Рекуператоры воздуха - технология и экономия энергии

В последние годы экономия энергоресурсов является важнейшим условием конкурентной стратегии и многие предприятия ищут способы энергосбережения. Все больше внимания, как на международном, так и национальном уровнях, уделяется заботе об окружающей среде и экологии. Вентиляция и кондиционирование на производстве потребляет значительные энергетические ресурсы предприятия, поэтому давайте рассмотрим, как можно оптимизировать эту статью расходов компаний за счет внедрения новых технологий.

Рекуператоры воздуха монтируются в установки систем вентиляции и кондиционирования и предназначены для снятия тепла с удаляемого воздуха и передача его тепловой энергии приточному, те рекуператор получает полезную энергию от удаляемого воздуха. Важно учесть, что потоки не должны смешиваться и свежий приточных воздух не должен загрязняться. Можно сказать, что это своего рода бесплатный нагрев холодного заборного воздуха за счет теплого удаляемого.

Существует несколько разновидностей рекуператоров.

Пластинчатые рекуператоры

Пластинчатые рекуператоры представляют собой две воздухопроводящие камеры, разделенные между собой теплообменными пластинами. В процессе вентиляции воздух из помещения выводится через первую камеру, а наружный поступает через вторую, потоки не смешиваются, а через пластины происходит теплообмен. Пластины могут изготавливаться из алюминия, нержавеющей стали, пластика, пропитанной специальным составом целлюлозы или других материалов, от выбора которых зависит цена промышленных рекуператоров пластинчатого типа, условия и способ их использования. 

Среди преимуществ пластинчатых рекуператоров воздуха можно выделить простоту конструкции, незначительное аэродинамическое сопротивление и возможность работы с горячими газовоздушными смесями (до 200°С), при КПД его использования достигающем 80%.

Роторные рекуператоры

В роторных рекуператорах процесс передачи тепла между средами происходит посредством вращающегося внутри камер теплообменного ротора, одна половина которого находится в вытяжной камере, а другая – в приточной. Вращаясь, ротор нагревается в зоне вытяжного, а затем охлаждается в зоне приточного канала. Благодаря такой конструкции устраняется риск обмерзания аппарата (высокий в пластинчатых рекуператорах) и появляется возможность регуляции теплообмена за счет изменения частоты вращения ротора. Эффективность этого типа рекуператорова достигает 75-85%.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Такой вид рекуператора позволяет соединить две отдельные системы, уже существующие на предприятии – приточную и вытяжную. В вытяжной системе перед вытяжной установкой размещается теплообменник, который нагревает промежуточный теплоноситель (воду или гликолевый раствор), циркулирующий по замкнутому контуру и отдающий тепло второму теплообменнику, установленному перед приточной установкой. Такая приточная установка с рекуператором позволяет возвращать 25–55% тепла, может работать даже при низких температурах наружного воздуха, монтироваться в уже существующих системах, а также соединять несколько вытяжных систем с одной приточной и наоборот.

В зависимости от типа разные промышленные рекуператоры тепла лучше справляются с одними задачами и хуже с другими. Специалисты подбирают определенный тип рекуператора и рассчитывают его габариты исходя из множества данных, таких как состав удаляемого воздуха, влажность и температура. Внедрение новых технологий - задача непростая, ведь провести необходимые расчеты, взять ответственность за принятое решение, а также реализовать инновационные идеи получается только у опытных и компетентных специалистов.

Подобный проект по энергосбережению в системах вентиляции за счет применения рекуператоров был реализован под моим руководством на современном производстве «Hame Foods» во Владимирской области. Данный завод выпускает детское питание и поэтому к качеству воздуха предъявлялись особые требования по классу чистоты фильтрации и влажности воздуха. А именно, было необходимо удалить излишнюю влажность и создать температуру по помещениям +20-24°С.

Площадь производственных площадей составляла более 18000 м2, поэтому расходы на нагрев приточного воздуха по предварительным расчетам могли доходить до 2 МВт тепла в зимний период. При таких высоких ежемесячных затратах на нагрев воздуха эффективность расходования энергоресурсов была бы низкой. И, как следствие, были бы высоки производственные издержки и экологическая нагрузка.

Перед нами стояла серьезная задача: сократить производственные издержки на потребление тепловой энергии и при этом не потерять в качестве выпускаемой продукции, создав «правильный» климат в производственных помещениях.

Я, как инженер и руководитель с большим практическим опытом, понимала, что важно не только подобрать рекуператор, но и рассчитать оборудование, которое бы давало максимальный КПД. Поэтому, после проведения командой инженеров ключевых расчетов, мной был сделан выбор в пользу приточных установок с энтальпийным рекуператором. Было решено использовать пластины, обработанные сорбентом – силикагелем, обладающим крайне высокой способностью абсорбировать влагу. В качестве сорбционного материала мною было предложено использовать молекулярное сито 3А, способное поглощать молекулы размером не более 3 Ангстрем. Сорбционный слой, обладающей отличной теплопроводностью, поглощает молекулы воды, при этом бактерии, вирусы, газы и другие загрязнения не переносятся из вытяжного потока воздуха в приточный.

Сразу после монтажа, запуска оборудования и начала эксплуатации стало понятно, что наша инновационная идея по сокращению энергозатрат была абсолютно правильной. За летний период количество потребляемой предприятием энергии на охлаждение сократилось на 30–40%, при этом температура и влажность в помещениях колебались в пределах расчетных параметров. Только за первый год эксплуатации завод «Hame Foods» сэкономил 9 млн.руб., а полностью проект окупился всего за 3 года. Впоследствии, мы внедрили подобное решение и на других предприятиях, таких как завод «Ferrero», «Michelin» и «Русское море».

Но самое приятное, что эту идею стали активно применять и другие специалисты в сфере вентиляции и кондиционирования воздуха, так что постепенно она приобретает все большее распространение на промышленных предприятиях. Хочу особо отменить, что решение не является чисто инженерным, но и, помогая компаниям сэкономить значительное количество энергоресурсов, а значит и их бюджета, решает финансово-экономические задачи, а также, за счет существенной экономии энергоресурсов, заметно снижает нагрузку на окружающую среду.

Это – основа моего подхода. Когда ко мне поступает запрос о разработке оптимального проекта вентиляции на том или ином производстве, я всегда ищу ответ на стыке применения новых технологий и управленческих решений. Детальная проработка проекта и индивидуальный подход с учетом всех аспектов: инженерно-технического, финансово-экономического и экологического – основа успеха в нашем сложном бизнесе.