"Экотерм" / Теплообменник для утилизации тепла "Экотерм"
1. Аннотация:
Эффективное потребление энергетических ресурсов в зданиях и сооружениях требует проведения оптимизации и управления тепловыми режимами отдельных помещений и зданий (сооружений) в целом.
Одной из энергосберегающих технологий является снижение потерь на отопление помещений, в частности, использование так называемого «низкопотенциального» тепла. Низкопотенциальное тепло – это тепло, которым обладают энергоресурсы, теряемые зданием, например, тепло, уносимое с воздухом при вентиляции помещения, либо тепло, уносимое стоками при водоотведении. Данный термин показывает, что теплосодержание (энтальпия) рассматриваемого энергоносителя является низким по сравнению с теплосодержанием традиционных теплоносителей (горячая вода, пар), используемых в системах отопления зданий и сооружений. Тем не менее, значительные объемы воздуха и воды, теряемые зданием (сооружением), вызывают значительные потери тепловой энергии, которые необходимо возмещать с помощью отопительных систем, снижая при этом энергоэффективность как отдельных помещений, так и здания в целом. Утилизация данного вида тепла и использование его в процессе отопления помещений представляют собой важнейшую задачу в области энергосбережения и повышения эффективности использования энергетических ресурсов.
Важнейшими элементами систем энергосбережения являются теплообменники – устройства, предназначенные для нагревания, охлаждения, изменения агрегатного состояния вещества с помощью передачи теплоты от одного теплоносителя к другому, либо выделения теплоты в теплоносителе. Теплообменники могут быть применены и для использования низкопотенциального тепла в процессе отопления здания.
Потери тепловой энергии при вентиляции могут быть снижены путем нагрева входящего в помещение свежего воздуха теплом покидающего помещение воздуха с помощью теплообменников.
2. Область специализации проекта:
Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии
3. Научная новизна предлагаемых в проекте решений: Конструкция воздушного теплообменника должна обеспечивать высокий коэффициент теплоотдачи от нагретого компонента к холодному, при этом процесс теплообмена должен протекать без значительных потерь тепловой энергии. Решение данной проблемы может быть обеспечено интенсивной турбулизацией (перемешиванием) потоков с помощью специальных устройств (например, возможно использование пористого тела из материала с высокой теплопроводностью, занимающего весь объём теплообменника и соприкасающегося с обеими трубами), а также выбором материалов, из которых изготавливается теплообменник.
Поскольку теплообменник функционирует в течение отопительного сезона (когда имеют место отрицательные температуры окружающей среды) возможно образование жидкого конденсата и обледенения либо осаждения инея внутри рабочего тракта теплообменника. Решение данной проблемы может быть обеспечено снижением потерь теплообменника в окружающую среду с помощью внешней теплоизоляции, покрытия поверхностей теплообменника, подверженных обмерзанию, материалами с низкой смачиваемостью (гидрофобными), например материалами на политетрафторэтилена (фторопласт, иное название тефлон).
4. Решаемая потребительская проблема:
Решение позволит увеличить (на 20%) величину удельного переноса тепла, что позволит значительно уменьшить его габариты (до 200х200х2000 мм) без ухудшения рабочих характеристик, снизить цену, существенно приблизить температуру нагреваемого носителя на выходе теплообменника к начальной температуре охлаждаемого теплоносителя. Кроме того, предлагаемое решение будет обладать следующими преимуществами: чрезвычайно просто очищаться от загрязнений, отсутствием движущихся частей, отсутствием шума, обладать дополнительным фильтром.