МЕТОДЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Сегодня в России одной из приоритетных задач государства становится вопрос энергосбережения и рационального использования энергии, о чем свидетельствует Федеральный закон №261 от 03.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…». В современных условиях, когда население стремительно растет, а количество энергетических ресурсов  ограничено, актуальным становится применение энергосберегающих технологий. Это касается, в первую очередь, промышленных предприятий и, в частности, хлебопекарных производств. Поиск новых технических и технологических решений, которые будут направлены на рациональное использование энергетических ресурсов, становится первоочередной задачей каждого предприятия.

Одним из способов снижения потребления энергоресурсов является внедрение энергосберегающих технологий в системах вентиляции. Это может быть как использование вторичных энергоресурсов, так и комплексные, либо точечные проектные решения.

Для поддержания высокого качества выпускаемой продукции, а также для создания благоприятных условий для работы персонала любому хлебопекарному производству необходима эффективная и грамотно запроектированная система вентиляции.

Основным сложным моментом в проектировании вентиляции хлебозаводов является то, что в процессе производства хлебобулочных изделий в воздух выделяются различные вредности: тепло - и влаговыделения, а также мучная пыль, которая представляет особую опасность для людей. Находясь в воздухе во взвешенном состоянии, мучная пыль образует взрывоопасную смесь. Помимо этого, она пагубно влияет на человека: в частности, мучная пыль может вызывать заболевания легких. Поэтому главное технологическое оборудование, выделяющее данный вид вредности, должно быть оборудовано аспирационными установками.

Далее рассмотрим основные методы снижения энергозатрат в системах вентиляции.

Известно, что в зимнее время год около 35-55% тепла тратится на подогрев приточного воздуха. Для снижения энергозатрат при эксплуатации систем вентиляции достаточно рентабельным и эффективным методом является внедрение технологии утилизации тепла уходящего воздуха. К таким решениям относится полная либо частичная рециркуляция воздуха, или, иначе говоря, подмешивание удаляемого воздуха к наружному воздуху. В результате- получаемая смесь подается в помещение в качестве приточного воздуха. При полной рециркуляции в приточных установках происходит обработка только рециркуляционного воздуха. Однако рециркуляцию нельзя применять в помещениях, в воздухе которых содержатся вредные вещества 1, 2 и 3-го классов опасности,  а также неприятные запахи и болезнетворные микроорганизмы, взрывоопасные пыли и газы (в производствах категории А, Б, В1-В4 по взрывопожарной опасности) [1]. Поэтому рециркуляция воздуха возможна только при полной очистке уходящего воздуха от производственных вредностей в специальных рукавных фильтрах.

Удаляемый из помещений воздух имеет высокий энергетический потенциал. Поэтому для того, чтобы сохранить теплоту вытяжного воздуха, можно использовать его для нагревания воздуха приточных систем вентиляции. Это позволит минимизировать потери теплоты при удалении теплого вытяжного воздуха. Устройства, которые обеспечивают передачу теплоты от вытяжного воздуха приточному,называются рекуператорами. Сегодня самыми распространенными видами рекуператоров являются пластинчатые и роторные.

Пластинчатый рекуператор представляет собой небольшую кассету из металлических пластин, по которым двигается воздух. Воздушные потоки проходят по раздельным каналам, обладающим высокой теплопроводностью, именно через них и происходит процесс теплопередачи. Один поток воздуха отдает тепло, второй- поглощает его. В пластинчатом рекуператоре с перекрестноточным движением воздушных масс потоки приточного и вытяжного воздуха движутся перпендикулярно друг другу, а в рекуператоре с противоточным движением – в противоположных направлениях. Пластинчатый рекуператор прост в обслуживании, так как имеет простейшее устройство и не содержит движущихся и вращающихся частей. Недостатком этого устройства можно назвать конденсат, выпадающий на холодных поверхностях, который в дальнейшем превращается в наледь. Коэффициент полезного действия  подобных установок достигает 70%. Принципиальная схема пластинчатого рекуператора приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема движения воздушных потоков в пластинчатом рекуператоре

Роторный рекуператор представляет собой барабан, который состоит из металлических ячеек. Роторные теплообменники имеет вращающийся аккумулятор и насадку, которая обладает высокой теплоемкостью. При использовании противоточной схемы она попеременно нагревается и охлаждается приточным и вытяжным воздухом. При вращении барабана вокруг своей оси в каждый из отсеков поочередно попадает теплый и холодный воздух. Под воздействием теплого вытяжного воздуха ячейка нагревается, а попадая в зону приточного воздуха, отдает теплоту приточному воздуху. В роторных рекуператорах, в отличие от пластинчатых, происходит частичное перемешивание воздушных потоков, вследствие этого часть загрязненного вытяжного воздуха возвращается в помещение вместе с приточным воздухом. Это, собственно, и является главным препятствием к применению подобных рекуператоров в хлебопекарном производстве. Часть выделяющихся в технологическом процессе вредностей вновь возвращается в цех, что, как было упомянуто выше, пагубно влияет на здоровье человека, а мучная пыль и вовсе имеет взрывоопасные свойства. Кроме того, данный тип оборудования нуждается в более частом и более серьезном обслуживании из-за наличия движущихся частей.  При этом стоит отметить, что коэффициент полезного действия данных установок достигает 85%. Принципиальная схема роторного рекуператора представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема движения воздушных потоков в роторном рекуператоре

Для утилизации тепла вытяжного воздуха можно использовать установки с промежуточным теплоносителем. Данный вид теплоутилизаторов объединяет большой спектр устройств, имеющих контур циркуляции. Гликолевый рекуператор является устройством, которое утилизирует тепловую энергию благодаря циркуляции антифриза («незамерзайки») в замкнутом контуре теплообменников. Оптимально подходит для модернизации уже существующих раздельных систем вентиляции. Данные рекуператоры можно устанавливать в существующие системы производительностью  500 - 150 000 м.куб./час. В этих устройствах используется этиленгликолевый теплоноситель или раствор пропиленгликоля в воде в различных соотношениях. Данный теплоноситель не замерзает при минусовых температурах и обладает высокой теплоемкостью, что позволяет максимально утилизировать теплоту уходящего воздуха. Также в качестве теплоносителя используется антифриз.

 Принципиальная схема рекуператора приведена на рисунке 3. Данный прибор представляет собой два теплообменника (бойлера), соединенных между собой замкнутым контуром с непрерывно циркулирующим в нем водно-гликолевым раствором. Благодаря замкнутому контуру исключается передача загрязнений и запахов от одного воздушного потока, второму.

Рисунок 3. Схема движения воздушных потоков в установках утилизации тепла с промежуточным теплоносителем

Данный тип рекуператоров применяется при отсутствии возможности расположения вытяжной и приточной магистралей близко друг к другу (расстояние между приточными и вытяжными системами может достигать до 800м), когда недопустимо смешивание приточного и вытяжного воздуха,   поэтому гликолевый теплоутилизатор  наиболее лучшим образом подходит для применения его в системах вентиляции хлебопекарных производств. Коэффициент полезного действия данных установок составляет порядка 60%.

Таким образом, повышение энергетической эффективности такой сложной системы как вентиляция хлебозавода вполне реальна и осуществима. Это позволит не только сэкономить значительное количество средств и энергии, но и повысить качество рабочей среды, которая определяет здоровье работников.

Список литературы:

1. Трефилова Д.С. Особенности систем вентиляции хлебозавода с применением энергосберегающих технологий // Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL http://www.scienceforum.ru/2017/2203/29997 (дата обращения: 15.05.2018).