Разбирање на обновувањето на енергијата кај ротационите разменувачи на топлина

Клучни технички елементи што влијаат на енергетската ефикасност

Разбирање на обновувањето на енергијата кај ротационите разменувачи на топлина - Клучни технички елементи што 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^oC) и системи за обновување и конверзија на енергија 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 што се одвиваат во енергетската, прехранбената, хемиската и другите процесно базирани индустрии каде што се ослободуваат големи количини на отпадна топлина. Оваа отпадна топлина со високи термички параметри може да се користи за подобрување на енергетската и економската ефикасност на претпријатијата со директно загревање на воздухот во вентилациските системи или со зголемување на технолошките процеси што бараат повисоки температури (на пр. изворот на топлина за топлински пумпи што се користат за пастеризација во прехранбената индустрија или за производство на електрична енергија во органските системи на Ранкиновиот циклус или Калинскиот 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 ладна вода со употреба на апсорпциони или адсорпциони ладилници).

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 клима уреди (AHU) за загревање на „свеж“ или „надворешен“ воздух со враќање на топлината од „искористениот“ или „издувниот“ воздух). Оваа статија ќе се фокусира на апликациите во комерцијални згради.

Системите за обновување на топлина во клима уредите се базираат на два система 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 клима уредите вклучуваат, на пример, системи базирани на ротациони разменувачи на топлина или реверзибилни топлински пумпи. Пасивните системи за обновување на топлина вклучуваат вкрстени и хексагонални разменувачи на топлина. Карактеристично за обновувањето на топлина во вентилациските системи 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°C.^oC (во комерцијални 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 употреба на ротациони или вкрстено-проточни (хексагонални) разменувачи на топлина, поретко со употреба на топлински пумпи. Ротационите разменувачи на топлина се користат во клима уредите каде што е дозволена размена на маса помеѓу влезниот и излезниот воздух во клима уредот (ова се обично јавни згради). Вкрстено-проточните и хексагоналните разменувачи на топлина се користат во клима уредите каде што не може да се дозволи размена на маса помеѓу свежиот и употребениот воздух (на пр. болници). Реверзибилните топлински пумпи се користат кога е потребен воздух за снабдување со висока температура за цели на греење.

Биланс на маса и енергија кај разменувачи на топлина што се користат во климатизираните единици

При пресметување на перформансите на ротациониот разменувач на топлина за обновување на топлина во клима уредите, покрај енергетскиот биланс, потребен е и соодветен биланс на маса. Следните се равенки за енергетски и масени биланси за услови на проток во стационарна состојба со следната претпоставка. Периодичните промени на параметрите што произлегуваат од ротационото движење на разменувачот се пресметуваат во просек во вкупниот биланс на енергија и влага - односно, периодичните локални промени на температурата и влажноста на површината на ротирачкото тркало се незначителни и затоа се изоставени во пресметките.

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