Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LXXXV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 16 января 2020 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Бадамшин Р.М. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ПРОЕКТОВ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXXXV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(84). URL: https://sibac.info/archive/technic/1(84).pdf (дата обращения: 28.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ПРОЕКТОВ

Бадамшин Роман Маратович

cтудент, кафедра теплоэнергетики и теплотехники объектов железнодорожного транспорта и жилищно-коммунального хозяйства, ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта (МИИТ)»,

РФ, г. Москва

Лосавио Наталья Георгиевна

научный руководитель,

канд. техн. наук., доцент, кафедра теплоэнергетики и теплотехники объектов железнодорожного транспорта и жилищно-коммунального хозяйства, ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта (МИИТ)»,

РФ, г. Москва

OPTIMIZATION OF TECHNICAL SOLUTIONS OF SYSTEMS OF VENTILATION IN INDUSTRIAL AND CIVIL PROJECTS

 

Roman Badamshin

student, department of heat power engineering and heat engineering of railway transport facilities and housing and communal services, Federal state autonomous educational institution of higher professional education "RUSSIAN UNIVERSITY OF TRANSPORT (MIIT)" (RUT(MIIT)),

Russia, Moscow

 

Вентиляция одна из основных инженерных систем современных зданий. На сегодняшний день невозможно представить здание без системы вентиляции, будь оно жилое, промышленное, офисное или просто торгово-складское. Существуют различные типы вентиляции в зависимости от их предназначения. Приточные или вытяжные, с естественным побуждением или механическим, общеобменные или локальные. Применяются такие типы вентиляции как совместно, так и раздельно в одном здании или помещениях. В нашем случае будем рассматривать приточную общеобменную систему с механическим побуждением.

Вентиляционное оборудование в зависимости от требуемых параметров, имеет внушительные габариты, требует отдельного помещения, издает шум и вибрации, и как правило размещается на техническом этаже, который находится на самом верхнем уровне здания. Основное предназначение таких систем заключается в обеспечении подготовленным свежим воздухом, помещений внутри здания. Основными параметрами обеспечения микроклимата являются температура, влажность и кол-во воздуха необходимого для циркуляции с целью замещения «отработанного» воздуха в зависимости от назначения обслуживаемых помещений и кол-ва людей, находящихся в них. Таким образом подготовка наружного воздуха производится путем нагрева или охлаждения его с помощью теплообменников, установленных в вентиляционных установках. Теплоноситель для вентиляционных установок применяется тот который предусмотрен для системы отопления всего здания. Как правило используется вода, или раствор гликоля. Но использование раствора гликоля предполагает больших денежных затрат, в силу этого чаще всего используют воду.

Виды теплоносителей и отличия между ними

Вода — дешевая жидкость, безопасная для окружающей среды. При случайных утечках такой теплоноситель не приносит вреда человеку. Восстановить прежний объем жидкости, просто долив воду в расширительный бак.

Недостатки воды в качестве теплоносителя:

  • в процессе эксплуатации образуется накипь, которая снижает теплоотдачу, вследствие чего повышаются расходы энергии;
  • в случае отключения нагревателя и уменьшения давления в системе при минусовой температуре — замерзает, расширяется и приводит в негодность всю отопительную систему;
  • необходимо производить замену не реже чем раз в год, в отличие от антифриза, который может работать более 5 лет.

Антифриз отличается низкой температурой замерзания. Он сохраняет контур системы даже при отключении нагревателя. Антифриз — это раствор, состоящий из воды и гликоля, с добавлением присадок.

Антифриз на базе этилового спирта

Раствор спирта и воды применяется в концентрации 40-55 %. Температура замерзания такого состава равна -30 ˚С. Вещество безопасно и экологично. Подобного типа смеси рекомендуется использовать только в системах с закрытым контуром, где осуществляется принудительная циркуляция жидкости.

Этиленгликоль в составе антифриза

Для домашних нужд применяются смеси на базе этиленгликоля. Это токсичное вещество, которое в случае попадания на кожу приводит к химическим повреждениям и отравлениям. Температура замерзания равна - 30 ˚С, при концентрации в 45 %.

Недостаток — чувствительность к перегреву. Кратковременный подъем температуры выше заявленного предела ведет к тому, что раствор раскладывается на кислоты и выпадает осадок, нерастворимый в воде. Необходимо тщательно следить за температурой теплообменника, где используется теплоноситель на базе этиленгликоля.

Пропиленгликоль

Пропиленгликоль — одна из разновидностей гликоля, применяемого в качестве теплоносителя. Он менее опасен для организма человека. В состав такого антифриза должны входить дополнительные присадки, которые позволяют сохранять целостность металла, применяемого в системе. Используются добавки, которые предотвращают окисления, уменьшают пенообразование.

Недостаток — высокая стоимость. Состав на базе пропиленгликоля обходится в 2-2,5 раза дороже, чем аналогичное вещество, созданное на основе этиленгликоля. [3]

Для регулирования температуры подаваемого воздуха в помещения используются узлы обвязки теплообменников или узлы регулирования вентиляционных установок. Регулирование происходит за счет контроля подачи теплоносителя в теплообменник вентиляционной установки. Весь процесс регулирования контролируется и управляется или в ручном режиме, или с использованием автоматики.

Таблица 1.

Характеристики теплоносителей

 

Вода

Этиленгликоль

Пропиленгликоль

Экологический показатель

Безопасен

Ядовит

Безопасен

Теплоемкость (кДж/(кг*К)) при 20°С

4,19

3,26

3,62

Теплопроводность (Вт/м*К)

0,59

0,41

0,4

Плотность (кг/м3)

1000

1113

1036

Температура замерзания (°С)

0

-13

До -70

Температура кипения (°С)

100

197,6

187,4

Стоимость

низкая

средняя

высокая

 

Несмотря на современную автоматику, которая помимо регулирования параметров подачи необходимого кол-ва теплоносителя в теплообменник, выполняет защитную функцию от замерзания, очень часто возникают аварийные ситуации, в связи с чем возникает риск разрыва трубок теплообменника из-за замерзшего теплоносителя в вентиляционной установке в зимний период из-за многих факторов:

  • отключение электроэнергии или скачки напряжения сети;
  • ошибки при наладке или сбой автоматики;
  • неправильная обвязка воздухонагревателя;
  • выход из строя датчиков;
  • неправильная установка датчиков и приводов воздушных заслонок (неправильная установка капиллярного термостата) или их выход из строя;
  • ошибки эксплуатации (перевод на зимний период, не слитая вода после зимнего периода, неправильное регулирование).

Сравним основные критерии различных нагревателей, которые применяются для обогрева воздушной массы Таблица 2.

В связи с возникающими проблемами появляется необходимость их устранения с помощью установки промежуточного теплообменного аппарата, целью которого является замена теплоносителя с воды на гликолевый раствор.

Таблица 2.

Сравнение нагревателей

Тип нагревателя

Водяной

Гликолевый

Электрический

Температура замерзания

0°С

-25°С - -17°С

-

Безопасность

Безопасен

Опасен, в зависимости от типа

Безопасен

Стоимость монтажа

средняя

высокая

низкая

Стоимость обслуживания

средняя

высокая

низкая

Стоимость эксплуатации

Средняя

средняя

низкая

Стоимость энергозатрат

низкая

средняя

крайне высокая

Вероятность аварийной ситуации

высокая

средняя

низкая

Срок замены

каждый год

раз в 5 лет

только при поломке

 

Применение таких промежуточных теплообменников с целью замены теплоносителя на незамерзающую жидкость обширно применяются в системах холодильных установок, размещаемых на кровле здания Рисунок 1. Такие системы лишены недостатка замерзания жидкости в холодный период. Изредка применяются в системах вентиляции, когда вентиляционное оборудование расположено снаружи здания. Очень распространено использование такого рода теплообменников в тепловых пунктах, когда, например, необходимо отделить контур технической воды от питьевой.

Основная идея использования промежуточного теплоносителя заключается в переходе с одного вида теплоносителя на другой. В нашем случае это с воды на раствор гликоля, который способен выдерживать низкие температуры. Контур с гликолевым раствором циркулирует в пределах холодной зоны, а контур водяной находится в безопасности. Таким образом исключается вероятность замерзания жидкости в теплообменнике. Так почему бы не использовать такую же технологию на вентиляционных установках повсеместно?

 

Рисунок 1. Типовая схема применения промежуточного теплообменника в холодильных системах:

1-чиллер (холодильная установка, 2-промежуточный теплообменник, 3-циркуляционный насос.

 

Производители пластинчатых теплообменников предлагают множество вариантов исполнения таких решений. Подбор и расчет теплообменников производится программными комплексами, разработанные фирмами-изготовителями. Программные комплексы и методы подбора не публикуются в открытом доступе, о чем в СП 41-101-95 [1] «Проектирование тепловых пунктов» /п.4.1/ указано, что «…зарубежные фирмы не раскрывают методики подбора водоподогревателей». Также предлагаются в комплекте узлы регулирования. Сборка такого оборудования занимает мало пространства, небольших вложений, минимум энергозатрат, зато может обезопасить от затопления всего здания. Только представьте какой ущерб возможен от протечки теплообменника. Помимо материального и имущественного ущерба вы получите иск за упущенную выгоду и иск за моральный ущерб. Судебная практика обширна и показывает, что такие дела решаются в пользу истца.

Статистические данные публикуемые страховыми компаниями по страховым выплатам показывают нам, что по числу происшествий с недвижимостью лидирующие позиции занимают заливы водой. Среди которых распределяются причины этих заливов таким образом: аварии систем водопроводов 60%, отопления (в том числе вентиляции) 17%, канализации- 16%, внутреннего водостока 7% [2].

Рассмотрим экономическую целесообразность применения промежуточного теплообменника. Для этого сравним стоимость закупки оборудования, монтажных работ и стоимость эксплуатации двух различных схем обвязки калорифера. Для примера берем системы с применением теплоносителя на основе воды и 40% раствора гликоля. К рассмотрению берем участок непосредственно в пределах вентиляционной камеры без учета всей системы теплоснабжения здания.

В процессе эксплуатации возникает необходимость в периодическом техническом обслуживании оборудования, в т.ч. узлов обвязки. Как правило необходимость возникает в очистке или замене фильтрующих элементов, в затяжке соединительных узлов, в поверке узлов учета и датчиков, в проверке корректной работы всех узлов и элементов системы. В исполнении данных процедур может потребоваться слив теплоносителя из системы.  Теплообменники требуется промыть от окалин, мелкой стружки. Как правило срок обслуживания узлов с теплоносителем на основе воды составляет максимум год. В то время как узлы с теплоносителем раствора гликоля могут проработать без обслуживания до 5 лет. Подсчитав все затраты необходимые для проектирования, монтажа, эксплуатации и обслуживания, в т.ч. энергозатраты, приходим к выводу, что в сравнении с возможным причинённым ущербом в случае аварии, такие затраты будут самыми выгодными.

 

Список литературы:

  1. СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»
  2. Страхование сегодня [электронный ресурс] – URL: http://www.insur-info.ru/pressr/44931 (дата обращения 10.09.2019)
  3. Раствор гликоля [электронный ресурс] – URL: https://www.eglikol.ru/rastvor-glikolya (дата обращения 10.09.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.