Стандарт ASHRAE 62 "Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещениях", определяет минимальную подачу наружного воздуха, необходимую для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении. Этот стандарт, на который частично или полностью ссылаются все строительные кодексы Соединенных Штатов, рекомендует для профилактики негативного влияния на здоровье увеличение количества наружного воздуха с 0,145 м³/мин на человека до 0,581 м³/мин на человека (в офисной среде). Хотя большинство владельцев, архитекторов и инженеров признают достоинства подачи наружного воздуха, многие озабочены влиянием, которое оно окажет на стоимость оборудования и эксплуатационные затраты
Система EXCLU-SIEVE® предлагает решение проблемы ASHRAE 62. Она обеспечивает предварительное охлаждение и осушение наружного воздуха в течение сезона охлаждения, и предварительный нагрев и увлажнение в течение сезона отопления. В результате этого количество подаваемого наружного воздуха можно увеличить с 0,145 до 0,581 м³/мин на человека без увеличения затрат на энергию. Не менее важно также и то, что экономия первичных затрат в связи с уменьшением мощности оборудования для охлаждения, отопления и увлажнения обычно компенсирует дополнительные расходы, связанные с установкой оборудования для полной утилизации энергии.
Утилизация энергии
Энергетическая эффективность конструкции и качество воздуха в помещении — две основные задачи, стоящие сегодня перед инженерами. Потери энергии в здании происходят в различных формах. Для минимизации этих потерь стены зданий утепляют, их энергоэффективность повышается, что позволяет уменьшить затраты на охлаждение и отопление здания.
В результате утепления стен зданий количество проникающего в них наружного воздуха уменьшается. Однако этот наружный воздух необходим нам для удаления загрязнений воздуха, накапливающихся в помещении. Увеличение количества наружного воздуха для удаления этих загрязнений из помещений на улицу — наиболее эффективный способ снижения загрязнения воздуха в помещении до приемлемого уровня. Это базовая единая концепция, принятая в промышленности и формализованная в стандарте ASHRAE 62 "Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещениях".
Что все это означает для среднего здания? Прежде всего, в здании должна иметься механическая вентиляция какого-либо типа, которая будет обеспечивать контролируемое поступление в него наружного воздуха. Чтобы уравновесить приток, примерно такое же количество воздуха должно выходить из здания. В результате этого при обеспечении качества воздуха возникают потери энергии.
Представьте себе, что владелец или управляющий зданием сидит у выхода отработанного воздуха и выпускает в поток долларовые банкноты. Поток вытяжного воздуха символизирует потерю дохода. Владелец здания (управляющий) заплатил деньги за охлаждение или нагрев этого воздуха. Более того, он заплатил не только за выпускаемый воздух, но также заплатил за кондиционирование воздуха в вентиляционной системе.
Можно ли исключить эти потери? Да, можно. Именно это позволяет сделать полная рекуперация энергии. Энергию нагрева или охлаждения, содержащуюся в потоке вытяжного воздуха, можно рекуперировать и использовать для предварительной подготовки наружного воздуха, поступающего в здание.
Рекуперация энергии
Энтальпийный рекуператор SEMCO EXCLU-SIEVE® позволяет утилизировать как явную (температура), так и скрытую (влажность) энергию, и на сегодняшний день превосходит по эффективности другие конкурирующие предложения.
Такую высочайшую производительность обеспечивает уникальное передающее энергию ядро EXCLU-SIEVE. Для наполнителя с сотовой структурой использован алюминиевый субстрат с быстродействующим осушающим покрытием с молекулярным фильтром 3Å. Когда такой передающий тепло наполнитель медленно вращается между потоками наружного и вытяжного воздуха, более теплый поток отдает тепловую энергию алюминию. На второй половине оборота эта энергия передается более холодному потоку воздуха. Влажность (скрытая энергия) отбирается и передается таким же способом, как и температура. Ее перенос обеспечивает осушающее покрытие ротора. Осушитель очень сильно притягивает воду и имеет огромную площадь внутренней поверхности, позволяющую удержать воду. Так как противоположные потоки воздуха имеют различную температуру и влажность, давление пара на поверхности в них также разное. Эта разность давлений водяного пара и является силой, которая обеспечивает его перенос.
Способность утилизировать скрытую энергию — одно из главных преимуществ технологии SEMCO EXCLU-SIEVE. Такая утилизация выполняется как в течение сезона охлаждения, так и в течение сезона отопления. В течение сезона охлаждения наружный воздух осушается и предварительно охлаждается. Это значительно сокращает потребность в охлаждении кондиционируемых помещений.
В течение сезона отопления происходит обратный процесс, наружный воздух увлажняется и предварительно нагревается. Это уменьшает необходимость в дорогостоящем увлажнении воздуха в системе вентиляции, к также в отоплении помещений. Рекуперация скрытой энергии удваивает потенциал экономии энергии по сравнению с использованием технологии, утилизирующей только явную энергию. Это позволяет уменьшить параметры производительности чиллера и бойлера.
Проекты систем, включающие полную утилизацию энергии, по первичным затратам эквивалентны обычным проектам, рассчитанным на такие же требования к вентиляции и параметрам приточного воздуха. Но при этом они каждый год обеспечивают экономию эксплуатационных затрат.
Конструктивные особенности
Сертифицированная высочайшая производительность позволяет использовать компактные конструкции. Публикуемые данные о производительности роторного рекуператора EXCLU-SIEVE® Energy Wheel подтверждены независимой лабораторией в соответствии с ASHRAE 84-78P и значительно превосходят характеристики всех остальных систем утилизации энергии "воздух-воздух".
Уникальная конструкция желобков в сочетании со множеством других конструкторских инноваций обеспечивает максимальные возможные характеристики переноса тепла, одновременно снижая показатели перепада давления. Такие комбинированные свойства оптимизируют показатели утилизации "явной" энергии (температуры). Обеспечение столь же эффективной утилизации "скрытой" энергии (влажности) стало возможно благодаря осушающему покрытию EXCLU-SIEVE с молекулярным фильтром 3Å. Способность к адсорбции этой передающей поверхности более чем вдвое превосходит другие осушители.
Это позволяет эффективно отбирать влагу в системах утилизации энергии из потоков воздуха, имеющих высокую скорость.
Осушающее покрытие с молекулярным фильтром 3Å
В роторном рекуператоре EXCLU-SIEVE используется осушающее покрытие с молекулярным фильтром 3Å, уменьшающее риск перекрестного загрязнения, когда часть загрязнений из вытяжного воздуха при переносе водяных паров попадает в поток свежего воздуха.
Материал молекулярного фильтра 3Å, использованного SEMCO, был разработан специально для селективной адсорбции и не одно десятилетие успешно используется в нефтехимической промышленности. Другие осушители, такие как силикатный гель и окисленный алюминий, не могут обеспечить селективной адсорбции.
Молекулярные фильтры имеют стабильную структуру, химически инертны и сильно притягивают водяной пар. Последнее свойство обеспечивает высокую способность к адсорбции, которая позволяет получить превосходные характеристики передачи скрытой энергии.
Конструкция неокисленного наполнителя с покрытием
Наполнитель EXCLU-SIEVE изготовлен из алюминия, который до формирования сотовой структуры был равномерно покрыт плотным слоем коррозионно-стойкого осушителя. Это продлевает срок службы алюминиевой основы и увеличивает ее структурную целостность.
Такая обработка резко отличается от конструкции большинства других роторных рекуператоров полной утилизации энергии, в которых поверхность алюминиевой основы окисляется для формирования необработанного осушителя, в результате чего изделие подвержено дальнейшему окислению, а его структурная целостность уменьшается.
Модульные секции наполнителя с системой алюминиевых опорных спиц
Система опор для наполнителя изготовлена из штампованного алюминия. Это создает прочный скелет конструкции, необходимый для сопротивления силам, действующим при вращении ротора, совершающего 10 000 000 оборотов в год (в случае непрерывной эксплуатации).
Использование алюминия позволяет значительно снизить вес ротора по сравнению со стальной опорной системой. Результатом этого является более равномерно сбалансированный ротор, что уменьшает износ приводной системы и подшипников.
Малые допуски конструкции штампованной опорной системы для наполнителя позволяют использовать максимально плоскую уплотнительную поверхность. Это вносит значительный вклад в целостность всей уплотнительной системы.
Необслуживаемый привод и система управления
Быстро реагирующая и не требующая техобслуживания приводная система входит в состав каждого роторного рекуператора. Стандартная приводная система для модулей EXCLU-SIEVE представляет собой ременный привод переменного тока с постоянной или переменной скоростью.
Не изнашиваемые штампованные лабиринтные уплотнения
В модуле EXCLU-SIEVE используется четверное лабиринтное уплотнение, разработанное для обеспечения максимальной эффективности при параметрах давления, ожидаемых в данной системе. Поскольку уплотнения не имеют контакта с вращающейся поверхностью, их срок службы не ограничен. Все уплотнения можно без труда отрегулировать на месте установки.
Эта эффективная система уплотнений повышает производительность и практически исключает перенос загрязнений из потока вытяжного воздуха в поток приточного воздуха.
Конструкция корпуса из стальных труб
Чтобы предотвратить отклонение ротора рекуператора под действием высокого крутящего момента, создаваемого давлением воздуха, на поверхность ротора, используется рама из стальных труб. Отклонение корпуса нежелательно, так как оно увеличивает зазор между уплотнениями и поверхностью ротора, создавая избыточную утечку воздуха.
Встроенная система замены подшипников
Подшипники, установленные в модулях EXCLU-SIEVE, обеспечивают длительный срок службы при минимальном техобслуживании. Наружные опорные подшипники предусматривают простую замену в случае, если возникнет такая необходимость. Ротор остается в корпусе, при этом не требуется извлекать ни ротор, ни наполнитель.
Дополнительный договор об увеличенном периоде обслуживания
Модули EXCLU-SIEVE разработаны для длительной и надежной эксплуатации. В качестве подтверждения нашей приверженности качеству для роторных рекуператоров EXCLU-SIEVE предлагается дополнительный договор об увеличенном периоде обслуживания, распространяющийся на любые непредвиденные механические дефекты или ухудшение производительности. Период действия договора может достигать пяти лет.
Приемущества
Технология SEMCO EXCLU-SIEVE® предлагает ряд преимуществ:
- Сертификация производительности роторного рекуператора независимой лабораторией.
- Равная передача скрытой и явной тепловой энергии.
- Максимальная производительность для соответствующего размера оборудования.
- Практическое исключение перекрестного загрязнения (менее 0,04% при сертификации независимой лабораторией).
- Сектор очистки с возможностью регулировки на месте установки.
- Независимая сертификация соответствия ротора требованиям NFPA 90A по распространению огня и задымлению по методике испытаний на огнестойкость ASTM E84.
- Надежная работа.
- Низкая потребность в техобслуживании.
- Низкие эксплуатационные затраты.
- Длительный срок службы.
- Возможна установка в таких местах, где стационарные рекуператоры неприменимы.
Различие в роторных рекуператорах.
Усовершенствованная система EXCLU-SIEVE® представляет собой модульную систему полной рекуперации энергии целиком изготовленную из алюминия. Эта система специально разработана для замены существующих неэффективных или бездействующих роторных теплообменников.
При проектировании ранних моделей роторных теплообменников возникали конструктивные проблемы. В некоторых из них использовались сетки, которые быстро засорялись и сокращали воздушный поток в системе. В других применялась бумага, которая расширялась при высокой влажности, в результате возникали механические повреждения, а также терялись адсорбционные свойства поверхности. Это же происходило и с первыми алюминиевыми теплоносителями. Многие устройства были изготовлены из асбеста, который, в настоящее время доказано, считается вредным для здоровья. Все подобные теплообменники подлежат замене.
К счастью, существуют мощные экономические стимулы для модернизации таких систем. Даже при эксплуатации в умеренных климатических условиях модернизированная система EXCLU-SIEVE может обеспечить экономию электроэнергии на сумму не менее 1 $ на каждый стандартный кубический фут (0,145 м³) потребляемого внешнего воздуха. В обычной начальной школе на 1000 учащихся модернизированная система EXCLU-SIEVE может обеспечить экономию на сумму 20 000 $ при постоянном соблюдении требований стандарта ASHRAE Standard 62 "Вентиляция и допустимое качество воздуха в зданиях".
Собственные разработки компании SEMCO и опыт работы с другими системами роторных теплообменников обеспечивают бесперебойную работу и простоту эксплуатации производимых изделий. Наши установки разработаны для длительной и надежной эксплуатации. В качестве подтверждения нашей приверженности качеству для роторных рекуператоров предлагается расширенный договор о техническом обслуживании, который распространяется на любые непредвиденные механические дефекты или ухудшение производительности.
Несмотря на высокое качество модернизированной системы EXCLU-SIEVE, каждая имеющаяся система роторных рекуператоров проходит тщательную оценку.
Образец спецификации
Роторные рекуператоры утилизации энергии должны быть стандартными модулями SEMCO серии TE3, включая следующие компоненты:
РОТОРНЫЙ МОДУЛЬ ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ — Наполнитель ротора должен быть изготовлен из алюминия с антикоррозионным покрытием. Все поверхности наполнителя должны быть покрыты стойким сплошным слоем адсорбента до формирования сотовой структуры, благодаря чему будет обеспечена полная обработка поверхности и адекватная способность к переносу скрытой энергии. Наполнитель должен иметь класс распространения пламени менее 25 и класс задымления менее 50 при оценке в соответствии со стандартом ASTM E84. Лицевые поверхности ротора полной утилизации энергии должны быть уплотнены двухкомпонентным полимерным кислотостойким покрытием, ограничивающим окисление поверхности. Лицевое покрытие наполнителя также должно включать фирменную добавку на базе тефлона, которая при независимых испытаниях показала эффективность против накопления пыли и частиц дыма, и в случае необходимости облегчает процесс очистки. Вся лицевая поверхность рекуперативного наполнителя ротора должна быть обработана составом Avron46 и должна обеспечивать эффективное антимикробное действие, подтвержденное данными независимых испытаний. Любое используемое антимикробное средство, в соответствии с законом, должно иметь регистрацию EPA для применения в вентиляционных системах. Все осушающие поверхности в передающем наполнителе должны также иметь бактериостатические свойства, подтвержденные независимыми испытаниями.
Осушитель должен быть неорганического типа, специально разработанный для селективной адсорбции водяного пара. В осушителе должен использоваться молекулярный фильтр 3A с сертификатом производителя, подтверждающим, что распределение внутренних диаметров пор препятствует адсорбции материалов, диаметр которых превышает критический диаметр молекулы воды (2,8 ангстрема).
Должна быть произведена сертификация квалифицированной независимой организацией для подтверждения производительности утилизации явной и скрытой энергии. Сертификация должна быть выполнена в соответствии с требованиями ASHRAE 84-78P, а результаты представлены в соответствии со стандартами ARI 1060.
Независимое испытание ротора авторитетной испытательной лабораторией должно подтвердить, что используемый осушающий материал не переносит загрязнений воздуха, обычно накапливающихся в помещениях. Отчеты о перекрестном загрязнении и производительности должны быть предоставлены для инженерного анализа по письменному запросу.
СЕКТОР ОЧИСТКИ - Модуль должен быть оборудован сектором очистки с возможностью регулировки на месте установки, спроектированным для того, чтобы сократить перекрестное загрязнение до 0,04% от концентрации в потоке вытяжного воздуха при эксплуатации в надлежащих условиях.
УПЛОТНЕНИЯ РОТОРА - Ротор должен быть оснащен только лабиринтными уплотнениями, не имеющими контакта с вращающимися поверхностями лицевой стороны ротора. Эти сложные уплотнения должны иметь четыре лабиринтные ступени, чтобы обеспечивать оптимальную эффективность.
ОПОРНАЯ СИСТЕМА РОТОРА - Наполнитель ротора имеет сегментированную конструкцию, позволяющую монтировать на месте установки или заменить одну секцию, не используя доступ сбоку. Наполнитель жестко удерживается на месте спицевой конструкцией из штампованного алюминия.
КОРПУС РОТОРА - Корпус ротора должен представлять собой конструктивную раму, ограничивающую отклонение ротора в результате потери воздушного давления так, чтобы оно не превышало 0,8 мм. Корпус сделан из оцинкованной стали для предотвращения коррозии. Ротор установлен на два опорных подшипника, техобслуживание и замена которых возможны без извлечения ротора из корпуса или наполнителя из системы спиц.
ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ - При использовании преобразователя системы кондиционирования воздуха возможно управление переменной скоростью. Преобразователь должен быть полностью запрограммирован для ручной регулировки скорости на передней панели преобразователя. Приводная система должна позволять диапазон регулирования 80:1 (от 20 об/мин до 1/4 об/мин). Система управления должна включать следующие четыре линеаризованных термисторных датчика:
- Пропорциональный контроллер температуры, установленный в потоке приточного воздуха.
- Дифференциальные датчики переключения летнего/зимнего режима, установленные в потоках наружного и обратного воздуха.
- Датчик защиты от замораживания, расположенный в потоке вытяжного воздуха.
- Цифровые значения температуры записываются этими датчиками, а на панели управления отображаются контрольные заданные значения.
МОДУЛЬ ЦИФРОВОГО ДИСПЛЕЯ РАБОЧИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ - На панели управления отображаются цифровые значения, подтверждающие производительность роторного рекуператора: показания температуры, зарегистрированные этими датчиками, и контрольные заданные значения.
ГАРАНТИЯ - Производитель модуля гарантирует Покупателю на период восемнадцать месяцев с даты отправки отсутствие дефектов материала и производства по всем материальным аспектам поставленных Покупателю товаров при условии их использования надлежащим нормативным способом. Если в течение восемнадцати месяцев со дня отправки компанией будет выявлен дефект описанного выше характера, производитель устройства, при условии надлежащего уведомления об этом в течение гарантийного периода и признанного производителем подтверждения, что хранение, монтаж, эксплуатация и техобслуживание устройства осуществлялись надлежащим образом и в соответствии со стандартной промышленной практикой, обязуется устранить такое несоответствие, по своему выбору либо отремонтировав дефектную деталь или детали, либо предоставив на заводе производителя отремонтированную или запасную деталь.