عناصر فنی کلیدی که بر بهره وری انرژی تأثیر می گذارد

درک بازیابی انرژی در مبدل های حرارتی دوار - عناصر فنی کلیدی که بر بهره وری انرژی تأثیر می گذارد

سیستم های بازیافت حرارت را می توان بر اساس پارامترهای حرارتی سیستم به دو دسته تقسیم کرد: سیستم های بازیافت انرژی و تبدیل گرمای اتلاف با پارامترهای حرارتی بالا (بالای 70)^oج) و سیستم های بازیافت انرژی و تبدیل گرمای اتلاف با پارامترهای حرارتی پایین (زیر 70)^oج).

سیستم های بازیابی حرارت و تبدیل انرژی بالای 70^oC در فرآیندهای تکنولوژیکی که در صنایع انرژی، مواد غذایی، شیمیایی و سایر صنایع مبتنی بر فرآیند که در آن مقادیر زیادی گرمای اتلاف آزاد می‌شود، استفاده می‌شود.این گرمای اتلاف با پارامترهای حرارتی بالا می‌تواند برای بهبود انرژی و کارایی اقتصادی شرکت‌ها با گرم کردن مستقیم هوا در سیستم‌های تهویه یا با افزایش فرآیندهای تکنولوژیکی که نیاز به دماهای بالاتر دارند (مثلا منبع گرما برای پمپ‌های حرارتی مورد استفاده برای پاستوریزه کردن در صنایع غذایی، یا برای تولید الکتریسیته در چرخه آلی رانکین یا چرخه کالینا).گرمای زباله با چنین پارامترهای حرارتی بالا می‌تواند برای فرآیندهای تبرید و تهویه مطبوع نیز استفاده شود (مثلاً تبدیل انرژی حرارتی به آب سرد با استفاده از چیلرهای جذبی یا جذبی).

سیستم های بازیابی حرارت و تبدیل انرژی زیر 70^oC اغلب برای مقاصد گرمایش در ساختمان‌های مسکونی (مانند گرمایش از کف با استفاده از پمپ‌های حرارتی) یا ساختمان‌های تجاری (مثلاً در واحدهای انتقال هوا (AHU) برای گرم کردن هوای «تازه» یا «خارج» با بازیابی گرما از «استفاده شده» استفاده می‌شود. "یا هوای "اگزوز").این مقاله بر روی کاربردهای ساختمان تجاری تمرکز خواهد کرد.

سیستم های بازیابی گرما در واحدهای هواساز مبتنی بر دو سیستم هستند که بسته به نوع راه حل اتخاذ شده در طراحی واحد، برق مصرف می کنند (سیستم های فعال) یا خیر (سیستم های غیرفعال).سیستم‌های بازیابی گرمای فعال در واحدهای انتقال هوا شامل سیستم‌های مبتنی بر مبدل‌های حرارتی دوار یا پمپ‌های حرارتی برگشت‌پذیر هستند.سیستم های بازیابی حرارت غیرفعال شامل مبدل های حرارتی متقاطع و شش ضلعی می باشد.ویژگی بازیابی گرما در سیستم های تهویه این است که گرما در اختلافات دمایی کوچک بین جریان هوا با دمای بالاتر و جریان هوا با دمای پایین تر بازیابی می شود، با دمای بالاتر هوا به ندرت از 30 بیشتر می شود.^oC (در ساختمان های تجاری، بازیابی گرما حتی در دمای پایین تر هوا انجام می شود).

اغلب بازیابی گرما در واحدهای تهویه و تهویه مطبوع با استفاده از مبدل های حرارتی چرخشی یا جریان متقاطع (شش ضلعی) انجام می شود و کمتر با استفاده از پمپ های حرارتی انجام می شود.مبدل های حرارتی دوار در AHU ها استفاده می شود که تبادل جرم بین هوای ورودی و خروجی در AHU مجاز است (اینها معمولاً ساختمان های عمومی هستند).مبدل های حرارتی جریان متقاطع و شش ضلعی در واحدهای انتقال هوا استفاده می شود که در آن تبادل جرم بین هوای تازه و استفاده شده مجاز نیست (به عنوان مثال بیمارستان ها).پمپ‌های حرارتی برگشت‌پذیر زمانی استفاده می‌شوند که هوای تامین دمای بالا برای اهداف گرمایش مورد نیاز باشد.

موازنه جرم و انرژی در مبدل های حرارتی مورد استفاده در واحدهای انتقال هوا

هنگام محاسبه عملکرد مبدل حرارتی دوار برای بازیابی حرارت در واحدهای جابجایی هوا، علاوه بر تعادل انرژی، تعادل جرم مناسب نیز مورد نیاز است.معادلات انرژی و موازنه جرم برای شرایط جریان در حالت پایدار با فرض زیر است.تغییرات پارامترهای دوره ای ناشی از حرکت چرخشی مبدل در تعادل کلی انرژی و رطوبت به طور میانگین محاسبه می شود - یعنی تغییرات محلی دوره ای دما و رطوبت در سطح چرخ دوار ناچیز است و بنابراین در محاسبات حذف می شود.

الف) جرم، غلظت و تعادل انرژی برای مبدل های حرارتی دوار: