ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

В современном мире, на этапе проектирования и постройки зданий большое внимание уделяется не только их практичности и комфортности. Не менее важно учитывать энергоэффективность оборудования и конструкции. Это связано с существенной финансовой экономией, которой можно добиться, оптимизируя расход энергии. Эффективное использование энергии - использование меньшего количества энергии, чтобы обеспечить тот же уровень энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. Таким образом, энергоэффективность приводит к сохранению энергии. Идея энергоэффективности проникла во все сферы строительства – в том числе и в область проектирования и создания вентиляционных систем.

Целью статьи является предложить пути повышения эффективности использования энергии в системах вентиляции.

В последнее время существенный интерес уделяется энергосбережению зданий. Известны различные мероприятия, позволяющие значительно уменьшить энергопотребление на обогрев и вентиляцию [3]:

- утепление ограждающих конструкций;

-  применение других концепций отопления (инфракрасные обогреватели, тепловые полы и т.д.);

- возвращение тепла из верхней области вентиляторами – дестратификаторами;

- применение новейших систем подачи воздуха для снижения общего воздухообмена;

- замена старых вентиляторов на новые, более экономичные;

- внедрение экономичных способов регулирования производительности вентиляторов;

- блокировка вентиляторов тепловых завес с устройствами открывания и закрывания ворот;

- выключение вентиляторных конструкций в период обеденных интервалов, пересмен;

Рассмотрим подробнее основные пути повышения энергоэффективности вентиляции:

Способ 1: Сокращение энергопотребления на приводе вентилятора. Так, гидравлическая мощность, переданная потоку колесом вентилятора, обусловливается произведением производительности и полного давления вентилятора (равному сопротивлению сети). Мощность, подводимая к колесу вентилятора, больше гидравлической мощности на величину потерь в вентиляторе, а мощность, потребляемая из сети вентилятора, больше мощности, подводимой к колесу, на величину потерь в электродвигателе. Так как КПД вентилятора и электродвигателя являются конечными величинами, то отсюда следует, что уменьшение потребления энергии может быть достигнуто уменьшением производительности или сопротивления сети. Таким образом, реальным рычагом снижения мощности электропривода является снижение сопротивления сети [1].

Способ 2: Эффективное использование систем вентиляции, таких как современные приточные-вытяжные установки с рекуперацией тепла [3].

Рекуперация - процесс утилизации тепла внутреннего вытяжного воздуха с температурой, удаляемого в холодный период с высокой температурой на улицу, для нагрева приточного наружного воздуха. Процесс утилизации тепла происходит в специальных утилизаторах теплоты: пластинчатые рекуператоры, вращающиеся регенераторы, а также в теплообменных аппаратах, устанавливаемых отдельно в воздушных потоках с различной температурой (в вытяжных и приточных установках) и соединяемые промежуточным теплоносителем (гликолем, этиленгликолем).

Одна из основных причин отказов применения систем с рекуперацией являются сравнительно высокие начальные капиталовложения, однако при более детальном расчете затрат на застройку, такие системы не только быстро окупаются, но и позволяют сократить общие капиталовложения при постройке. Значит, применение систем вентиляции с рекуперацией тепла позволяет не только уменьшить эксплуатационные расходы, но и в случае полной реконструкции или масштабной застройки сократить начальные капиталовложения.

Наибольшей экономии можно добиться в средних и северных широтах, где оборудование работает в более тяжелых условиях с продолжительными отрицательными температурами уличного воздуха.

Способ 3: Перспективным направлением в регулировке работ вентиляторных конструкций считаются системы частотного регулирования скорости вращения электродвигателей вентиляторов, позволяющие значительно сократить потребляемую электрическую энергию [5].

Ключевым методом сбережения энергии, потребляемой электроприводами с синхронными и асинхронными электродвигателями, считается усовершенствование операции подбора электродвигателей и вентиляторов для конкретных установок. Электродвигатели заниженной мощности быстро выходят из строя. Более распространены случаи, когда двигатели имеют завышенную мощность и преобразуют энергию неэффективно с высокими потерями в самом электродвигателе. Рекомендуется обязательно заменять двигатель, загруженный менее чем на 50 %, и проводить углубленные исследования для принятия решения при загрузке двигателя на (50-70) %. Снижение электрических нагрузок в вентиляционных установках в основном определяется автоматизацией их работы в зависимости от режима.

Способ 4: Более эффективным в автоматизации вентиляционных установок считается усовершенствование электрической части вентиляторных установок и в главную очередь введение тиристорных преобразователей частоты для управления расходом вентиляторных конструкций [5].

Способ 5: Система автоматического управления работой вентиляторов в зависимости от концентрации вредных примесей в воздухе позволяет снизить общее потребление электрической энергии. Так, в момент прямого пуска вентилятора на его валу возникает большой динамический момент, что приводит к значительным механическим перегрузкам вала. По этой причине вентиляторные конструкции функционируют регулярно с наименьшим числом пусков и остановок, а регулирование ее производительности осуществляется заслонками на стороне нагнетания. При этом КПД вентиляторной конструкции снижается пропорционально регулированию производительности.

Все вышеупомянутое приводит к значительному энергопотреблению и созданию не оптимальных режимов работы. Использование частотно-регулируемого электропривода дает возможность постепенно с нужным темпом разгона запускать вентилятор. А возможность работы электропривода в замкнутой системе управления по сигналам обратной связи делает возможным регулирование частоты вращения вентилятора (урегулирование его производительности) согласно потребности. Подобная оптимизация приводит к сокращению энергопотребления, повышению межремонтных циклов технологического оборудования, сокращению числа дежурного персонала [2].

Повышение энергоэффективности систем вентиляция является важной задачей. Практическое достижение в этой области позволяет решить целый комплекс проблем: энергетических, экологических и экономических. При использовании вышеперечисленных указаний можно добиться значительной экономии электроэнергии и, следовательно, сокращения экономических затрат.

Список литературы:

1. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования. Руководство - М., 2004.
2. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. "Экономия электроэнергии в промышленности", Москва, "Энергия", 1988.
3. Разработка мероприятий по энергосбережению системах вентиляции // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=19254. - Дата доступа: 15.03.2021.
4. Дорошенко Ю.Н., Проектирование вентиляции общественного здания: учебное пособие. -  Томск, 2017.
5. Энергосбережение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://patriot-nrg.com/ru/content/energosberezhenie-v-sistemah-ventilyacii-i-kondicionirovaniya-vozduha. - Дата доступа: 15.03.2021.