров имеют паропроницаемые перегородки-пластины, через которые вместе с водяным паром будет происходить переток вредных газов из вытяжного воздуха в приточный;

б) не позволяет эффективно охлаждать приточный воздух в теплый период года, т.к. в установке отсутствует охладитель приточного воздуха;

в) не позволяет осуществлять рециркуляционные режимы вентиляции без подмеса и с подмесом в рециркулируемый воздух различного количества свежего наружного воздуха, т.к. в установке отсутствует камера смешения воздуха с рециркуляционным клапаном и третий вентилятор;

г) не обеспечивает заданную объемную подачу нагретого воздуха в помещение, т.к. воздухонагреватель в приточной камере размещен после вентилятора, что вызывает дисбаланс в воздухообмене;

д) в рекуператорах установки нельзя производить замену теплообменных кассет с паропроницаемыми пластинами на теплообменные кассеты с металлическими пластинами, т.к. рекуператоры выполнены без байпасного воздушного клапана, отсутствие которого не позволяет осуществлять в установке режим размораживания наледи на пластинах рекуператора, образовывающейся в линии вытяжки воздуха от замерзания конденсата при низких отрицательных температурах наружного воздуха;

е) не обеспечивает охлаждения приточного воздуха при равенстве температур на входах в установку (t_уд=t₁). При перепаде температур на входах в рекуператор Δt_вх=t_уд-t₁=0 температура на выходе из рекуператора t_R1 в линии притока в теплый период года не понизится и останется равной температуре наружного воздуха t₁, т.е. t_R1=t₁, что подтверждает расчет по формуле при t_уд=t₁=26°C и Ф_RΣ(2)=75%.

t_R1=t₁+Ф_RΣ(2)10^-2(t_уд-t₁)=26+75·10^-2(26-26)=26°C.

ж) не обеспечивает прямой выброс удаляемого из помещения воздуха, минуя рекуператор; данный режим необходим для ликвидации последствий пожара в производственном помещении.

Наличие перечисленных функциональных ограничений установки А-1400Н2 компании AirLASKA не позволяет применять данную установку для организации приточно-вытяжной вентиляции в производственных помещениях.

Известен рециркуляционный агрегат Adia Vent® для охлаждения замкнутых пространств компании Hoval (Лихтенштейн), описанный компанией United Elements в статье «Hoval Adia Vent®. Рециркуляционный агрегат для охлаждения замкнутых пространств», опубликованный в журнале «Сантехника. Отопление. Кондиционирование» 7/2007, с.89. Статья прилагается.

Агрегат состоит из закрытой камеры, в которой установлены двухкаскадный рекуператор, выполненный из двух вертикально установленных пластинчатых теплообменников, резервуар с водой, насос, адиабатический увлажнитель наружного воздуха, обеспечивающий распыление воды до высокодисперсного аэрозоля, два вентилятора для подачи вытяжного и наружного воздуха к рекуператору, а также два воздушных фильтра для очистки вытяжного и наружного воздуха. Через стенки камеры к рекуператору подведены два контура подачи воздуха (вытяжного из помещения и наружного). Контур вытяжного воздуха подведен к верхнему пластинчатому теплообменнику рекуператора и выполнен по рециркуляционной схеме, являясь замкнутым, так как воздуховоды герметично подсоединены к теплообменнику на входе и выходе из него. Контур наружного воздуха подведен к нижнему пластинчатому теплообменнику рекуператора и является разомкнутым по отношению к верхнему теплообменнику. При этом подводящий воздуховод наружного воздуха не подсоединен ко входу в верхний теплообменник, обеспечивая подвод наружного воздуха в зону увлажнителя, а отводящий воздуховод наружного воздуха герметично подсоединен к выходу из нижнего теплообменника. Верхний и нижний теплообменники рекуператора герметично соединены между собой. Перед верхним теплообменником в линии вытяжки установлен воздушный фильтр и вентилятор, осуществляющий возврат охлажденного в рекуператоре воздуха в помещение. Вентилятор линии вытяжки подсоединен к камере, которая может осуществлять подмес свежего воздуха (до 20%) в рециркуляционный контур.

Наружный воздух охлаждается вначале при проходе через нижний теплообменник, а затем, при адиабатическом увлажнении на ≈6°С, охлажденный воздух поступает в верхний теплообменник, охлаждая его пластины. Вытяжной из помещения теплый воздух проходит через охлажденный верхний теплообменник, снимает с его пластин накопленный холод и в охлажденном виде возвращается в помещение.

Наружный воздух, прошедший рекуператор, удаляется на выходе из нижнего теплообменника вентилятором в режиме всасывания и выбрасывается в атмосферу.

Рециркуляционный агрегат Adia Vent имеет следующие недостатки:

1. Имеет малую сухую энергетическую эффективность Ф R Σ c при охлаждении воздуха, так как пластинчатый рекуператор выполнен двухкаскадным.

2. Имеет ограниченные функциональные возможности:

а) не может использоваться в холодный период года, т.к. в нем отсутствует воздухонагреватель;

б) не обеспечивает охлаждения наружного воздуха в нижнем теплообменнике при равенстве температур на входах в рекуператор (t_уд=t₁), т.к. адиабатический увлажнитель воздуха, охлаждающий наружный воздух на 6°C, установлен между нижним и верхним пластинчатыми теплообменниками.

При перепаде температур на входах в установку Δt_вх=t_уд-t₁=0 температура на выходе из нижнего теплообменника t_R1 в линии притока не понизится и останется равной температуре наружного воздуха t₁, т.е. t_R1=t₁, что подтверждает расчет по формуле при t_уд=t₁=26°C

t R 1 = t 1 + Φ R c ⋅ 10 − 2 ( t у д − t 1 ) = 26 + 50 ⋅ 10 − 2 ( 26 − 26 ) = 26 о С .

Известна приточно-вытяжная установка с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и охлаждением приточного воздуха в теплообменнике с принудительно циркулирующим хладагентом, приведенная на рис.6.9, с.38 учебного пособия: Воскресенский В.Е. Системы пневмотранспорта, пылеулавливания и вентиляции на деревообрабатывающих предприятиях. Теория и практика: в 2 т. - т.2, ч.2: Системы вентиляции: учебное пособие. СПб.: АВОК «Северо-Запад», 2012. - 704 с.: ил., рис.6.9.

Установка содержит приточную и вытяжную камеры, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, в основное из которых встроен рекуператор, выполненный из односекционного перекрестноточного и диагонально установленного пластинчатого теплообменника с байпасным клапаном, а в дополнительное окно встроен управляемый рециркуляционный воздушный клапан, приточная камера содержит входной патрубок, управляемый входной утепленный воздушный клапан, воздухоочиститель, камеру смешения воздуха с управляемым воздушным клапаном на входе, блок воздухонагревателя с байпасным клапаном, воздухоохладитель, выполненный в виде теплообменника с принудительно рециркулирующим хладагентом, вентиляторный блок и выпускной патрубок, вытяжная камера содержит входной патрубок, воздухоочиститель, вентиляторный блок, управляемый воздушный клапан на входе в рекуператор и выпускной патрубок. В качестве хладагента (рабочей среды) может быть: охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон (например, R-22).

Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении энергетической эффективности установки в холодный и теплый период года и расширении ее функциональных возможностей по следующим причинам:

1. Установка имеет встроенный в основное окно горизонтальной промежуточной перегородки однокаскадный пластинчатый рекуператор, который имеет малую энергетическую эффективность Φ R Σ c , %.

Сухая энергоэффективность однокаскадного (односекционного) пластинчатого перекрестноточного рекуператора REC при скорости потока воздуха через рекуператор ν=3,75 м/с составляет Φ R Σ c = 50 % . (Рекуператоры пластинчатые REC Компания «Вентикон» ventx.ru/rekuperatory…plastikchatue.ru).

2. Воздухоохладитель в установке выполнен в виде теплообменника с принудительно циркулирующим хладагентом, которым может быть: охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон, и имеет высокие удельные энергозатраты на охлаждение воздуха N о х л у д , кВт·ч/м³.

3. Установка имеет ограниченные функциональные возможности.

а) не позволяет осуществлять в холодный период года режимы рециркуляции с подмесом в рециркулируемый воздух различного процента свежего воздуха (30%, 70%) и донагревом смеси воздуха в воздухонагревателе до требуемой температуры, т.к. отсутствует третий вентилятор с двигателем, имеющий частотный преобразователь; рециркуляционные режимы с подмесом различного процента свежего наружного воздуха необходимы для замены сильно загрязненного воздуха производственных помещений свежим воздухом в ночное время и подготовки воздушной среды помещения к дневной рабочей смене;

б) не позволяет осуществлять режим размораживания наледи на пластинах рекуператора без байпасного клапана в рекуператоре, который увеличивает габариты и стоимость рекуператора, а также увеличивает потери давления в рекуператоре при проходе наружного воздуха через байпас рекуператора ΔP, Па, что отражается на возрастании давления в вентиляторе H_в, Па, приточной камеры и увеличении энергозатрат на размораживание.

в) не позволяет осуществлять в теплый период года при t₁<t_уд режимы охлаждения приточного воздуха с использованием более холодного атмосферного воздуха в качестве удаляемого, обеспечивающего охлаждение рекуператора, и выбросом вытяжного воздуха помещения в атмосферу, минуя рекуператор, т.к. в вытяжной камере перед входом в рекуператор отсутствуют дополнительные входной и выпускной патрубки с утепленными воздушными клапанами;

г) при равенстве температур на входах в установку t_уд=t₁ и Δt_вх=t_уд-t₁=0 рекуператор в теплый период года не охлаждает наружный воздух (t_R1=t₁), что вызывает увеличенные энергозатраты на охлаждение воздуха в теплообменнике с принудительно циркулирующим хладагентом.

Q(N)=G_c·C_р.с(t₁-t_охл)/3600

вместо уменьшенных энергозатрат при t_уд≠t₁

Q(N)=G_с·C_р.с (t_R1-t_охл)/3600,

где обозначено:

Q(N) - необходимая холодильная мощность воздухоохладителя, кВт;

G_c - массовый поток сухой части охлаждаемого воздуха, кг/ч;

C_р.с - удельная массовая теплоемкость сухого воздуха, C_р.с =1,005 кДж/(кг·K);

3600 - переводной коэффициент килоджоулей в киловатты (1 кВт·ч=3600 кДж);

t₁ - температура наружного воздуха в теплый период года, °C;

t_охл - требуемая температура воздуха на выходе из охладителя, °C;

t_R1 - температура воздуха на выходе из рекуператора в линии притока, °C.

д) не позволяет вследствие отсутствия увлажнителя в приточной камере увлажнять в холодный период года нагретый в рекуператоре и воздухонагревателе приточный воздух, который от нагревания сильно пересыхает, что не обеспечивает нормативную подготовку воздушной среды производственного помещения по влажностным параметрам и, как следствие, приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий работы в производственном помещении, вызывающем заболевания органов дыхания работающих.

Так, в наиболее холодную пятидневку Санкт-Петербурга (t₁=-26°C, φ₁=83%) при нагревании наружного воздуха с t₁=-26°C до t₂=21°C относительная влажность воздуха падает с φ₁=83% до φ₂=1,9%. При отсутствии увлажнителя в приточной камере приточный воздух с относительной влажностью φ₂=1,9% подается воздухораспределителем в рабочую зону помещения. Оптимальная относительная влажность воздуха производственных помещений, обеспечивающая создание микроклимата в рабочей зоне, находится в пределах φ_опт=40-60%.

е) не позволяет осуществлять режим выброса вытяжного воздуха в атмосферу и прямой подачи наружного воздуха в приточную камеру без прохода потоков воздуха мимо рекуператора, т.к. в вытяжной камере отсутствует дополнительный выпускной патрубок с управляемым запорным воздушным клапаном на входе в основной вентиляционный блок камеры; а в приточной камере отсутствует дополнительный входной патрубок: режим необходим при пожаре в производственном помещении и ликвидации последствий пожара.

ж) в установке входной патрубок приточной камеры размещен над выпускным патрубком вытяжной камеры, что требует для обеспечения забора чистого наружного воздуха в приточную камеру и рассеивания загрязненных выбросов вдали от места забора чистого воздуха подключения к входному патрубку приточной камеры и выходному патрубку вытяжной камеры длинных воздуховодов, направленных в разные стороны.

Задача уменьшения энергозатрат на нагревание и охлаждение приточного воздуха в установке и улучшение санитарно-гигиенических условий работы в производственном помещении, на осуществление которой направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной конструкции приточно-вытяжной установки, в состав которой входит рекуператор теплоты удаляемого воздуха и охладитель приточного воздуха, и получении технического результата - повышение энергетической эффективности установки в холодный и теплый периоды года и расширение ее функциональных возможностей.

Достижение вышеуказанных технических результатов обеспечивается тем, что приточно-вытяжная установка с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и косвенным адиабатическим охлаждением приточного воздуха, содержащая напольную и потолочную панели, приточную и вытяжную камеры, разделенные между собой горизонтальной промежуточной перегородкой с основным и дополнительным окнами, в основное из которых встроен диагонально установленный пластинчатый перекрестноточный рекуператор, имеющий линии притока и вытяжки, а в дополнительное окно встроен управляемый рециркуляционный воздушный клапан, приточная камера содержит входной патрубок, управляемый входной утепленный воздушный клапан, воздухоочиститель, байпасный клапан, камеру смешения с управляемым воздушным клапаном на входе, блок воздухонагревателя, вентиляторный блок и выпускной патрубок, вытяжная камера содержит воздухоочиститель, вентиляторный блок, управляемый воздушный клапан, установленный на входе в рекуператор, входной и выпускной патрубки, охладитель приточного воздуха, отличается тем, что приточная камера снабжена дополнительным входным патрубком с воздухоочистителем, размещенными на одной из боковых панелей камеры смешения воздуха, вытяжная камера снабжена дополнительным управляемым воздушным клапаном, установленным на выходе из основного вентиляторного блока, дополнительным выпускным патрубком с управляемым выходным утепленным воздушным клапаном, установленным на одной из боковых панелей вентиляторного блока, и дополнительным входным патрубком, размещенным между управляемым и дополнительным управляемым воздушными клапанами на одной из боковых панелей вытяжной камеры, управляемым входным утепленным воздушным клапаном и воздухоочистителем, размещенными в упомянутом дополнительном входном патрубке вытяжной камеры, рекуператор выполнен из корпуса с боковыми и торцевыми стенками, днищем, поддоном для сбора конденсата со сливным штуцером и сифоном и, по меньшей мере, четырехкаскадным из последовательно соединенных ребрами пластинчатых теплообменников, которые размещены в корпусе рекуператора двумя вертикальными рядами, разделенными вертикальной перегородкой, которая герметично соединена с боковыми ребрами теплообменников, при этом наружные боковые ребра вертикальных рядов теплообменников герметично соединены с боковыми стенками корпуса рекуператора, торцы теплообменников соединены с торцевыми стенками корпуса рекуператора с образованием внутренних и внешних воздушных каналов между теплообменниками каждого вертикального ряда, нижние теплообменники соединены замыкающим звеном, которое совместно с днищем образует воздушные каналы, соединяющие ряды теплообменников в линиях вытяжки и притока, кроме этого напольная панель приточно-вытяжной установки снабжена монтажным окном, размещенным соосно с основным окном в горизонтальной промежуточной перегородке, верхняя половина верхних теплообменников выполнена выступающей за пределы фланцев корпуса рекуператора и встроена через монтажное окно в напольной панели приточно-вытяжной установки в приточную камеру с герметичным присоединением фланцев корпуса рекуператора к напольной панели и свободных торцев верхних теплообменников к боковым стенкам камеры приточного воздуха, рекуператор встроен верхними ребрами верхних теплообменников в основное окно горизонтальной промежуточной перегородки, приточно-вытяжная установка снабжена вертикальной поперечной перегородкой, которая размещена в основном окне горизонтальной промежуточной перегородки, жестко установлена на вертикальной перегородке рекуператора и герметично присоединена к потолочной панели приточно-вытяжной установки с образованием воздушных каналов, сообщающих верхние теплообменники рекуператора с камерами приточно-вытяжной установки, охладитель приточного воздуха выполнен в виде адиабатического увлажнителя вытяжного воздуха с подводящим водопроводом, которые размещены в вытяжной камере между управляемым воздушным клапаном и рекуператором, байпасный клапан установлен в дополнительном входном патрубке приточной камеры на входе перед воздухоочистителем и выполнен утепленным, выпускной патрубок вытяжной камеры размещен над входным патрубком приточной камеры, а боковые стенки и днище корпуса рекуператора снабжены сервисными люками.

Предпочтительно, при изготовлении рекуператора четырехкаскадным замыкающее звено выполнено в виде замыкающей пластины, которая жестко соединена с нижними ребрами нижних теплообменников, а ее торцы герметично соединены с торцевыми стенками корпуса рекуператора, под замыкающим звеном нижних теплообменников с промежутком от него размещено днище корпуса рекуператора.

Предпочтительно, при изготовлении рекуператора четырехкаскадным замыкающее звено нижних теплообменников выполнено с окном, в которое встроен поддон для сбора конденсата, жестко связанный с сервисным люком днища корпуса рекуператора стойками, а сливной штуцер установлен на поддоне для сбора конденсата и выполнен с транзитным проходом через сервисный люк днища корпуса рекуператора, под которым установлен сифон.

Предпочтительно, при изготовлении рекуператора пятикаскадным замыкающее звено выполнено в виде замыкающего диагонально установленного пластинчатого теплообменника, который герметично присоединен к нижним теплообменникам рекуператора и нижним ребром жестко установлен на днище корпуса рекуператора, поддон для сбора конденсата размещен в воздушном канале, соединяющем ряды теплообменников в линии вытяжки воздуха.

Предпочтительно, при изготовлении рекуператора шестикаскадным замыкающее звено выполнено в виде замыкающей пластины, которая жестко соединена с нижними ребрами нижних теплообменников, а ее торцы герметично соединены с торцевыми стенками корпуса рекуператора, под замыкающим звеном нижних теплообменников с промежутком от него размещено днище корпуса рекуператора.

Предпочтительно, при изготовлении рекуператора шестикаскадным поддон для сбора конденсата в рекуператоре встроен в сервисный люк, размещенный в днище корпуса рекуператора.

Предпочтительно, при влажностной обработке приточного воздуха приточная камера снабжена адиабатическим увлажнителем приточного воздуха с подводящим водопроводом, размещенными за воздухонагревателем.

Предпочтительно, при смешении наружного воздуха с вытяжным в пропорциях 30% и 70%, соответственно, вытяжная камера оборудована дополнительным вентиляторным блоком с частотным преобразователем, размещенным на выходе из рекуператора.

Предпочтительно, при форсированном режиме охлаждения приточного воздуха приточно-вытяжная установка снабжена дополнительным адиабатическим увлажнителем воздуха, размещенным в рекуператоре на поддоне для сбора конденсата, с подводящим к нему водопроводом.

Доказательство существенности отличий и связь отличительных признаков с достигаемыми техническими результатами раскрывается последовательно в следующем порядке:

1. Повышение энергетической эффективности установки в холодный период года Ф_x, %.

2. Повышение энергетической эффективности в теплый период года, Ф_т, %.

3. Расширение функциональных возможностей установки.

Технический результат, заключающийся в повышении энергетической эффективности установки в холодный период года Ф_x, %, обеспечивается созданием высокоэффективного рекуператора с различным числом каскадов (четырехкаскадного, пятикаскадного, шестикаскадного), имеющих одинаковые габариты по длине, и встраиванием многокаскадного рекуператора в заявляемую установку.

Ниже осуществляется сравнение суммарной сухой энергетической эффективности многокаскадных пластинчатых рекуператоров с сухой энергетической эффективностью однокаскадного пластинчатого рекуператора установки прототипа.

Суммарная сухая энергетическая эффективность многокаскадных рекуператоров, выполненных из диагонально установленных перекрестноточных пластинчатых теплообменников с металлическими пластинами с последовательным соединением теплообменников и противоточным движением потоков вытяжного и приточного воздуха в рекуператоре, рассчитывается по формуле

Φ R Σ c = [ 1 − ( 1 − Φ R i c ) n ] ⋅ 100 ,   % ,

где Φ R i c - сухая энергетическая эффективность одного пластинчатого теплообменника в долях единицы, n - число теплообменников в рекуператоре.

Значение Φ R i c зависит от скорости прохождения воздушного потока через теплообменник V=(1÷5) м/с и достигает при использовании алюминиевых пластин максимального значения Φ R i c = 59 % при V=1 м/с. Но при этом растут габариты теплообменника и рекуператора и их стоимость. Поэтому с целью уменьшения габаритов и стоимости пластинчатые теплообменники проектируют со скоростью, не превышающей V=3,7 м/с, которой соответствует энергетическая эффективность теплообменника Φ R i c = 50 % (в долях единицы 0,5).

Сухая энергетическая эффективность однокаскадного рекуператора установки-прототипа составляет

Φ R Σ ( 1 ) c = Φ R i c = 50 % .

Суммарная сухая энергетическая эффективность заявляемых многокаскадных рекуператоров при Φ R i c = 0 , 5 составит:

- для четырехкаскадного рекуператора

Φ R Σ ( 4 ) c = [ 1 − ( 1 − 0 , 5 ) 4 ] ⋅ 100 = 93 , 75 % ;

- для пятикаскадного рекуператора

Φ R Σ ( 5 ) c = [ 1 − ( 1 − 0 , 5 ) 5 ] ⋅ 100 = 96 , 8 % ;

- для шестикаскадного рекуператора

Φ R Σ ( 6 ) c = [ 1 − ( 1 − 0 , 5 ) 6 ] ⋅ 100 = 98 , 4 % .

При этом повышение сухой энергетической эффективности многокаскадных рекуператоров ΔФ, %, встраиваемых в заявляемую установку, по сравнению с энергетической эффективностью однокаскадного рекуператора установки-прототипа составляет

- для четырехкаскадного рекуператора

Δ Φ 4 = ( Φ R Σ ( 4 ) c − Φ R Σ ( 1 ) c Φ R Σ ( 1 ) c ) ⋅ 100 = ( 93 , 75 − 50 50 ) ⋅ 100 = 87 , 5 % ;

- для пятикаскадного рекуператора

Δ Φ 5 = ( Φ R Σ ( 5 ) c − Φ R Σ ( 1 ) c Φ R Σ ( 1 ) c ) ⋅ 100 = ( 96 , 8 − 50 50 ) ⋅ 100 = 93 , 6 % ;

- для шестикаскадного рекуператора

Δ Φ 6 = ( Φ R Σ ( 6 ) c − Φ R Σ ( 1 ) c Φ R Σ ( 1 ) c ) ⋅ 100 = ( 98 , 4 − 50 50 ) ⋅ 100 = 96 , 8 % .

Повышение энергетической эффективности установки в холодный период года Ф_x, % при использовании многокаскадных рекуператоров по сравнению с однокаскадными определяется в следующей последовательности.

1. Определяется температура воздушного потока на выходе из рекуператора в линии притока t_R1 по формуле

t R 1 = t 1 + Φ R Σ c ⋅ 10 − 2 ( t у д − t 1 )

где t_уд - температура удаляемого из помещения (вытяжного) воздуха, °C; t₁ - температура наружного воздуха для наиболее холодной пятидневки региона, в котором будет работать заявляемая установка, °C.

Расчет значений t_R1 приводится для климатических условий Санкт-Петербурга (t₁=-26°C и t_уд=18°C). Для указанных условий температура воздуха на выходе из рекуператора t_R1 составит:

- для однокаскадного рекуператора установки-прототипа, имеющего Ф_R∑(1)=50%

t_R1=-26+50·10^-2(18+26)=-4°C;

- для четырехкаскадного рекуператора, имеющего Φ R Σ ( 4 ) c = 93 , 75 %

t_R1=-26+93,75·10^-2(18+26)=15,25°C;

- для пятикаскадного рекуператора, имеющего