Elementos técnicos clave que afectan á eficiencia enerxética

Comprensión da recuperación de enerxía en intercambiadores de calor rotativos- Elementos técnicos clave que afectan á eficiencia enerxética

Os sistemas de recuperación de calor pódense dividir en dúas categorías en función dos parámetros térmicos do sistema: Sistemas de recuperación de enerxía e conversión de calor residual con altos parámetros térmicos (superiores a 70).^oC) e sistemas de valorización e conversión de enerxía a partir de calor residual con baixos parámetros térmicos (inferiores a 70^oC).

Sistemas de recuperación de calor e conversión de enerxía por riba de 70^oC empréganse en procesos tecnolóxicos que teñen lugar nas industrias enerxéticas, alimentarias, químicas e outras baseadas en procesos onde se liberan grandes cantidades de calor residual.Esta calor residual con altos parámetros térmicos pódese utilizar para mellorar a eficiencia enerxética e económica das empresas quentando directamente o aire nos sistemas de ventilación ou aumentando os procesos tecnolóxicos que requiren temperaturas máis altas (por exemplo, a fonte de calor das bombas de calor utilizadas para a pasteurización na industria alimentaria, ou para a produción de electricidade nos sistemas orgánicos de ciclo Rankine ou Ciclo Kalina).A calor residual con parámetros térmicos tan elevados tamén se pode utilizar para procesos de refrixeración e aire acondicionado (por exemplo, para converter a enerxía térmica en auga arrefriada mediante refrixeradores de absorción ou adsorción).

Sistemas de recuperación de calor e conversión de enerxía por debaixo de 70^oC úsanse con maior frecuencia para calefacción en edificios residenciais (por exemplo, calefacción por chan radiante mediante bombas de calor) ou edificios comerciais (por exemplo, en unidades de tratamento de aire (AHU) para quentar aire "fresco" ou "exterior" recuperando a calor de "usado". ” ou aire “de escape”).Este artigo centrarase nas aplicacións de edificios comerciais.

Os sistemas de recuperación de calor nas unidades de tratamento de aire baséanse en dous sistemas que, segundo o tipo de solución adoptada no deseño da unidade, consumen electricidade (sistemas activos) ou non (sistemas pasivos).Os sistemas de recuperación activa de calor nas unidades de tratamento de aire inclúen, por exemplo, sistemas baseados en intercambiadores de calor rotativos ou bombas de calor reversibles.Os sistemas de recuperación de calor pasiva inclúen intercambiadores de calor cruzados e hexagonais.A característica da recuperación de calor nos sistemas de ventilación é que a calor se recupera a pequenas diferenzas de temperatura entre a corrente de aire de temperatura máis alta e a corrente de aire de temperatura máis baixa, sendo o aire de maior temperatura raramente superior a 30.^oC (nos edificios comerciais, a recuperación de calor ten lugar incluso a temperaturas máis baixas do aire).

Na maioría das veces, a recuperación de calor nas unidades de ventilación e aire acondicionado realízase mediante intercambiadores de calor rotativos ou de fluxo cruzado (hexagonais), con menos frecuencia mediante bombas de calor.Os intercambiadores de calor rotativos utilízanse nas UTA ​​onde se permite o intercambio de masa entre o aire de entrada e saída na UTA (normalmente son edificios públicos).Os intercambiadores de calor de fluxo cruzado e hexagonais utilízanse en unidades de tratamento de aire onde non se permite o intercambio de masa entre o aire fresco e o usado (por exemplo, hospitais).As bombas de calor reversibles utilízanse cando se necesita aire de subministración de alta temperatura para quentar.

Balance de masa e enerxía nos intercambiadores de calor utilizados nas unidades de tratamento de aire

Ao calcular o rendemento do intercambiador de calor rotativo para a recuperación de calor nas unidades de tratamento de aire, ademais do balance enerxético, é necesario un balance de masa adecuado.As seguintes son ecuacións de balance de enerxía e masa para condicións de fluxo en estado estacionario coa seguinte suposición.Os cambios periódicos dos parámetros resultantes do movemento de rotación do intercambiador prométense no balance xeral de enerxía e humidade, é dicir, os cambios locais periódicos de temperatura e humidade na superficie da roda xiratoria son insignificantes e, polo tanto, omítense nos cálculos.

a) Balance de masa, concentración e enerxía para intercambiadores de calor rotativos: