curs 9_recuperarea continutului caloric al aerului
TRANSCRIPT
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
1/67
Curs 9
SOLUTII MODERNE DERECUPERARE ACONTINUTULUI CALORIC
AL AERULUI EVACUAT
DIN INCAPERE
Ec.dr.ing. Ioan Caldare
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
2/67
.1. Probleme generale Instalaiile de ventilare i climatizare necesit importante cantiti
de energie termic sau frigorific pentru tratarea aerului.
O parte din aceast energie este eliminat odat cu aerulevacuati, ori de cte ori este posibil, ea trebuie recuperat.
Cea mai simpl i eficient metod de recuperare este
recircularea aeruluicare nu este ns acceptat n toatesituaiile, din cauza calitii aerului ce trebuie recirculat.
In multe situaii exist ns i alte surse de cldur care pot firecuperate (gaze de ardere, apa de rcire a unor utilaje etc.)i, de aceea, pentru recuperarea energiei se utilizeaz
recuperatoare de cldur.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
3/67
Pentru ca un recuperator de cldur spoat fi utilizat n instalaiile de ventilareiclimatizareel trebuie s ndeplineasc
urmtoarele condiii: s aib eficien ridicat,
etaneitate sporit,
sensibilitate acceptabil la nghe,
pierderi de sarcin moderate,
rezisten de corosiune i ntreinere uoar
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
4/67
Sistemul de ventilatie cu recuperare de caldura :
evacueaza aerul viciat din ncaperi si
introduce aer proaspat din exterior;
schimba caldura si umiditatea ntre aerul
evacuat si cel introdus, pentru a aduce aerul
exterior ct mai aproape de conditiileinterioare salvnd astfel energie.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
5/67
Avantaje
Printre cele mai compacte din industrie Poate fi instalat n plafonul fals sau sub podea.
Dezumidifica Elementul de schimb de caldura foloseste "High Efficiency Paper", care are proprietati superioare de umidificare si absorbtie a umiditatii. Schimb de caldura Schimbul de caldura ntre aerul evacuat si cel introdus este aranjat automat. De aici rezulta o reducere considerabila a pierderilor de energie. Reduce incarcarea sistemului de aer conditionat cu 28% Din cauza schimbului de caldura automat, ncarcarea sistemului de aer conditionat scade cu pna la 28%. De aici rezulta o unitate instalata mai mica (si mai ieftina). Consum de energie redus Schimbul de caldura reduce energia consumata de sistemul de aer conditionat. Iar n extra-sezon sistemul de ventilatie poatre lucra independent, nlocuind astfel sistemul de aer conditionat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
6/67
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
7/67
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
8/67
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
9/67
.1.1. Eficiena recuperatorului (fig..1.1)
Relaia general a eficienei
recuperatorului de cldur n care serecupereaz att cldura perceptibilct i
cldura latenteste, n ipoteza c debitelede aer sunt egale (fig..1.2b):
Similar, se poate defini randamentul
schimbului de cldur perceptibil (fig..1.2a):
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
10/67
n care
sau a schimbului de cldur latent
unde:
h"i, t, t"i, x'i, x"i-entalpia, temperatura i coninutul
de umiditate iniiale i finale ale aerului proaspt; hk, h% ti, t% xi, x'i-entalpia, temperatura i
coninutul de umiditate iniiale i finale ale aeruluievacuat [kJ/kg]; [C] si [g/kg].
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
11/67
Aceste randamente sunt determinate nipoteza c parametrii finali ai aerului
evacuat tind ctre cei iniiali ai aerului
proaspt i pot fi utilizate pentrudeterminarea randamentului anual derecuperare.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
12/67
.1.2. Randamentul anual de recuperare
Se determin uzual cu relaia:
Qa=fufhfzLqr (.1.4) n care:
Qa-randamentul anual de recuperare [MWh/an];
fu-factor de utilizare a instalaiei i reprezint raportul dintrenumrul de zile de funcionare a instalaiei i 365 zile;
fh- factor de funcionare orar (tab..1.1.).
Dac instalaia funcioneaz n perioade complementare cu celeprezentate se va lua factorul fh, complementar pn la 1. Astfel,
pentru o perioad de funcionare 19....8, fhva avea valoarea 1 -0,4 = 0,6;
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
13/67
- fz-factor de zon climatic care arevaloarea:
0,9 - pentru localiti cu un numr de grade - zile mai mic de3800;
1,0- pentru localiti cu numrul de grade-zile cuprins ntre 3800i 4200;
1,1- pentru localiti cu numrul de grade zile mai mare de 4200;
L -debitul masic de aer [kg/s];
qr-cantitatea de cldur recuperabil anual pentru 1 kg/s aer
proaspt, nfuncie de randamentul de recuperare acldurii perceptibile (sensibile)
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
14/67
Curbele sunt trasate pentru o temperatur aaerului evacuat t = 24 C i un coninut deumiditate de x = 7 g/kg.Debitele de aer evacuat i proaspt sunt presupuseegale, iar
qfinredat n nomogramele precedente reprezintcantitatea deenergie anual, specific, necesara se atinge temperatura sau entalpia limit tfin,respectiv, hfin.
Puterea baterieide ncziredin instalaie estedeterminat cu relaia:
qc= qm- qr (.1.5)
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
15/67
In timpul funcionrii recuperatorului exist risculamestecrii aerului proaspt cu cel evacuat i altransmiterii mirosurilor sau a substanelornocive ctre aerul proaspt, de aceea
etaneitatea recuperatorului devine o calitateimportant pentru acesta.
Etaneitatea nu depinde de factori mecanici, ci de
nivelul presiunilor din recuperator si poate fimbuntit prin realizarea unor presiuni egale nrecuperator.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
16/67
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
17/67
Sensibilitatea la nghe este, de asemenea,important deoarece aerul vehiculat poate nghea
n recuperator reducnd schimbul de cldur.
Pentru aceasta s-au adoptat, de ctre diverse firmeconstructoare, o serie de mijloace de evitare a
ngheului,mai des folosit fiind soluia uneirezistene electrice pe partea aerului
exterior, la intrarea n recuperator.
Rezistena la coroziunetrebuie s fie, n unelecazuri, mare deoarece, de multe ori, se recupereaz
cldur de la surse industriale cu coninut mare desubstane corosive i se urmrete, de asemenea,recuperarea cldurii latente prin condensareavaporilor de ap, fapt ce mrete fenomenul decorosiune.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
18/67
Fig.1.1. Schema unuirecuperator:1- - aer exterior; 2 - aerevacuat.
Fig.1.2. Modificarea strii aerului ntr-un
recuperator de cldur:a - schimb de clcur perceptibil;b -schimb de cldur perceptibil i
latent;1 - aer exterior; 2 - aer evacuat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
19/67
Pentru mrirea rezistenei la coroziune seadopt msuri constructive prin alegerea
materialului, pentru realizare recuperatorului,
n funcie de condiiile n care va lucra acesta(hrtie, aluminiu, cupru, oel inoxidabil, sticl),
adoptarea unui material fiind dictat, pe lng
rezistena la corosiune, i de criteriieconomice.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
20/67
1.3. Sisteme de recuperare
Pentru recuperarea cldurii se utilizeaz urmtoarele sisteme:
regenerativecare utilizeaz un material acumulator de cldurce poate stoca n masa lui cldura perceptibil, latent sauamndou. Din aceast categorie fac parte recuperatoarele
rotative cu regenerare;
recuperaive care utilizeaz pentru transferul de cldur osuprafa de schimb, transmind numai cldur perceptibil, naceast categorie sunt incluse recuperatoarele cu plci, cutuburi termice i cu fluid intermediar;
- cu pomp de cldurcare utilizeaz un agent frigorific pentrutransmiterea cldurii de la o surs cu potenial redus.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
21/67
Toate sistemele pot realiza
importante economii de energiedar necesit:
cheltuieli de investiii i de
ntreinere
astfel c trebuie efectuat un calcul
de optimizarenaintea adoptriiunui sistem sau a altuia
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
22/67
Nomogram de determinare a cldurii qr, recuperabil anual,determinat n funcie de randamentul de schimb de cldura -cu o instalaie cu recuperator de cldur sensibil i baterie de renclzire;
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
23/67
Nomogram de determinare a cldurii qr, recuperabil anual,determinat n funcie de randamentul de schimb de cldurb -cu o instalaie cu recuperator de cldur sensibil i camer de umidificare adiabatic;
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
24/67
Nomogram de determinare a cldurii qr, recuperabil anual, determinat n funcie de
randamentul de schimb de cldurc -cu o instalaie cu recuperator de cldur sensibil i latent, baterie de prenclzire, camer de
umidificare adiabatic i baterie de renclzire;
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
25/67
Unde:
qc - cantitate de cldur ce trebuie livrat debateria de nclzire;
qfin - cantitatea de cldur ce trebuie livrat deinstalaiepentru a se obine temperatura final;entalpia final.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
26/67
.2. Tipuri constructive de recuperatoare de cldur
.2.1. Recuperatoare rotative
Sunt alctuite, n principiu, dintr-un material acumulator de
cldur ce se rotete lent cu viteze de 5... 10 rot/min i careeste strbtut pe aceeai direcie, dar n sensuri contrare, dedou curente de aer: proaspt i evacuat (fig..2.1).
Materialul acumulator este realizat dintr-o foliesubire (de
obicei, din aluminiu) cu onduleuri fine, rulat sub form decilindru, obinndu-se un fagure cu canale fine, cu diametruhidraulic echivalent de 1,5 mm.
Materialul este tratat higroscopici datorit acestui fapt poate
recupera att cldura perceptibil ct i pe cea latentiacest lucru se realizeaz prin fenomene succesive de absorbie-resorbie.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
27/67
Randamentul de schimb de cldurvariaz cu viteza aerului i cupierderile desarcin i se situeaz ntre 70 i 90 %.
Aceste recuperatoare sunt construite pentru debite de 1000...150000 m3/h,pierderi de sarcinde 50...350 Pa i au diametre cuprinse ntre 950 i5000 mm.
Pentru a se evita amestecul aerului evacuat cu aer proaspt,recuperatorul are un sector de purjare unde aerul evacuat este suflat deaerul proaspt i, de asemenea, se monteaz ambele ventilatoare n avalde recuperator (fig..2.2).
Variaia parametrilor n procesul de schimb de cldureste redat nfigura.1.2.
Recuperatorul poate fiutilizat i pentru aer din surse industriale unde apar fenomene de corosiunedeoarece el poate fi construit din materiale care sreduc acest fenomen.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
28/67
Parametrii de funcionare i de alegeresunt dai de firmeleproductoare, un exemplu este artat n figura.2.3.
La funcionarea n situaia de iarnexist riscul apariiei ngheului
n recuperator i, penlru evitarea acestui fenomen, se poate utiliza obaterie de prenclziresau se poate reduce viteza de rotaie arecuperatorului.
Acest tip de recuperator poate fi utilizatn instalaii mari (fig..2.4),unde aerul proaspt este prenclzit prin intermediul
recuperatoruluii renclzit ntr-o baterie de renclzire sau de lacondensatorul unei instalaii frigorifice. Instalaiafuncioneaznoaptea prin recircularea aerului interior i, n situaia n carerecuperarea nu este necesar, recuperatorul poate fi ocolit.
Recuperatorul poate fi utilizat i n instalaii mici, de acoperi,
ce pot avea cutii de amesteci baterii de prenclzire pentruridicarea parametrilor aerului refulat (fig..2.5).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
29/67
Fig. 2.1. Recuperator de cldur
rotativ(regenerativ):1 - aer proaspt; 2 - aer evacuat; 3 -motoreductor; 4 - sector purjare; 5 -
rol cu material acumulator.
Fig. 2.2. Amplasareaventilatoarelor ntr-o
instalaie cu recuperatorrotativ:1-recuperator decldur rotativ; 2 - aerproaspt;
3 - aer evacuat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
30/67
Fig. 2.3. Nomogram de alegere a unuirecuperator rotativ
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
31/67
Fig. 2.4. Instalaie de recuperare acldurii cu recuperator rotativ i
baterie de nclzire:1 - aer proaspt; 2 - aer evacuat; 3 - cazan de nclzire; 4 - baterie de renclzire; 5 - condensator; 6 - compre sor; 7 - mobilier frigorific; 8 - aerrecirculat 9 - robinet de inversare; 10 - recupera tor de cldur rotativ.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
32/67
Fig. 2.5. Instalaie local de recuperare cu recuperator de cldur
rotativ, cutie de amestec i baterie de renclzire:
1 - aer proaspt; 2 - aer recirculat; 3 - aer evacuat; 4 - aer aspirat; 5 - bateriede renclzire; 6 - ventilator de refulare; 7 - recuperator rotativ de cldur;8 - ventilator de evacuare.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
33/67
2.2. Recuperatoare cu plci
Sunt acelea n care curenii de aer sunt separai prinintermediul unor plci din oel, aluminiu, material plastic etc.dispuse paralel la distan redus.
Aerul strbate plcile n curent ncruciat sau n paraleli nuexist nici un fel de contact ntre aerul proaspt i cel evacuat.Recuperatorul este un schimbtor de suprafa. In interior areloc, n modobinuit, doar un schimb de cldur perceptibil.
Plcile acestuia pot avea onduleurile n paralel i suntamplasate la distane de 2...10 mm.Recuperatoarele pot fi amplasate:
n componena unor instalaii complexe cu debite mari de aer
(fig. 2.6) sau a unor instalaii mici care pot fi amplasate n ncperile pe
care le deservesc (fig. 2.7). Unele pot avea baterii de prenclzirepentru creterea puterii
termice i reducerea riscului de nghe. Recuperatoarele cu plcifuncioneaz cu randamente de pn la 60...70 % i pierderi de
sarcin de 100...250 Pa.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
34/67
Recuperator cu plci
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
35/67
Pentru alegerea acestor tipuri derecuperatoare,fabricanii dau randamentul,de preluare a cldurii perceptibile
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
36/67
Creterea acestuia va putea fi determinat cu
ajutorul datelor furnizate de constructorul
recuperatorului.
Dei situaia este avantajoas termic, exist
riscul ngherii vaporilor de ap n
recuperatori aerul proaspt trebuie
prenclzit sau amestecat cu aer evacuat (fig.2.7).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
37/67
Fig. 2.6. Agregat de tratare cu recuperator de cldur cu plci:1 - aer aspirat; 2 - aer refulat; 3 - recuperator de cldur; 4 - baterie de renclzire; 5 - aer proaspt; 6 - clapet derecirculare; 7 - aer evacuat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
38/67
Fig. 2.7. Instalaie local de recuperare a cldurii utiliznd
recuperatoare cu plci:
1- aer aspirat; 2 - filtru pe aerul aspirat;
3 - recuperator; 4 - ventilator de refulare; 5 - evacuare condensat; 6 -clapet de recirculare; 7 - motor electric;8 - filtru pe aerul proaspt; 9 -ventilator de refulare; 10 - baterie de renclzire;11- aerul refulat; 12 - aer
proaspt; 13 - aer evacuat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
39/67
Fig. 2.8. Exemplu de curbe caracteristice pentru recuperatoarecu plci:Vai - debitul de aer evacuat; Vae -debitul de aer proaspt
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
40/67
11.2.3. Recuperatoare cu tuburi termice
Utilizeaz ca dispozitiv de lucru "tubul termic" careeste format dintr-un cilindru nchis etan, n care seafl un lichid la o presiune sczut de 4-105 mm Hg.
Transferul de cldur se face prin vaporizarea
lichidului n partea cald, de unde preia cldur,i condensarea acestuia la partea rece arecuperatorului, unde cedeaz cldur decondensare.
Lichidul condensat se ntoarce n zona cald, pringravitaie,n cazul poziiei verticale, i princapilaritate, n cazul poziiei orizontale, dup careciclul se repet (fig. 2.9).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
41/67
Tuburile termicepot fi realizate din oel inoxidabil, cupru,aluminiu, nichel etc. n funcie de agresivitatea gazelor din carese recupereaz cldur.
In cazul funcionrii orizontaleele trebuie s aib pe interior ostructur permeabil cu o bun capilaritate care s asigure
trecerea condensatului din zona de condensare n zona devaporizare prin fenomenul de capilaritate. Fluidul de lucrutrebuie s fie inertn raport cu tubul i trebuie s aiburmtoarele caracteristici:
tensiune superficial mare, udarebun a structurii, viscozitate
mic pentru a asigura o bun pompare capilar; cldura latent de vaporizare mare, conductibilitate termic
mare, pentru a facilita transferul de cldur.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
42/67
Un recuperator este realizat din mai multe asemenea tuburitermice grupate n baterie, avnd lamele (aripioare) pentrumrirea suprafeei de schimb de cldur pe partea de aer.
Recuperatoarele cu tuburi termice sunt construite pentru debitede aerde 300...30000 m3/h i pot fi utilizate n centrale de
tratare a aerului (fig. 2.10a) sau n instalaii individuale (fig.2.10b).
Alegerea recuperatoarelor cu tuburi termicese efectueazdup metodologii i nomogramerealizate de productor.Recuperatoarele cu tuburi termice produse de firma SCHUNK
se produc n dou forme constructive: I - care se pot monta pe canale verticale (fig. 2.11a) i
II -care se pot monta pe canale orizontale. Dimensiunile acestorrecuperatoare sunt date n tabelul 2.1.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
43/67
Alegerea tipului de recuperator se face prinutilizarea nomogramei de prealegere din figura2.11b.
Din nomograma din figura 2.11c, se determin
viteza frontal a aerului exterior i evacuat(cadranul A) pierderea de sarcin a aerului pe celedou circuite (cadranul B) n funcie de numrul dernduri de evi.Pentru viteza frontal medie rezultat pentru celedou debite de aer se determin, la numrul dernduri de evi ales, i raportul de debite cunoscutVac/Vai randamentul de recuperare (cadranele Ci D).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
44/67
Fig. 2.11. Recuperator de cldur cu tuburi termice SCHUNK:a - elemente constructive (a1- canal vertical; a2 - canal orizontal);b -nomogram de prealegere; ci; C2-nomogram alegere;Vae - debit exterior, Vai - debit de aer evacuat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
45/67
2.4. Recuperatoare cu fluid intermediar
Sunt formate din dou schimbtoare decldur de tip bateriecuaripioare, amplasate n canalele de aer evacuat i proaspt.ntre celedou baterii circul un fluid intermediar care preia cldura de laaerul evacuat i o transfer aerului proaspt.
Circulaia fluidului intermediar se face cu ajutorul unei pompe, iar n
schema recuperatorului este introdus un ventil cu trei cii o instalaie deautomatizare (fig. 2.12). Ventilul cu trei ci permite limitarea cantitii de cldurrecuperat,
mai ales, n perioadele de tranziie.
De asemenea, ajut la evitarea fenomenului de condensare sau de
nghe n bateria de pe aerul evacuat, n situaia de iarn, prin reducereadebitului de fluid intermediar care circul prin baterii.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
46/67
Sistemul funcioneaz bine ia instalaiile de ventilare sauclimatizarecare utilizeaz numai aer proaspt i nu necesit traseecomune pentru cele dou canale de aer.
Sistemul este etan, are randamente de pn la 60 % i permitediverse posibiliti de amplasare:
a -complet separat; b - suprapus sau n linie cu cele dou schimbtoare de cldur .
El are, totodat, posibilitatea s recupereze cldura n serie de lamai multe surse cu potenial diferit: aer evacuat, gaze de ardereetc. (fig. 2.13).
Adoptarea acestui sistem de recuperare se face pe baza unui
calcul de optimizarecare ia n considerare faptul c sistemulconsum energie pentru pompare.
Dimensionarea se face conform metodologiei proprii
schimbtoarelor de cldur folosite.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
47/67
Fig2.12. Instalaie de ventilareutiliznd recuperatoare cu fluidintermediar:a -schema instalaiei;
b -variaia temperaturii n sistem;1 - aer proaspt; 2 - aer refulat;3 - aer aspirat; 4 - aer evacuat;5 - pomp; 6 - ap.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
48/67
Fig..2.13. Instalaie de
recuperare a cldurii de la
mai multe surse cupotenial diferit (Ansamblul
REIMS 2000 FRANA):1- aer introdus (corp A, B, C);2- aer evacuat (corp A, B, C);3- aer introdus (corp D, E);4- aer evacuat (corp D, E);5- gaze de ardere;6- baterii cu gaze de prenclzire.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
49/67
.2.5. Pompe de cldur
Asigur transferul de energiede la o surs de cldur cutemperatura cobort (sursa rece) ctre un mediu cu temperaturamai ridicat (sursa cald).
Acest lucru este posibil prin intermediul unui compresor frigorificial unui fluid frigorific;
care trece ciclic prin strile lichid i gazoas (pomp de cldurtermodinamic)
sau cu ajutorul efectului Peltier (pomp de cldurtermoelectric).
Pompa de cldur poate fi utilizat pentru recuperarea cldurii dela aerul evacuat din instalaiile de tratare a aerului. Pompa decldur termodinamic poate utiliza diveri ageni n procesul derecuperare a cldurii, motiv pentru care exist mai multe tipuri depompe de cldur: aer - aer; ap - aer; ap - ap; sol - aer(fig.11.2.14).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
50/67
Fig. 2.14. Tipuri constructive cupompe de cldur:a - aer-aer; b-ap-aer; c -ap-ap; d- sol-aer.
P d ld t i
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
51/67
Pompa de cldur aer- aer este cea maiutilizat n instalaiile de climatizare, n special, lasistemele de climatizare locale (de fereastr sausplit).
Principiul de funcionareal pompei de cldur aer- aer este dat n figura.2.15.Iarna, aerul proaspt estenclzit la trecerea prin
condensatorul mainii frigorifice, iar aerul evacuatse rcete n vaporizator, cldura latent devaporizare fiind cedat aerului proaspt.
In situaia de var,ciclul mainii frigorifice se
schimb, aerul proaspt fiind rcit n vaporizator, iarcel evacuat este nclzit n condensatorul mainiifrigorifice.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
52/67
Fig. 2.15. Principiul defuncionare a pompei decldur:1 - aer proaspt; 2 -
ncpere; 3 - condensator; 4 -
vaporizator; 5 - compresor; 6 - aerevacuat; 7 - ventil de laminare.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
53/67
O asemenea pomp devine rentabil cnd necesarul de frig icel de cldur sunt aproximativ egale, lucru posibil iarna, ncladirile n care degajrile de cldur de la sursele interioare(iluminat, maini cu acionare electric) sunt importante.
In general ns necesarul de cldur nu este egal cu cel de frigi pentru a asigura o funcionare constant a mainii frigorificese completeaz instalaia cu o instalaie de acumulare a clduriisau frigului.
In figura 2.16 este redat o instalaie n care condensatorul ivaporizatorul mainii frigorifice sunt realizate n construciedubl.
Vara, surplusul de cldur este evacuat prin turnul de rcire iar,iarna, necesarul suplimentar de nclzire este preluat din pnza deap freatic sau de la aerul evacuat, iar surplusul de ap caldpoate fi stocat n recipientul de acumulare.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
54/67
Fig. 2.16. Pomp de cldur cu condensator i evaporator dublu pentru
o reea de nclzire cu recuperarea complementar a cldurii de laaerulevacuat:1 - turn de rcire; 2 - condensator; 3 - reea de nclzire; 4 - aer evacuat; 5 -vaporizator; 6 - pu de reinjecie; 7 - foraj; 8 - acumulator.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
55/67
Pompa de cldurpoate fi utilizat la instalaiile de climatizarecu ejecto-convectoare cu 4 conducte sau cu sistemele declimatizare multizonale, figura 2.17 (sgeile din figur indicsensul de circulaie a agentului frigorific n perioada nclzire].
Inversarea ciclului mainii frigorifice se poate face cu: douventile de laminare; un singur ventil de laminare.
Exist instalaii n care inversarea se face doar pe partea deaer,fr nici o modificare a circuitului agentului frigorific.
Recuperarea cldurii cu ajutorul
pompei de cldureste o soluie oneroas, trebuie adoptatdoar n situaia n care nu se poate aplica alt soluie derecuperare i doar n urma unui studiu de rentabilitate.
O pomp de cldur devine rentabil dac:
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
56/67
O pomp de cldur devine rentabildac:
tariful energiei electrice este
interesant; costul altor tipuri de combustibil este
comparabil; de funcionare a pompei este
important;
exist necesiti simultane de cldur i frig.
P d ld l i
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
57/67
Pompa de cldur termoelectric
Pompa de cldur termoelectricutilizeaz termoelementerealizate din dou metale diferite, sudate mpreun la capete(termocuplu).
La trecerea unui curent continuu prin circuitul format dintr-untermocuplu, una din suduri se rcete absorbind cldur (sudur
rece) iar cealalt se nclzete, cednd cldur (sudur cald).
Fenomenul a fost sesizat de Jean - Charles Athanase Peltier nanul 1834 i i poart numele.In momentul actual se utilizeaz pentru realizarea termoelementelor,tehnica semiconductorilor unde sudurile sunt nlocuite cu
jonciunile dintre un metal donator de electroni (n) i unulacceptor (p)(fig. 2.18), jonciunile pot fi calde saureci, dup sensulcurentului electric care le strbate.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
58/67
Fig. 2.17 Instalaie de climatizare multizonal cu pompe de cldur:1 - robinet de reglare (regleaz debitul bateriei de nclzire); 2 - robinet de nchiderepentru instalaia de rcire; 3 - robinet nchis n perioada de nclzire; 4 - robinet nchis
n perioada de rcire; 5 - robinet deschis n perioada de nclzire; 6 - regulator alpresiunii de vaporizare la bateria de rcire n perioada de nclzire; 7 - acumulator; 8 -dispozitiv de inversare; 9 - vaporizator; 10 - condensator; 11 - central multizonal; 12
- robinet cu flotor; 13 - lichid.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
59/67
Fig. 2.18. Termoelement Peltier:1 - izolaie; 2 -jonciune cald;3 -jonciune rece; c - cald; r - rece.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
60/67
Un asemenea termoelement este similar uneiinstalaii frigorifice,jonciunea cald avnd
rolul de detendor evaporator, iar cea rece,
de compresor condensator. Un ansamblu de asemenea termoelemente
formeaz o baterie PELTIERi a fostutilizat n realizarea unor
aparate declimatizare de apartament (fig. 2.19).
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
61/67
Fig. 2.19. Aparat de climatizare cu termobaterie Peltier:1 - gril de refulare; 2 - termoelement; 3 - schimbtor de cldur; 4 - aerinterior; 5 - ventilator interior; 6 - filtru de aer; 7 - aer proaspt; 8 - peretedespritor; 9 - aer evacuat; 10 - ventilator exterior.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
62/67
Bateria Peltiereste amplasat ntr-o carcas care are la parteasuperioar o gril de refulare orientabil, iar la partea inferioar,o gril de aspirare cu un filtru de aer.
Panoul din spate al carcasei are, de asemenea, dou guri deaer pentru aerul exterior.Circulaia aeruluin aparat este realizat cu ajutorul a doumici ventilatoare axiale.
Carcasaeste divizat la mijlocprintr-un perete izolant, vertical, etan, termoelementele fiindamplasate cu jonciunile de acelai tip pe aceeai parte aacestuia.
Aparatul funcioneaz, att vara ct i iarna, prin inversareasensului curentului electric ce strbate termoelementele.
Vara, jonciunea cald se afl n partea din spate aaparatului, cea rece, pe partea din fa a acestuia permindrcirea aerului interior.
Iarna, funciile jonciunilor se schimb prin inversarea sensuluicurentului electric a aratul func ionnd ca o om de cldur.
2 6 Al i i d
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
63/67
2.6. Alte tipuri de recuperatoare
Aparate terminale de induciePentru recuperarea cldurii de la sursemici (lmpi de iluminat)se poate utiliza un sistem local de recuperare cu terminale cuinducie (fig. 2.20).
Aparatul are o clapet -1, care pstreaz debitul de aer primar,constant, prin intermediul unui sistem de reglare - 2, a presiuniistatice, o baterie de prenclzire - 3, dou clapete de aer primar-4, i de aer indus - 5, acionate de un sistem de reglare - 6,comandat de un termostat de camer - 7.
Aerul recirculat de sistem este preluat din plafonul fals i este aernclzit datorit degajrilor de cldur de la iluminat.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
64/67
Fig. 2.20. Aparat terminal de inducie:1 - aer primar; 2 - dispozitiv de control al presiunii statice; 3
- baterie de nclzire; 4 - clapet de aer primar; 5 - clapetde inducie; 6 - servomotor; 7 - termostat; 8 - lamp; 9 - aerindus; 10 aer refulat; 11 - aer aspirat.
* V il il
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
65/67
* Ventilator capilar
Este un ventilator tangenial cu rotorul poros dinpoliuretan (fig. 2.21) care permite schimbul decldur perceptibil i latent cu randamentul de
40...50%.
Separarea dintre aerul evacuat i cel proaspt nueste absolut i exist i transfer de aer ntre cele
dou curente.
Rotorultrebuie curat la anumite intervale de timp.Ventilatorulare debite de pn la 20000 m3/h ieste, relativ, cunoscut i utilizat n aceast perioad.
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
66/67
Fig. 2.21. Ventilator capilar:1 - aer proaspt; 2 - aer refulat;3 - aer aspirat; 4 - aer evacuat;5 - rotor; 6 - separare; 7 - carcas.
VA MU TUM SC
-
8/2/2019 Curs 9_recuperarea Continutului Caloric Al Aerului
67/67
VA MULTUMESC!