Elements tècnics clau que afecten l'eficiència energètica

Comprensió de la recuperació d'energia en intercanviadors de calor rotatius- Elements tècnics clau que afecten l'eficiència energètica

Els sistemes de recuperació de calor es poden dividir en dues categories en funció dels paràmetres tèrmics del sistema: Sistemes de recuperació d'energia i conversió de calor residual amb paràmetres tèrmics elevats (superiors a 70).^oC) i sistemes de valorització i conversió d'energia a partir de calor residual amb paràmetres tèrmics baixos (per sota de 70^oC).

Sistemes de recuperació de calor i conversió d'energia per sobre de 70^oC s'utilitzen en processos tecnològics que tenen lloc a les indústries energètiques, alimentàries, químiques i altres basades en processos on s'alliberen grans quantitats de calor residual.Aquesta calor residual amb paràmetres tèrmics elevats es pot utilitzar per millorar l'eficiència energètica i econòmica de les empreses escalfant directament l'aire en els sistemes de ventilació o augmentant els processos tecnològics que requereixen temperatures més altes (per exemple, la font de calor de les bombes de calor utilitzades per a la pasteurització a la indústria alimentària, o per a la producció d'electricitat en els sistemes orgànics del cicle Rankine o del cicle Kalina).La calor residual amb paràmetres tèrmics tan elevats també es pot utilitzar per a processos de refrigeració i aire condicionat (per exemple, per convertir l'energia tèrmica en aigua refrigerada mitjançant refrigeradors d'absorció o adsorció).

Sistemes de recuperació de calor i conversió d'energia per sota de 70^oC s'utilitzen amb més freqüència per a la calefacció en edificis residencials (per exemple, calefacció per terra radiant amb l'ús de bombes de calor) o edificis comercials (per exemple, en unitats de tractament d'aire (AHU) per escalfar aire "fres" o "exterior" recuperant la calor de "utilitzat". ” o aire “d'escapament”).Aquest article es centrarà en les aplicacions d'edificis comercials.

Els sistemes de recuperació de calor a les unitats de tractament d'aire es basen en dos sistemes que, segons el tipus de solució adoptada en el disseny de la unitat, consumeixen electricitat (sistemes actius) o no (sistemes passius).Els sistemes actius de recuperació de calor a les unitats de tractament d'aire inclouen, per exemple, sistemes basats en intercanviadors de calor rotatius o bombes de calor reversibles.Els sistemes passius de recuperació de calor inclouen intercanviadors de calor creuats i hexagonals.La característica de la recuperació de calor en sistemes de ventilació és que la calor es recupera a petites diferències de temperatura entre el corrent d'aire de temperatura més alta i el corrent d'aire de temperatura més baixa, amb l'aire de temperatura més alta rarament supera els 30.^oC (en edificis comercials, la recuperació de calor es produeix fins i tot a temperatures de l'aire més baixes).

Molt sovint, la recuperació de calor a les unitats de ventilació i aire condicionat es realitza mitjançant intercanviadors de calor rotatius o de flux creuat (hexagonals), amb menys freqüència amb bombes de calor.Els intercanviadors de calor rotatius s'utilitzen a les UTA ​​on es permet l'intercanvi de massa entre l'aire d'entrada i sortida a la UTA (normalment són edificis públics).Els intercanviadors de calor de flux creuat i hexagonals s'utilitzen en unitats de tractament d'aire on no es pot permetre l'intercanvi de massa entre aire fresc i aire usat (per exemple, hospitals).Les bombes de calor reversibles s'utilitzen quan es requereix aire de subministrament d'alta temperatura per a la calefacció.

Balanç de massa i energia en intercanviadors de calor utilitzats en unitats de tractament d'aire

Quan es calcula el rendiment de l'intercanviador de calor rotatiu per a la recuperació de calor a les unitats de tractament d'aire, a més del balanç energètic, es requereix un balanç de massa adequat.A continuació es mostren equacions de balanç d'energia i massa per a condicions de flux en estat estacionari amb el següent supòsit.Els canvis periòdics de paràmetres resultants del moviment de rotació de l'intercanviador es fan una mitjana en el balanç global d'energia i humitat, és a dir, els canvis locals periòdics de temperatura i humitat a la superfície de la roda giratòria són insignificants i, per tant, s'ometen en els càlculs.

a) Balanç de massa, concentració i energia per a intercanviadors de calor rotatius: