Peamised tehnilised elemendid, mis mõjutavad energiatõhusust

Pöörlevate soojusvahetite energia taaskasutamise mõistmine – peamised tehnilised elemendid, mis mõjutavad energiatõhusust

Soojustagastusega süsteemid võib süsteemi termiliste parameetrite alusel jagada kahte kategooriasse: Süsteemid energia taaskasutamiseks ja heitsoojusest muundamiseks kõrgete termiliste parameetritega (üle 70^oC) ja madalate termiliste parameetritega (alla 70) süsteemid energia taaskasutamiseks ja heitsoojusest muundamiseks^oC).

Soojustagastusega ja energia muundamise süsteemid üle 70^oC kasutatakse tehnoloogilistes protsessides, mis toimuvad energeetika-, toiduaine-, keemia- ja muudes protsessipõhistes tööstusharudes, kus eraldub suures koguses heitsoojust.Seda kõrgete termiliste parameetritega heitsoojust saab kasutada ettevõtete energia- ja majandusefektiivsuse parandamiseks ventilatsioonisüsteemides otse õhu soojendamise või kõrgemat temperatuuri nõudvate tehnoloogiliste protsesside suurendamise kaudu (nt toiduainetööstuses pastöriseerimiseks kasutatavate soojuspumpade soojusallikas, või elektri tootmiseks orgaanilistes Rankine Cycle või Kalina Cycle süsteemides).Selliste kõrgendatud termiliste parameetritega heitsoojust saab kasutada ka jahutus- ja konditsioneerimisprotsessides (nt soojusenergia muundamine jahutatud veeks, kasutades absorptsioon- või adsorptsioonjahuteid).

Soojustagastusega ja energia muundamise süsteemid alla 70^oC kasutatakse kõige sagedamini kütmiseks elamutes (nt põrandaküte soojuspumpade abil) või ärihoonetes (nt õhukäitlusseadmetes (AHU) "värske" või "välisõhu" soojendamiseks, võttes soojuse tagasi "kasutatud" ” või „väljatõmbeõhk”).See artikkel keskendub ärihoonete rakendustele.

Soojustagastusega süsteemid ventilatsiooniseadmetes põhinevad kahel süsteemil, mis sõltuvalt seadme konstruktsioonis kasutusele võetud lahenduse tüübist tarbivad elektrit (aktiivsüsteemid) või mitte (passiivsüsteemid).Õhukäitlusseadmete aktiivsed soojustagastusega süsteemid hõlmavad näiteks süsteeme, mis põhinevad pöörlevatel soojusvahetitel või pööratavatel soojuspumpadel.Passiivsete soojustagastusega süsteemide hulka kuuluvad rist- ja kuusnurksed soojusvahetid.Ventilatsioonisüsteemide soojustagastusele on iseloomulik, et soojust taastatakse väikeste temperatuuride erinevuste korral kõrgema temperatuuriga õhuvoolu ja madalama temperatuuriga õhuvoolu vahel, kusjuures kõrgema temperatuuriga õhk ületab harva 30 kraadi.^oC (ärihoonetes toimub soojustagastus ka madalamal õhutemperatuuril).

Kõige sagedamini toimub soojustagastus ventilatsiooni- ja kliimaseadmetes pöörlevate või ristvooluga (kuusnurksete) soojusvahetitega, harvem soojuspumpadega.Pöörlevad soojusvahetid on kasutusel AHU-des, kus on lubatud massivahetus AHU sisse- ja väljalaskeõhu vahel (need on tavaliselt avalikud hooned).Ristvoolu- ja kuusnurkseid soojusvahetiid kasutatakse ventilatsiooniseadmetes, kus värske ja kasutatud õhu massivahetust ei saa lubada (nt haiglad).Pööratavaid soojuspumpasid kasutatakse siis, kui kütteks on vaja kõrge temperatuuriga sissepuhkeõhku.

Massi- ja energiabilanss õhukäitlusseadmetes kasutatavates soojusvahetites

Pöörleva soojusvaheti jõudluse arvutamisel soojuse taaskasutamiseks ventilatsiooniseadmetes on lisaks energiabilansile vajalik ka asjakohane massibilanss.Järgmised on energia- ja massitasakaalu võrrandid püsiseisundi voolutingimuste jaoks järgmise eeldusega.Perioodilised parameetrite muutused, mis tulenevad soojusvaheti pöörlevast liikumisest, keskmistatakse üldises energia- ja niiskustasakaalus – see tähendab, et perioodilised lokaalsed temperatuuri ja niiskuse muutused pöörleva ratta pinnal on ebaolulised ja jäetakse seega arvutustes välja.

a) Pöörlevate soojusvahetite mass, kontsentratsioon ja energiabilanss: