Belangrijkste technische elementen die van invloed zijn op de energie-efficiëntie

Inzicht in energieterugwinning in roterende warmtewisselaars - Belangrijkste technische elementen die de energie-efficiëntie beïnvloeden

Warmteterugwinningssystemen kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën op basis van de thermische parameters van het systeem: Systemen voor energieterugwinning en conversie van afvalwarmte met hoge thermische parameters (meer dan 70^oC) en systemen voor energieterugwinning en -conversie uit afvalwarmte met lage thermische parameters (minder dan 70^oC).

Warmteterugwinning en energieconversiesystemen boven de 70^oC worden gebruikt in technologische processen die plaatsvinden in de energie-, voedsel-, chemische en andere procesgebaseerde industrieën waar grote hoeveelheden afvalwarmte vrijkomen.Deze afvalwarmte met hoge thermische parameters kan worden gebruikt om de energie- en economische efficiëntie van ondernemingen te verbeteren door lucht rechtstreeks te verwarmen in ventilatiesystemen of door technologische processen te verbeteren die hogere temperaturen vereisen (bijv. de warmtebron voor warmtepompen die worden gebruikt voor pasteurisatie in de voedingsindustrie, of voor de productie van elektriciteit in de organische Rankine Cycle- of Kalina Cycle-systemen).Afvalwarmte met dergelijke verhoogde thermische parameters kan ook worden gebruikt voor koel- en airconditioningprocessen (bijv. het omzetten van thermische energie in gekoeld water met behulp van absorptie- of adsorptiekoelmachines).

Warmteterugwinning en energieconversiesystemen onder de 70^oC worden het vaakst gebruikt voor verwarmingsdoeleinden in woongebouwen (bijv. vloerverwarming met behulp van warmtepompen) of commerciële gebouwen (bijv. in luchtbehandelingskasten (LBK) voor het verwarmen van "verse" of "buitenlucht" door warmte terug te winnen uit "gebruikte" " of "afvoer" lucht).Dit artikel zal zich richten op commerciële bouwtoepassingen.

Warmteterugwinningssystemen in luchtbehandelingsunits zijn gebaseerd op twee systemen die, afhankelijk van het type oplossing dat is gekozen in het ontwerp van de unit, elektriciteit verbruiken (actieve systemen) of niet (passieve systemen).Actieve warmteterugwinningssystemen in luchtbehandelingskasten zijn bijvoorbeeld systemen op basis van roterende warmtewisselaars of omkeerbare warmtepompen.Passieve warmteterugwinningssystemen omvatten kruis- en zeshoekige warmtewisselaars.Kenmerkend voor warmteterugwinning in ventilatiesystemen is dat warmte wordt teruggewonnen bij kleine temperatuurverschillen tussen de hogere temperatuur luchtstroom en de lagere temperatuur luchtstroom, waarbij de hogere temperatuur lucht zelden groter is dan 30°C.^oC (in commerciële gebouwen vindt warmteterugwinning plaats, zelfs bij lagere luchttemperaturen).

Meestal wordt warmteterugwinning in ventilatie- en airconditioningunits uitgevoerd met behulp van roterende of kruisstroom (zeshoekige) warmtewisselaars, minder vaak met behulp van warmtepompen.Roterende warmtewisselaars worden gebruikt in LBK's waar massa-uitwisseling tussen inlaat- en uitlaatlucht in de LBK is toegestaan ​​(dit zijn meestal openbare gebouwen).Dwarsstroom- en hexagonale warmtewisselaars worden gebruikt in luchtbehandelingskasten waar massa-uitwisseling tussen verse en gebruikte lucht niet is toegestaan ​​(bijv. ziekenhuizen).Omkeerbare warmtepompen worden gebruikt wanneer toevoerlucht met een hoge temperatuur nodig is voor verwarmingsdoeleinden.

Massa- en energiebalans in warmtewisselaars die worden gebruikt in luchtbehandelingskasten

Bij het berekenen van de prestaties van roterende warmtewisselaars voor warmteterugwinning in luchtbehandelingsunits is naast de energiebalans ook een geschikte massabalans vereist.Hieronder volgen energie- en massabalansvergelijkingen voor stationaire stromingsomstandigheden met de volgende aanname.Periodieke parameterveranderingen als gevolg van de roterende beweging van de wisselaar worden gemiddeld in de totale energie- en vochtbalans - dat wil zeggen, periodieke lokale veranderingen in temperatuur en vochtigheid op het oppervlak van het roterende wiel zijn onbeduidend en worden daarom weggelaten in de berekeningen.

a) Massa-, concentratie- en energiebalans voor roterende warmtewisselaars: