Воздушно-тепловая завеса с теплоаккумулятором

В.С. Шароглазов, инженер, г. Кемерово

Воздушно-тепловая завеса - вентиляционное устройство, использующее шиберующий эффект в зоне периодически открываемых ворот и проемов, служит для предотвращения прорывания наружного воздуха внутрь помещений и сохранения в них нормальной производственной атмосферы.

При периодически открываемых воротах (до 10% суточного времени отапливаемого периода) система теплоснабжения продолжает работать в полном объеме и при постоянстве прохождения теплоносителя, по установившейся практике обеспечения безопасной работы калориферов, кроме бесполезных затрат вызывает излишние осложнения в работе источников теплоснабжения, также связанных с материальными затратами.

Возможность рационального использования свободного тепла завесы рассматривается здесь на примере реконструкции существующей завесы с уменьшением ее теплопотребления на 50% путем демонтажа половины калориферов, но с сохранением изначальной проектной теплопроизводительности, а в периоды бездействия завесы эффективным использованием оставшегося тепла (45%) агрегатом воздушного отопления или приточной установкой (см. рисунок).
 

При данной реконструкции завесы дополнительно устанавливаются: теплоаккумулятор 9, осевой вентилятор 10, обратный клапан 2, перекидной клапан 6, воздухораспределитель 12, воздуховоды 4, 8, 11. Воздуховод 4 присоединяется к соединительному коробу 5 и в варианте воздушного отопления выведен для забора воздуха из верхней зоны, а при устройстве приточной вентиляции выводится наружу для забора свежего воздуха. Воздуховод 11 служит для подачи нагретого воздуха вентилятором 10 или с большей эффективностью через воздухораспределитель 12, который в многофункциональном варианте [1] при выпуске регулируемых струй на обслуживаемой площади обеспечивает необходимую дальнобойность, равномерность температуры и подвижности.


Во время бездействия завесы при выключенном вентиляторе 3 включается осевой вентилятор 10 и организуется забор воздуха через воздуховод 4 с прохождением перекидного клапана 6, открытого под действием противовеса. Затем, проходя калориферы 7, воздух подогревается и по воздуховоду 8 поступает в теплоаккумулятор 9 и поддерживает его в нагретом состоянии, после чего осевым вентилятором 10 нагретый воздух по воздуховоду 11с воздухораспределителем 12 подается в обслуживаемую зону. Как видно, основная теплопроизводительность калориферов расходуется на вентиляцию, которой могут быть приданы и соответствующие качества, например, получен «вытесняющий» эффект загрязненного воздуха в сторону ворот, когда уже будут не нужны приточные установки с их протяженными и малоэффективными воздуховодами.

Работа завесы начинается с открытия ворот, когда от сигнала концевого выключателя включается основной вентилятор 3, будучи сблокированным с ним осевой вентилятор 10 реверсируется для создания однонаправленного действия в зоне ворот. Забор воздуха для завесы производится через воздухораспределитель 12, с прохождением через нагретый теплоаккумулятор 9. Для окончательного нагрева он поступает в калориферы 7 и на всас вентилятора 3, своим потоком попутно закрывая перекидной клапан 6. Затем нагнетаемый вентилятором 3 воздух подается в проем ворот через раздаточный короб 1 с боковой раздачей воздуха.

Забор воздуха для завесы в отсутствии воздухораспределителя 12 может производиться непосредственно из воздуховода 11, который не должен быть протяженным. Когда это необходимо, на воздуховоде устраивается обратный клапан вблизи осевого вентилятора 10 (на рисунке показан пунктиром).

Перекидной клапан 6 представлен на рисунке в оригинальной конструкции (разработаны рабочие чертежи четырех типоразмеров). В нем под действием противовеса поворотное полотно устанавливается в вертикальном положении, пропуская воздух в режиме вентиляции, а при включении вентилятора 3 от создаваемого им потока, полотно поворачиваясь по часовой стрелке, направляет воздух на завесу.

Обратный клапан 2 является необходимым элементом завесы с калориферным нагревом, он служит для защиты калориферов и вентилятора от контакта с холодным воздухом. Такая защита необходима для исключения больших потерь тепла в течение длительного времени (90%) на бесполезный нагрев холодного воздуха, активно поступающего из короба 1 под действием естественного побуждения. Но кроме подобной энергетической функции, обратный клапан 2 автоматически разделяет режимы работ завесы и вентиляции. При отсутствии такового обратного клапана он может быть дополнен и наиболее просто в теплоизолирующей конструкции для установки между фланцами существующих воздуховодов [2].

Основным затратным мероприятием рассматриваемой установки является устройство теплоаккумулятора (их существует несколько типов, отличающихся принципом действия). Основные из них - аккумуляторы явной теплоты и теплоты фазового перехода. В аккумуляторах явной теплоты накопление тепла осуществляется за счет нагрева-охлаждения теплоемких сред. Это хорошо известные галечные и водяные аккумуляторы, их преимущество - простота конструкции. Однако для сравнительно больших установок такие устройства имеют недопустимо большие габариты.

В настоящее время все большее внимание уделяется более эффективным аккумуляторам теплоты фазового перехода, использующим скрытую теплоту плавления и кристаллизации своего рабочего вещества. Такие аппараты обладают большой энергоемкостью и относительной изокинетичностью процесса нагрева-охлаждения теплоносителя.

Аккумулирующие вещества при фазовом переходе удобно размещать в контейнерах, капсулах, пластмассовых пакетах, трубах. Капсулы и плоские контейнеры при размещении на решетчатых стеллажах обеспечат участие в теплообмене две плоскости и удобство обслуживания.

В рассматриваемом теплоаккумуляторе контейнеры представлены в виде продольно-омываемых цилиндров, образованных сваркой труб различного диаметра (разрез А-А). А с учетом отсутствия внутреннего давления в контейнере для его изготовления могут использоваться выбракованные трубы или бывшие в употреблении. Таким контейнерам с горизонтальной ориентировкой обычно представляется возможность размещения в верхней зоне помещений или на выше- или ниже расположенном этаже, что более удобно. Кроме этого горизонтальное размещение контейнеров на 95% заполняемых легкоплавкой солью при малой высоте ее слоя создает наиболее благоприятные условия нормализации процессов объемного расширения, расслоения и др. Одним из наиболее подходящих рабочих веществ для фазотеплоаккумуля-ции является легкоплавкая соль Ba(ОН)2.8Н2О (температура плавления 78 ОC, скрытая теплота плавления 266,7 кДж/кг).

Расширение возможностей завесы на основе теплоаккумуляции позволяет достичь следующих показателей:

• значительного уменьшения теплопотребления;

• поднять уровень санитарного состояния воздушной среды в зоне завесы;

• исключить опасность замерзания калориферов;

• снизить эксплуатационные расходы.


Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» №3 (91), www.ntsn.ru