Elemente tehnice cheie care afectează eficiența energetică

Înțelegerea recuperării energiei în schimbătoarele de căldură rotative - Elemente tehnice cheie care afectează eficiența energetică

Sistemele de recuperare a căldurii pot fi împărțite în două categorii în funcție de parametrii termici ai sistemului: Sisteme de recuperare a energiei și conversie din căldura reziduală cu parametri termici mari (peste 70^oC) și sisteme de recuperare și conversie a energiei din căldura reziduală cu parametri termici scăzuti (sub 70^oC).

Sisteme de recuperare a căldurii și conversie a energiei peste 70^oC sunt utilizate în procesele tehnologice care au loc în industria energetică, alimentară, chimică și în alte industrii bazate pe proces, unde sunt eliberate cantități mari de căldură reziduală.Această căldură reziduală cu parametri termici înalți poate fi utilizată pentru îmbunătățirea eficienței energetice și economice a întreprinderilor prin încălzirea directă a aerului în sistemele de ventilație sau prin creșterea proceselor tehnologice care necesită temperaturi mai ridicate (de exemplu, sursa de căldură pentru pompele de căldură utilizate pentru pasteurizare în industria alimentară, sau pentru producerea de energie electrică în sistemele organice ale Ciclului Rankine sau Ciclului Kalina).Căldura reziduală cu astfel de parametri termici ridicati poate fi utilizată și pentru procesele de refrigerare și de climatizare (de exemplu, conversia energiei termice în apă răcită folosind răcitoare cu absorbție sau adsorbție).

Sisteme de recuperare a căldurii și conversie a energiei sub 70^oC sunt cel mai adesea utilizate în scopuri de încălzire în clădiri rezidențiale (de exemplu, încălzire prin pardoseală cu ajutorul pompelor de căldură) sau clădiri comerciale (de exemplu, în unități de tratare a aerului (AHU) pentru încălzirea aerului „proaspăt” sau „exterior” prin recuperarea căldurii din „utilizat”. ” sau aer „eșapat”).Acest articol se va concentra pe aplicațiile pentru clădiri comerciale.

Sistemele de recuperare a căldurii din unitățile de tratare a aerului se bazează pe două sisteme care, în funcție de tipul de soluție adoptat în proiectarea unității, consumă energie electrică (sisteme active) sau nu (sisteme pasive).Sistemele active de recuperare a căldurii din unitățile de tratare a aerului includ, de exemplu, sisteme bazate pe schimbătoare de căldură rotative sau pompe de căldură reversibile.Sistemele pasive de recuperare a căldurii includ schimbătoare de căldură încrucișate și hexagonale.Caracteristica pentru recuperarea căldurii în sistemele de ventilație este că căldura este recuperată la diferențe mici de temperatură între fluxul de aer cu temperatură mai mare și fluxul de aer cu temperatură mai joasă, aerul cu temperatură mai ridicată depășind rar 30^oC (în clădirile comerciale, recuperarea căldurii are loc chiar și la temperaturi mai scăzute ale aerului).

Cel mai adesea, recuperarea căldurii în unitățile de ventilație și aer condiționat se realizează folosind schimbătoare de căldură rotative sau cu flux transversal (hexagonale), mai rar folosind pompe de căldură.Schimbătoarele de căldură rotative sunt utilizate în UTA unde este permis schimbul de masă între aerul de intrare și de evacuare în UTA (acestea sunt de obicei clădiri publice).Schimbătoarele de căldură cu flux încrucișat și hexagonale sunt utilizate în unitățile de tratare a aerului unde nu este permis schimbul de masă între aerul proaspăt și cel uzat (de exemplu, spitale).Pompele de căldură reversibile sunt utilizate atunci când aerul de alimentare cu temperatură ridicată este necesar pentru încălzire.

Bilanțul de masă și energie în schimbătoarele de căldură utilizate în unitățile de tratare a aerului

Atunci când se calculează performanța schimbătorului de căldură rotativ pentru recuperarea căldurii în unitățile de tratare a aerului, pe lângă bilanțul energetic, este necesar un echilibru de masă adecvat.Următoarele sunt ecuații de echilibru energetic și de masă pentru condițiile de curgere în regim de echilibru, cu următoarea ipoteză.Modificările periodice ale parametrilor care rezultă din mișcarea de rotație a schimbătorului sunt mediate în balanța totală de energie și umiditate - adică modificările locale periodice ale temperaturii și umidității de pe suprafața roții rotative sunt nesemnificative și, prin urmare, sunt omise în calcule.

a) Bilanțul de masă, concentrație și energie pentru schimbătoarele de căldură rotative: