Оценка эффективности применения тепловых насосов в системах вентиляции воздуха

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР СИСТЕМ ВИНТИЛЯЦИИ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ 7
1.1 Требования к вентиляции на производстве 7
1.2 Энергосбережение в системах вентиляции 10
1.3 Способы энергосбережения в системах вентиляции 11
1.4 Виды поверхностных интенсификаторов теплообмена 21
1.5 Конденсация влаги в пластинчатых теплообменниках и методы борьбы с обмерзанием 22
2. ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДУХООБМЕНА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ 27
2.1 Математическая модель расчета воздухообмена 27
2.2 Математическая модель подбора калорифера для подогрева приточного воздуха в холодный период 36
3. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ СПОРТИВНОГО ЗАЛА 38
3.1 Общие сведения о вентиляции спортивных сооружений 38
3.2 Расчет воздухообмена в спортивном зале школы 39
3.2 Расчет калорифера для подогрева приточного воздуха в холодный период 49
3.3 Применение системы вентиляции воздуха с рециркуляцией удаляемого воздуха 50
3.4 Применение пленочного теплоутилизатора 52
3.5 Применение теплоутилизаторов с промежуточным теплоносителем для вентиляционных систем 52
3.6 Анализ способов энергосбережения в системах вентиляции 59
4. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ НА БАЗЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ 62
4.1 Общая характеристика тепловых насосов 62
4.2 Методика расчета парокомпрессионного теплового насоса 69
4.3 Расчет теплового насоса для вентиляции спортивного зала 72
4.4 Расчет грунтового теплообменника 75
4.5 Расчет горизонтального кожухотрубного испарителя затопленного типа 76
4.6 Расчет конденсатора 80
4.7 Расчет поршневого компрессора 82
4.7 Расчет теплового насоса для системы вентиляции с рециркуляцией воздуха. 85
4.8 Анализ применения тепловых насосов в системах вентиляции 88
4.9 Применение теплового насоса, работающего в режиме кондиционирования воздуха для системы вентиляции 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 97
ПРИЛОЖЕНИЯ 100
Купить

Системы отопления и вентиляции воздуха потребляют до 40% добываемого в стране твердого и газообразного топлива и до 10% производимой электрической энергии. Оборудование вентиляции является одной из наиболее значимых частей инженерных систем здания. Это обусловлено, прежде всего, санитарными нормами, регламентирующими состояние микроклимата внутри помещений. Кроме того, эти системы являются крупногабаритными, что определяет сложность проектирования и монтажа, а также высокую стоимость оборудования.
Из-за больших объемов воздуха, использованного в системах вентиляции производственных помещений и большой кратности воздухообмена, стоит вопрос об энергосбережении. Поэтому данная проблема актуальный характер на данном этапе.
Современное промышленное производство представляет собой комплекс процессов, которые не возможны без поддержания параметров воздушной среды на требуемом уровне. Во многих помещениях производственных зданий поддержание заданных параметров микроклимата по требованиям технологии является обязательным условием их нормального функционирования. Задачей системы вентиляции воздуха является поддержание и регулирование этих параметров.
Целью магистерской диссертации является:
 рассмотрение вопросов энергосбережения в системах вентиляции;
 разработка математической модели системы вентиляции в помещении;
 проведение анализа энергетической эффективности существующих способов энергосбережения;
 рассмотрение путей повышения эффективности системы вентиляции на базе теплонасосных установок с грунтовым теплообменником.
Для достижения указанных целей в работе решаются следующие задачи исследования:
1. Рассмотрение существующих способов энергосбережения в системах вентиляции и оценка перспективы их применения в различных условиях.
2. Разработка математической модели и алгоритмов для расчета воздухообмена в системах вентиляции в теплый и холодный периоды.
3. Анализ энергетической эффективности систем вентиляции с рециркуляцией воздуха и с теплоутилизаторами.
4. Оценка применения теплонасосных установок с грунтовым теплообменником в системах вентиляции.
Методы исследования в диссертации базируются на анализе процессов обработки воздуха в системах вентиляции на основе тепло-влажностного баланса помещений, использовании графоаналитического метода определения параметров воздушной среды с применением h-d-диаграммы влажного воздуха, а также на аналитическом определении эффективности рассматриваемых систем.
Основные научные результаты заключаются в следующем:
1. Создана математическая модель для оценки энергетической эффективности систем вентиляции.
2. Разработаны алгоритмы для расчета систем вентиляции, на основании которых проведена оценка энергетической эффективности рециркуляции воздуха и применения теплоутилизаторов.
3. Дана оценка эффективности применения теплонасосной установки для обработки приточного воздуха.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Проведенные в соответствии с созданной математической моделью расчеты свидетельствуют о высокой степени эффективности теплоутилизатора с промежуточным теплоносителем.
2. Использование теплоты грунта в качестве низкопотенциального источника теплового насоса для подогрева приточного воздуха в холодный период года целесообразно в совокупности с рециркуляцией воздуха.
3. Оценка эффективности применения различных вариантов энергосбережения в системах вентиляции выполнена для конкретного объекта исследования и даны рекомендации по их применению на практике.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика». (17-18 апреля 2014 г., филиал МЭИ в г. Смоленске); на XX международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (27-28 февраля 2014 г., МЭИ, г. Москва); на научно-технической студенческой конференции «Комплексное решение задач в области проектирования и строительства зданий и сооружений» г. Смоленск, филиал «МИИТ», 2014 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.
Краткое содержание магистерской диссертации.
Магистерская диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе была дана характеристика и рассмотрены существующие способы энергосбережения в системах вентиляции.
Во второй главе представлены основные уравнения математической модели для оценки воздухообмена в помещении.
В третьей главе произведен расчет воздухообмена в спортивном зале школы, произведен энергетический анализ эффективности рециркуляции воздуха, применения пленочного теплоутилизатора и теплоутилизатора с промежуточным теплоносителем.
В четвертой главе рассмотрен способ повышения эффективности системы вентиляции на базе теплонасосной установки с грунтовым теплоностителем. Представлена методика расчета циклов ТНУ, в соответствии с которой проведена оценка ее эффективности.
В заключении дана общая характеристика итогов проделанной работы и представлены основные результаты диссертации.
В приложениях приведены процессы обработки воздуха в рассматриваемой системе вентиляции на h-d диаграммы влажного воздуха, подробный расчет теплового насоса для системы вентиляции.
Купить