Повышение эффективности приточно-вытяжных систем
В последнее время уделяется большое внимание энергосбережению. Известны мероприятия, позволяющие значительно снизить энергопотребление на обогрев и вентиляцию промышленных сооружений:
Наряду с этими методами существуют большие резервы по уменьшению энергопотребления в самих системах вентиляции, о чем необходимо знать, приступая к проектированию новых или к модернизации уже существующих вентиляционных систем. В этой главе речь пойдет о способах уменьшения потребления электроэнергии на приводы вентиляторов приточно-вытяжных систем.
При установившемся режиме полное давление вентилятора равно сопротивлению сети: pv= pс. Гидравлическая мощность, переданная потоку колесом вентилятора, определяется произведением производительности L (м3/с) и полного давления вентилятора pv, т.е. L pv. Мощность, подводимая к колесу вентилятора, больше гидравлической мощности потока на величину потерь в вентиляторе: Nv= pv L / η, а мощность, потребляемая вентилятором из сети, больше мощности, подводимой к колесу, на величину потерь в электродвигателе pvL/ (ηηэл). Полный КПД вентиляторов находится в диапазоне η = 0,5–0,86, а КПД электродвигателей – ηэл=0,1–0,9 (меньшие значения соответствуют электродвигателям малой мощности). Так как КПД вентилятора и электродвигателя являются конечными величинами, отсюда следует, что уменьшение энергопотребления может быть достигнуто за счет уменьшения производительности L или сопротивления сети pс. Используя рациональные схемы воздухообмена, можно добиться некоторого уменьшения производительности, однако понятно, что в любом случае существует определенный предел снижения производительности. Таким образом, реальным рычагом уменьшения мощности электропривода является снижение сопротивления сети.
Ранее (см. ) были рассмотрены аэродинамические особенности разветвленных вентиляционных сетей (сетей с несколькими ветвями) и показана возможность уменьшения потребляемой вентилятором мощности за счет перекомпоновки сетей или же установки вентиляторов — доводчиков. Очевидно, что все предыдущие выводы вполне применимы и к воздухоприточным системам с несколькими ветвями. Под воздухоприточной системой понимаем вентиляционную систему, состоящую из и сети воздуховодов с рассредоточенной раздачей воздуха из воздухораспределительных устройств. Попробуем показать, что в воздухоприточных системах с одной ветвью также имеются определенные резервы уменьшения энергопотребления, связанные с аэродинамическими особенностями как сетей, так и воздухоприточных установок.
Рисунок 8.43В качестве примера рассмотрим вентиляционную сеть, изображенную на рис. 8.43. Для удобства восприятия падение давления изображено пропорциональным длине воздуховода, а производительность – его толщине. В данном случае сеть состоит из одной ветви с тремя участками. Будем полагать, что скорость на всех участках воздуховода одинакова и невелика, а общее сопротивление сети намного больше динамического давления потока воздуха в воздуховоде. Расход через конечное воздухораспределительное устройство намного меньше, чем через предыдущие, т.е. L3 << L1, L2 , а потери на третьем участке намного больше, чем на предыдущих участках: Δр3 >> Δр1, Δр2. Полное сопротивление сети определяется как сумма потерь в воздухоприточной установке ΣΔрпритi и потерь давления в воздуховоде Δр1+ Δр2 + Δр3 (здесь потери на третьем участке Δр3. включают в себя внутренние потери последнего воздухораспределительного устройства и динамическое давление выходящего потока).
Несмотря на то, что сеть состоит из одного воздуховода, она может рассматриваться как сеть с тремя параллельными ветвями. Действительно, можно мысленно выделить три параллельных воздуховода с «жидкими границами», по которым воздух поступает к распределительным устройствам. Как и в сети с параллельными ветвями, имеет место постоянство перепада давления на трех ветвях (равное потерям в магистрали). Если не предприняты никакие действия, расход через распределительные устройства устанавливается пропорционально сопротивлению ветвей, так как расположенные ближе к вентилятору устройства находятся в условиях повышенного статического давления и через них идет основной расход воздуха. Если воздухораспределительными устройствами являются , то заданный расход может быть получен за счет прикрытия решеток, т.е. увеличения коэффициента потерь. Если воздухораспределительными устройствами являются опуски, сопла и т.д., то заданный расход может быть получен за счет уменьшения диаметра подводящих воздуховодов или установкой дополнительных местных сопротивлений (дросселей, диафрагм и т.д.). В дальнейшем и то и другое именуем термином «дросселирование». Потери мощности при дросселировании в i-м воздухораспределительном устройстве определяются по формуле Nдрос i= LiΔрдросi, где
Δрдрi – падение давления на i-м дросселе; Li– расход через i-е воздухораспределительное устройство.
Затраты электроэнергии на дросселе
Nдрос i= LiΔрдросi/(ηv•ηэл).
Известно, что при проектировании вентиляционных систем, в большинстве случаев искусственно завышается расчетная величина потерь в вентиляционной системе или же подбирается с большим запасом по давлению. В этом случае потери мощности на дросселирование увеличиваются не только в ближайших к воздухоприточной установке, но и во всех воздухораспределительных устройствах. Дросселирование в воздухораспределительных устройствах может быть заменено дросселем, размещенным непосредственно за воздухоприточной установкой (что энергетически равнозначно дросселированию в воздухораспределительных устройствах). Как известно, такого рода сети встречаются повсеместно. Анализ аэродинамических параметров воздухоприточных разветвленных и неразветвленных сетей показывает, что при существующем подходе к проектированию воздухоприточные системы зачастую имеют малую аэродинамическую эффективность.
Рисунок 8.44Распределение потребляемой вентилятором воздухоприточной установки мощности приведено на рис. 8.44. Прямоугольник 1 условно отражает мощность, потребляемую вентилятором воздухоприточной установки. «Запас проектировщика» – мощность, теряемая при дросселировании избыточного давления, принятого при расчете сопротивления сети. Прямоугольник 2 характеризует мощность, потребляемую вентилятором воздухоприточной установки, имеющей расчетное давление (т.е. без «запаса проектировщика»). «Потери в сети, включая дросселирование» — потери мощности на преодоление сопротивления сети воздуховодов, включая потери на дросселирование потока в раздающих устройствах. Квадрат 3 показывает мощность, затраченную на подготовку воздуха в воздухоприточной установке, и мощность потока, выходящего из воздухораспределительных устройств. Как видно, энергия потока, дошедшего «к потребителю», составляет лишь малую часть всей затраченной энергии.
Выше были рассмотрены аэродинамические особенности воздухоприточных систем. Кроме отмеченных потерь дросселирования на эффективность приточных систем влияют также и потери в воздухоприточных установках. В последнее время широко распространилась практика умышленного проектирования воздухоприточных установок минимальных габаритов и, соответственно, минимальной стоимости. В этом случае скорость потока в установке значительно превышает рекомендуемые значения, что приводит к увеличенным потерям в элементах приточной установки (клапане, фильтре, калорифере и т.д.). Соответственно увеличиваются сопротивление сети и, следовательно, потребляемая вентилятором мощность, его шум. Как побочный эффект – уменьшается пылеемкость фильтров. К сожалению, в настоящее время метода оценки эффективности воздухоприточных систем не существует. В следующей статье мы попробуем дать свое представление об их эффективности.
Источник:
- утепление ограждающих конструкций
- использование альтернативных систем отопления (инфракрасные обогреватели, теплые полы и т.д.)
- утилизация теплоты выбрасываемого воздуха
- возврат тепла из верхней зоны вентиляторами — дестратификаторами
- использование новых систем подачи воздуха для снижения общего воздухообмена (метод затопления, организация локальных чистых мест и т.д.).
- защита от прорыва холодного воздуха в помещение и т.д.
Наряду с этими методами существуют большие резервы по уменьшению энергопотребления в самих системах вентиляции, о чем необходимо знать, приступая к проектированию новых или к модернизации уже существующих вентиляционных систем. В этой главе речь пойдет о способах уменьшения потребления электроэнергии на приводы вентиляторов приточно-вытяжных систем.
При установившемся режиме полное давление вентилятора равно сопротивлению сети: pv= pс. Гидравлическая мощность, переданная потоку колесом вентилятора, определяется произведением производительности L (м3/с) и полного давления вентилятора pv, т.е. L pv. Мощность, подводимая к колесу вентилятора, больше гидравлической мощности потока на величину потерь в вентиляторе: Nv= pv L / η, а мощность, потребляемая вентилятором из сети, больше мощности, подводимой к колесу, на величину потерь в электродвигателе pvL/ (ηηэл). Полный КПД вентиляторов находится в диапазоне η = 0,5–0,86, а КПД электродвигателей – ηэл=0,1–0,9 (меньшие значения соответствуют электродвигателям малой мощности). Так как КПД вентилятора и электродвигателя являются конечными величинами, отсюда следует, что уменьшение энергопотребления может быть достигнуто за счет уменьшения производительности L или сопротивления сети pс. Используя рациональные схемы воздухообмена, можно добиться некоторого уменьшения производительности, однако понятно, что в любом случае существует определенный предел снижения производительности. Таким образом, реальным рычагом уменьшения мощности электропривода является снижение сопротивления сети.
Ранее (см. ) были рассмотрены аэродинамические особенности разветвленных вентиляционных сетей (сетей с несколькими ветвями) и показана возможность уменьшения потребляемой вентилятором мощности за счет перекомпоновки сетей или же установки вентиляторов — доводчиков. Очевидно, что все предыдущие выводы вполне применимы и к воздухоприточным системам с несколькими ветвями. Под воздухоприточной системой понимаем вентиляционную систему, состоящую из и сети воздуховодов с рассредоточенной раздачей воздуха из воздухораспределительных устройств. Попробуем показать, что в воздухоприточных системах с одной ветвью также имеются определенные резервы уменьшения энергопотребления, связанные с аэродинамическими особенностями как сетей, так и воздухоприточных установок.
Рисунок 8.43В качестве примера рассмотрим вентиляционную сеть, изображенную на рис. 8.43. Для удобства восприятия падение давления изображено пропорциональным длине воздуховода, а производительность – его толщине. В данном случае сеть состоит из одной ветви с тремя участками. Будем полагать, что скорость на всех участках воздуховода одинакова и невелика, а общее сопротивление сети намного больше динамического давления потока воздуха в воздуховоде. Расход через конечное воздухораспределительное устройство намного меньше, чем через предыдущие, т.е. L3 << L1, L2 , а потери на третьем участке намного больше, чем на предыдущих участках: Δр3 >> Δр1, Δр2. Полное сопротивление сети определяется как сумма потерь в воздухоприточной установке ΣΔрпритi и потерь давления в воздуховоде Δр1+ Δр2 + Δр3 (здесь потери на третьем участке Δр3. включают в себя внутренние потери последнего воздухораспределительного устройства и динамическое давление выходящего потока).
Несмотря на то, что сеть состоит из одного воздуховода, она может рассматриваться как сеть с тремя параллельными ветвями. Действительно, можно мысленно выделить три параллельных воздуховода с «жидкими границами», по которым воздух поступает к распределительным устройствам. Как и в сети с параллельными ветвями, имеет место постоянство перепада давления на трех ветвях (равное потерям в магистрали). Если не предприняты никакие действия, расход через распределительные устройства устанавливается пропорционально сопротивлению ветвей, так как расположенные ближе к вентилятору устройства находятся в условиях повышенного статического давления и через них идет основной расход воздуха. Если воздухораспределительными устройствами являются , то заданный расход может быть получен за счет прикрытия решеток, т.е. увеличения коэффициента потерь. Если воздухораспределительными устройствами являются опуски, сопла и т.д., то заданный расход может быть получен за счет уменьшения диаметра подводящих воздуховодов или установкой дополнительных местных сопротивлений (дросселей, диафрагм и т.д.). В дальнейшем и то и другое именуем термином «дросселирование». Потери мощности при дросселировании в i-м воздухораспределительном устройстве определяются по формуле Nдрос i= LiΔрдросi, где
Δрдрi – падение давления на i-м дросселе; Li– расход через i-е воздухораспределительное устройство.
Затраты электроэнергии на дросселе
Nдрос i= LiΔрдросi/(ηv•ηэл).
Известно, что при проектировании вентиляционных систем, в большинстве случаев искусственно завышается расчетная величина потерь в вентиляционной системе или же подбирается с большим запасом по давлению. В этом случае потери мощности на дросселирование увеличиваются не только в ближайших к воздухоприточной установке, но и во всех воздухораспределительных устройствах. Дросселирование в воздухораспределительных устройствах может быть заменено дросселем, размещенным непосредственно за воздухоприточной установкой (что энергетически равнозначно дросселированию в воздухораспределительных устройствах). Как известно, такого рода сети встречаются повсеместно. Анализ аэродинамических параметров воздухоприточных разветвленных и неразветвленных сетей показывает, что при существующем подходе к проектированию воздухоприточные системы зачастую имеют малую аэродинамическую эффективность.
Рисунок 8.44Распределение потребляемой вентилятором воздухоприточной установки мощности приведено на рис. 8.44. Прямоугольник 1 условно отражает мощность, потребляемую вентилятором воздухоприточной установки. «Запас проектировщика» – мощность, теряемая при дросселировании избыточного давления, принятого при расчете сопротивления сети. Прямоугольник 2 характеризует мощность, потребляемую вентилятором воздухоприточной установки, имеющей расчетное давление (т.е. без «запаса проектировщика»). «Потери в сети, включая дросселирование» — потери мощности на преодоление сопротивления сети воздуховодов, включая потери на дросселирование потока в раздающих устройствах. Квадрат 3 показывает мощность, затраченную на подготовку воздуха в воздухоприточной установке, и мощность потока, выходящего из воздухораспределительных устройств. Как видно, энергия потока, дошедшего «к потребителю», составляет лишь малую часть всей затраченной энергии.
Выше были рассмотрены аэродинамические особенности воздухоприточных систем. Кроме отмеченных потерь дросселирования на эффективность приточных систем влияют также и потери в воздухоприточных установках. В последнее время широко распространилась практика умышленного проектирования воздухоприточных установок минимальных габаритов и, соответственно, минимальной стоимости. В этом случае скорость потока в установке значительно превышает рекомендуемые значения, что приводит к увеличенным потерям в элементах приточной установки (клапане, фильтре, калорифере и т.д.). Соответственно увеличиваются сопротивление сети и, следовательно, потребляемая вентилятором мощность, его шум. Как побочный эффект – уменьшается пылеемкость фильтров. К сожалению, в настоящее время метода оценки эффективности воздухоприточных систем не существует. В следующей статье мы попробуем дать свое представление об их эффективности.
Источник:
- 0
- 19 октября 2010, 21:29
- комментировать
|
|
© Powered by «LiveStreet» О проекте |