Galvenie tehniskie elementi, kas ietekmē energoefektivitāti

Izpratne par enerģijas atgūšanu rotējošajos siltummaiņos – galvenie tehniskie elementi, kas ietekmē energoefektivitāti

Siltuma atgūšanas sistēmas var iedalīt divās kategorijās, pamatojoties uz sistēmas termiskajiem parametriem: Sistēmas enerģijas reģenerācijai un pārveidošanai no siltuma pārpalikuma ar augstiem termiskajiem parametriem (virs 70^oC) un sistēmas enerģijas atgūšanai un pārveidošanai no siltuma pārpalikuma ar zemiem termiskajiem parametriem (zem 70^oC).

Siltuma atgūšanas un enerģijas pārveidošanas sistēmas virs 70^oC izmanto tehnoloģiskajos procesos, kas notiek enerģētikas, pārtikas, ķīmijas un citās uz procesiem balstītās nozarēs, kur izdalās liels daudzums siltuma pārpalikuma.Šo siltuma pārpalikumu ar augstiem termiskajiem parametriem var izmantot uzņēmumu energoefektivitātes un ekonomiskās efektivitātes uzlabošanai, tieši sildot gaisu ventilācijas sistēmās vai pastiprinot tehnoloģiskos procesus, kuriem nepieciešama augstāka temperatūra (piemēram, siltuma avots siltumsūkņiem, ko izmanto pasterizācijai pārtikas rūpniecībā, vai elektroenerģijas ražošanai organiskajās Rankine Cycle vai Kalina Cycle sistēmās).Atkritumu siltumu ar šādiem paaugstinātiem termiskajiem parametriem var izmantot arī saldēšanas un gaisa kondicionēšanas procesos (piemēram, pārvēršot siltumenerģiju atdzesētā ūdenī, izmantojot absorbcijas vai adsorbcijas dzesētājus).

Siltuma atgūšanas un enerģijas pārveidošanas sistēmas zem 70^oC visbiežāk izmanto apkurei dzīvojamās ēkās (piemēram, apsildāmās grīdas, izmantojot siltumsūkņus) vai komerciālās ēkās (piemēram, gaisa apstrādes iekārtās (AHU) "svaiga" vai "āra" gaisa sildīšanai, atgūstot siltumu no "izlietotā" ” vai “izplūdes” gaiss).Šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta komerciālo ēku lietojumiem.

Siltuma rekuperācijas sistēmas gaisa apstrādes iekārtās ir balstītas uz divām sistēmām, kas atkarībā no iekārtas konstrukcijā pieņemtā risinājuma veida patērē elektroenerģiju (aktīvās sistēmas) vai nepatērē (pasīvās sistēmas).Aktīvās siltuma atgūšanas sistēmas gaisa apstrādes iekārtās ietver, piemēram, sistēmas, kuru pamatā ir rotējošie siltummaiņi vai reversīvie siltumsūkņi.Pasīvās siltuma atgūšanas sistēmas ietver šķērseniskus un sešstūrainus siltummaiņus.Siltuma atgūšanai ventilācijas sistēmās raksturīgs tas, ka siltums tiek reģenerēts pie nelielām temperatūras atšķirībām starp augstākas temperatūras gaisa plūsmu un zemākas temperatūras gaisa plūsmu, augstākas temperatūras gaisam reti pārsniedzot 30^oC (komerciālajās ēkās siltuma atgūšana notiek pat pie zemākas gaisa temperatūras).

Visbiežāk siltuma atgūšana ventilācijas un kondicionēšanas iekārtās tiek veikta, izmantojot rotācijas vai šķērsplūsmas (sešstūra) siltummaiņus, retāk izmantojot siltumsūkņus.Rotācijas siltummaiņi tiek izmantoti gaisa apstrādes iekārtās, kur ir atļauta masas apmaiņa starp ieplūdes un izplūdes gaisu gaisa apstrādes iekārtā (tās parasti ir publiskas ēkas).Šķērsplūsmas un sešstūra siltummaiņus izmanto gaisa apstrādes iekārtās, kur nav pieļaujama masas apmaiņa starp svaigu un lietotu gaisu (piemēram, slimnīcās).Reversie siltumsūkņi tiek izmantoti, ja apkures vajadzībām ir nepieciešams augstas temperatūras pieplūdes gaiss.

Masas un enerģijas bilance siltummaiņos, ko izmanto gaisa apstrādes iekārtās

Aprēķinot rotējošā siltummaiņa veiktspēju siltuma atgūšanai gaisa apstrādes iekārtās, papildus enerģijas bilancei ir nepieciešams atbilstošs masas bilance.Tālāk ir sniegti enerģijas un masas bilances vienādojumi līdzsvara stāvokļa plūsmas apstākļiem ar šādu pieņēmumu.Periodiskās parametru izmaiņas, kas rodas siltummaiņa rotācijas kustības rezultātā, tiek aprēķinātas vidējā enerģijas un mitruma bilancē – tas ir, periodiskas lokālās temperatūras un mitruma izmaiņas uz rotējošā riteņa virsmas ir nenozīmīgas un tādējādi aprēķinos tiek izlaistas.

a) Rotācijas siltummaiņu masa, koncentrācija un enerģijas bilance: