Tärkeimmät tekniset elementit, jotka vaikuttavat energiatehokkuuteen

Energian talteenoton ymmärtäminen pyörivissä lämmönvaihtimissa - Tärkeimmät tekniset elementit, jotka vaikuttavat energiatehokkuuteen

Lämmöntalteenottojärjestelmät voidaan jakaa kahteen luokkaan järjestelmän lämpöparametrien perusteella: Järjestelmät energian talteenottoon ja hukkalämmön muuntamiseen, joilla on korkeat lämpöparametrit (yli 70^oC) ja järjestelmät energian talteenottamiseksi ja hukkalämmön muuntamiseksi alhaisella lämpöparametrilla (alle 70^oC).

Lämmöntalteenotto- ja energianmuuntojärjestelmät yli 70^oC:tä käytetään teknologisissa prosesseissa, jotka tapahtuvat energia-, elintarvike-, kemian- ja muilla prosessipohjaisilla aloilla, joissa vapautuu suuria määriä hukkalämpöä.Tätä korkeita lämpöparametreja omaavaa hukkalämpöä voidaan käyttää parantamaan yritysten energiatehokkuutta ja taloudellista tehokkuutta lämmittämällä suoraan ilmaa ilmanvaihtojärjestelmissä tai lisäämällä korkeampia lämpötiloja vaativia teknisiä prosesseja (esim. elintarviketeollisuuden pastörointiin käytettävien lämpöpumppujen lämmönlähde, tai sähkön tuotantoon orgaanisissa Rankine Cycle- tai Kalina Cycle -järjestelmissä).Tällaisilla kohonneilla lämpöparametreilla varustettua hukkalämpöä voidaan käyttää myös jäähdytys- ja ilmastointiprosesseissa (esim. lämpöenergian muuntaminen jäähdytetyksi vedeksi käyttämällä absorptio- tai adsorptiojäähdyttimiä).

Lämmöntalteenotto- ja energianmuuntojärjestelmät alle 70^oC:tä käytetään useimmiten lämmitystarkoituksiin asuinrakennuksissa (esim. lattialämmitys lämpöpumppujen avulla) tai liikerakennuksissa (esim. ilmankäsittelykoneissa (AHU) "raikkaan" tai "ulkoilman" lämmittämiseen ottamalla talteen lämpöä "käytetystä" " tai "poistoilma").Tämä artikkeli keskittyy liikerakennussovelluksiin.

Ilmankäsittelykoneiden lämmöntalteenottojärjestelmät perustuvat kahteen järjestelmään, jotka yksikön suunnittelussa käytetystä ratkaisutyypistä riippuen kuluttavat sähköä (aktiiviset järjestelmät) tai eivät (passiiviset järjestelmät).Ilmankäsittelykoneiden aktiivisia lämmöntalteenottojärjestelmiä ovat esimerkiksi pyöriviin lämmönvaihtimiin tai käännettäviin lämpöpumppuihin perustuvat järjestelmät.Passiiviset lämmöntalteenottojärjestelmät sisältävät ristikkäisiä ja kuusikulmaisia ​​lämmönvaihtimia.Ilmanvaihtojärjestelmien lämmön talteenotolle on ominaista, että lämpö otetaan talteen pienissä lämpötilaeroissa korkeamman lämpötilan ilmavirran ja alhaisemman lämpötilan ilmavirran välillä, korkeamman lämpötilan ilman ollessa harvoin yli 30^oC (liikerakennuksissa lämmön talteenotto tapahtuu myös alhaisemmissa ilman lämpötiloissa).

Useimmiten ilmanvaihto- ja ilmastointilaitteiden lämmön talteenotto tapahtuu pyörivillä tai poikkivirtaus (kuusikulmainen) lämmönvaihtimilla, harvemmin lämpöpumppuilla.Pyöriviä lämmönvaihtimia käytetään ilmankäsittelykoneissa, joissa massanvaihto tulo- ja poistoilman välillä on sallittua (nämä ovat yleensä julkisia rakennuksia).Ristivirtaus- ja kuusikulmaisia ​​lämmönvaihtimia käytetään ilmankäsittelykoneissa, joissa massanvaihtoa tuoreen ja käytetyn ilman välillä ei voida sallia (esim. sairaalat).Käännettäviä lämpöpumppuja käytetään, kun lämmitykseen tarvitaan korkean lämpötilan tuloilmaa.

Ilmankäsittelykoneissa käytettävien lämmönvaihtimien massa- ja energiatase

Laskettaessa pyörivän lämmönvaihtimen suorituskykyä lämmön talteenottoon ilmankäsittelykoneissa tarvitaan energiatasapainon lisäksi asianmukainen massatase.Seuraavat ovat energia- ja massataseyhtälöt vakaan tilan virtausolosuhteille seuraavalla oletuksella.Vaihtimen pyörimisliikkeestä johtuvat jaksolliset parametrien muutokset lasketaan kokonaisenergia- ja kosteustasapainoon eli jaksolliset paikalliset lämpötilan ja kosteuden muutokset pyörivän pyörän pinnalla ovat merkityksettömiä ja jätetään siten pois laskelmissa.

a) Pyörivien lämmönvaihtimien massa, pitoisuus ja energiatase: