Клучни технички елементи кои влијаат на енергетската ефикасност

Разбирање на обновувањето на енергијата во ротационите разменувачи на топлина - Клучни технички елементи кои влијаат на енергетската ефикасност

Системите за обновување на топлина може да се поделат во две категории врз основа на термичките параметри на системот: Системи за обновување на енергија и конверзија од отпадна топлина со високи термички параметри (над 70^oВ) и системи за обновување на енергија и конверзија од отпадна топлина со ниски термички параметри (под 70^oВ).

Системи за обновување на топлина и конверзија на енергија над 70^oC се користат во технолошките процеси кои се одвиваат во енергетската, прехранбената, хемиската и другите процесни индустрии каде што се ослободуваат големи количини отпадна топлина.Оваа отпадна топлина со високи термички параметри може да се искористи за подобрување на енергетската и економската ефикасност на претпријатијата со директно загревање на воздухот во системите за вентилација или со зголемување на технолошките процеси кои бараат повисоки температури (на пр. изворот на топлина за топлинските пумпи што се користат за пастеризација во прехранбената индустрија, или за производство на електрична енергија во органските системи Ранкин Циклус или Калина Циклус).Отпадната топлина со такви покачени термички параметри може да се користи и за процеси на ладење и климатизација (на пр. претворање на топлинска енергија во разладена вода со помош на чилери за апсорпција или адсорпција).

Системи за обновување на топлина и конверзија на енергија под 70^oC најчесто се користат за греење во станбени згради (на пр. подно греење со употреба на топлински пумпи) или комерцијални згради (на пр. во единици за управување со воздух (AHU) за загревање „свеж“ или „надворешен“ воздух со враќање на топлината од „искористените или „издувен“ воздух).Оваа статија ќе се фокусира на апликации за комерцијални згради.

Системите за обновување на топлина во единиците за ракување со воздух се засноваат на два системи кои, во зависност од видот на решението усвоено во дизајнот на единицата, трошат електрична енергија (активни системи) или не (пасивни системи).Активните системи за обновување на топлина во единиците за ракување со воздух вклучуваат, на пример, системи базирани на ротациони разменувачи на топлина или реверзибилни топлински пумпи.Пасивните системи за обновување на топлина вклучуваат вкрстени и шестоаголни разменувачи на топлина.Карактеристично за враќање на топлината во системите за вентилација е тоа што топлината се обновува при мали температурни разлики помеѓу протокот на воздух со повисока температура и протокот на воздух со пониска температура, при што воздухот со повисока температура ретко надминува 30^oC (во комерцијалните згради, обновувањето на топлината се одвива дури и при пониски температури на воздухот).

Најчесто, обновувањето на топлината во единиците за вентилација и климатизација се врши со помош на ротациони или вкрстени (хексагонални) разменувачи на топлина, поретко со употреба на топлински пумпи.Ротациони разменувачи на топлина се користат во AHU каде што е дозволена размена на маса помеѓу влезниот и излезниот воздух во AHU (ова обично се јавни згради).Вкрстен проток и хексагонални разменувачи на топлина се користат во единиците за ракување со воздух каде што не може да се дозволи размена на маса помеѓу свеж и искористен воздух (на пр. болници).Реверзибилни топлински пумпи се користат кога е потребен воздух за снабдување со висока температура за цели на греење.

Биланс на маса и енергија во разменувачи на топлина што се користат во единиците за ракување со воздух

При пресметување на перформансите на ротациониот разменувач на топлина за враќање на топлината во единиците за ракување со воздух, покрај енергетскиот биланс, потребен е и соодветен биланс на маса.Следниве се равенки за рамнотежа на енергија и маса за услови на проток во стабилна состојба со следнава претпоставка.Периодичните промени на параметрите што произлегуваат од ротационото движење на разменувачот се просечно просечно измерени во севкупниот биланс на енергија и влага - односно, периодичните локални промени во температурата и влажноста на површината на ротирачкото тркало се незначителни и затоа се испуштени во пресметките.

а) Маса, концентрација и енергетски биланс за ротациони разменувачи на топлина: