Pagrindiniai techniniai elementai, turintys įtakos energijos vartojimo efektyvumui

Energijos atgavimas rotaciniuose šilumokaičiuose – pagrindiniai techniniai elementai, turintys įtakos energijos vartojimo efektyvumui

Šilumos atgavimo sistemas galima suskirstyti į dvi kategorijas pagal sistemos šiluminius parametrus: Sistemos, skirtos energijos atgavimui ir konvertavimui iš panaudotos šilumos, turinčios aukštus šiluminius parametrus (virš 70).^oC) ir energijos atgavimo bei konvertavimo iš panaudotos šilumos sistemos su žemais šiluminiais parametrais (žemiau 70^oC).

Šilumos atgavimo ir energijos konvertavimo sistemos virš 70^oC yra naudojami technologiniuose procesuose, kurie vyksta energetikos, maisto, chemijos ir kitose procesų pramonės šakose, kur išsiskiria dideli atliekinės šilumos kiekiai.Ši aukštų šiluminių parametrų atliekinė šiluma gali būti panaudota įmonių energetiniam ir ekonominiam efektyvumui gerinti, tiesiogiai šildant orą vėdinimo sistemose arba padidinant aukštesnės temperatūros reikalaujančius technologinius procesus (pvz., šilumos šaltinio šilumos siurbliams, naudojamiems pasterizavimui maisto pramonėje, arba elektros gamybai organinėse Rankine Cycle arba Kalina Cycle sistemose).Atliekinė šiluma su tokiais padidintais šiluminiais parametrais taip pat gali būti naudojama šaldymo ir oro kondicionavimo procesams (pvz., paverčiant šiluminę energiją į atšaldytą vandenį naudojant absorbcinius arba adsorbcinius aušintuvus).

Šilumos atgavimo ir energijos konvertavimo sistemos, mažesnės nei 70^oC dažniausiai naudojami šildymui gyvenamuosiuose pastatuose (pvz., grindų šildymas naudojant šilumos siurblius) arba komerciniuose pastatuose (pvz., vėdinimo įrenginiuose (AHU), skirtuose „šviežiam“ arba „lauko“ orui šildyti, atgaunant šilumą iš „naudoto“ “ arba „ištraukiamasis“ oras).Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama komerciniams pastatams.

Vėdinimo įrenginių šilumos atgavimo sistemos yra pagrįstos dviem sistemomis, kurios, priklausomai nuo įrenginio projekte priimto sprendimo tipo, vartoja elektros energiją (aktyvios sistemos) arba ne (pasyvios sistemos).Aktyvios šilumos atgavimo sistemos vėdinimo įrenginiuose apima, pavyzdžiui, sistemas, pagrįstas rotaciniais šilumokaičiais arba reversiniais šilumos siurbliais.Pasyviosios šilumos atgavimo sistemos apima kryžminius ir šešiakampius šilumokaičius.Šilumos atgavimui vėdinimo sistemose būdinga tai, kad šiluma atgaunama esant nedideliems temperatūrų skirtumams tarp aukštesnės temperatūros oro srauto ir žemesnės temperatūros oro srauto, o aukštesnės temperatūros oro srautas retai viršija 30 laipsnių.^oC (komerciniuose pastatuose šilumos atgavimas vyksta net esant žemesnei oro temperatūrai).

Dažniausiai šilumos atgavimas vėdinimo ir kondicionavimo įrenginiuose atliekamas naudojant rotacinius arba skersinio srauto (šešiakampius) šilumokaičius, rečiau šilumos siurblius.Rotaciniai šilumokaičiai naudojami oro apdorojimo įrenginiuose, kur leidžiama masių mainai tarp įeinančio ir išleidžiamo oro į AHU (paprastai tai yra viešieji pastatai).Kryžminiai ir šešiakampiai šilumokaičiai naudojami vėdinimo įrenginiuose, kuriuose negalima leisti masių mainų tarp šviežio ir panaudoto oro (pvz., ligoninėse).Reversiniai šilumos siurbliai naudojami, kai šildymui reikalingas aukštos temperatūros tiekiamas oras.

Masės ir energijos balansas vėdinimo įrenginiuose naudojamuose šilumokaičiuose

Skaičiuojant rotacinio šilumokaičio našumą vėdinimo įrenginių šilumos atgavimui, be energijos balanso, būtinas ir atitinkamas masės balansas.Toliau pateikiamos energijos ir masės balanso lygtys pastovaus srauto sąlygoms su tokia prielaida.Periodiniai parametrų pokyčiai, atsirandantys dėl šilumokaičio sukimosi judėjimo, yra apskaičiuojami bendrame energijos ir drėgmės balanse – tai yra, periodiniai vietiniai temperatūros ir drėgmės pokyčiai besisukančio rato paviršiuje yra nereikšmingi, todėl skaičiavimuose neįtraukiami.

a) Rotacinių šilumokaičių masė, koncentracija ir energijos balansas: