Основни технически елементи, които влияят на енергийната ефективност

Разбиране на възстановяването на енергията в ротационни топлообменници - ключови технически елементи, които влияят на енергийната ефективност

Системите за оползотворяване на топлина могат да бъдат разделени на две категории въз основа на топлинните параметри на системата: Системи за оползотворяване на енергия и преобразуване от отпадна топлина с високи топлинни параметри (над 70^oВ) и системи за възстановяване и преобразуване на енергия от отпадна топлина с ниски топлинни параметри (под 70^o° С).

Системи за възстановяване на топлина и преобразуване на енергия над 70^oC се използват в технологични процеси, протичащи в енергийната, хранително-вкусовата, химическата и други базирани на процеси индустрии, където се отделят големи количества отпадна топлина.Тази отпадна топлина с високи топлинни параметри може да се използва за подобряване на енергийната и икономическата ефективност на предприятията чрез директно нагряване на въздуха във вентилационни системи или чрез разширяване на технологични процеси, изискващи по-високи температури (напр. източник на топлина за термопомпи, използвани за пастьоризация в хранително-вкусовата промишленост, или за производство на електроенергия в системите с органичен цикъл на Ранкин или цикъл на Калина).Отпадната топлина с такива повишени топлинни параметри може също да се използва за процеси на охлаждане и климатизация (напр. преобразуване на топлинна енергия в охладена вода с помощта на абсорбционни или адсорбционни охладители).

Системи за възстановяване на топлина и преобразуване на енергия под 70^oC най-често се използват за отопление в жилищни сгради (напр. подово отопление с използване на термопомпи) или търговски сгради (напр. във въздухообработващи агрегати (AHU) за отопление на „свеж“ или „външен“ въздух чрез възстановяване на топлината от „използван ” или „отработен” въздух).Тази статия ще се съсредоточи върху приложенията в търговските сгради.

Системите за рекуперация на топлина във климатичните камери се основават на две системи, които в зависимост от вида на решението, прието в конструкцията на уреда, консумират или не консумират електроенергия (активни системи) (пасивни системи).Системите за активно оползотворяване на топлина във климатичните камери включват например системи, базирани на ротационни топлообменници или реверсивни термопомпи.Системите за пасивно възстановяване на топлина включват кръстосани и шестоъгълни топлообменници.Характерно за рекуперацията на топлина във вентилационните системи е, че топлината се рекуперира при малки температурни разлики между въздушния поток с по-висока температура и въздушния поток с по-ниска температура, като въздухът с по-висока температура рядко надвишава 30°С.^oC (в търговски сгради възстановяването на топлината се извършва дори при по-ниски температури на въздуха).

Най-често рекуперацията на топлината във вентилационни и климатични инсталации се осъществява чрез ротационни или кръстосани (хексагонални) топлообменници, по-рядко чрез термопомпи.Ротационните топлообменници се използват в AHU, където е разрешен масов обмен между входящия и изходящия въздух в AHU (обикновено това са обществени сгради).Топлообменници с кръстосан поток и шестоъгълни топлообменници се използват във климатични камери, където не може да се допусне обмен на маса между пресен и използван въздух (напр. болници).Реверсивните термопомпи се използват, когато за целите на отоплението е необходим подаващ въздух с висока температура.

Масов и енергиен баланс в топлообменници, използвани във климатични камери

При изчисляване на производителността на ротационния топлообменник за възстановяване на топлината във въздухообработващи агрегати, в допълнение към енергийния баланс, е необходим и подходящ масов баланс.По-долу са дадени уравнения за енергиен и масов баланс за условия на постоянен поток със следното допускане.Периодичните промени в параметрите, произтичащи от въртеливото движение на топлообменника, се осредняват в общия енергиен и влажен баланс — т.е. периодичните локални промени в температурата и влажността на повърхността на въртящото се колело са незначителни и поради това се пропускат в изчисленията.

а) Маса, концентрация и енергиен баланс за ротационни топлообменници: