Кључни технички елементи који утичу на енергетску ефикасност

Разумевање Рекуперација енергије у ротационим измењивачима топлоте – Кључни технички елементи који утичу на енергетску ефикасност

Системи за рекуперацију топлоте се могу поделити у две категорије на основу термичких параметара система: Системи за поврат енергије и конверзију отпадне топлоте са високим термичким параметрима (изнад 70^oЦ) и системи за поврат енергије и конверзију из отпадне топлоте са ниским топлотним параметрима (испод 70^oЦ).

Системи за поврат топлоте и конверзију енергије изнад 70^oЦ се користе у технолошким процесима који се одвијају у енергетској, прехрамбеној, хемијској и другим процесним индустријама где се ослобађају велике количине отпадне топлоте.Ова отпадна топлота са високим термичким параметрима може се користити за побољшање енергетске и економске ефикасности предузећа директним загревањем ваздуха у вентилационим системима или повећањем технолошких процеса који захтевају више температуре (нпр. извор топлоте за топлотне пумпе које се користе за пастеризацију у прехрамбеној индустрији, или за производњу електричне енергије у системима органског Ранкиновог циклуса или Калина циклуса).Отпадна топлота са тако повишеним термичким параметрима може се користити и за процесе хлађења и климатизације (нпр. претварање топлотне енергије у расхлађену воду коришћењем апсорпционих или адсорпционих расхладних уређаја).

Системи за поврат топлоте и конверзију енергије испод 70^oЦ се најчешће користе за потребе грејања у стамбеним зградама (нпр. подно грејање уз коришћење топлотних пумпи) или пословним зградама (нпр. у клима коморама (АХУ) за грејање „свежег” или „спољног” ваздуха рекуперацијом топлоте из „искоришћеног” ” или „издувни” ваздух).Овај чланак ће се фокусирати на апликације комерцијалних зграда.

Системи рекуперације топлоте у клима коморама базирају се на два система који, у зависности од врсте решења усвојеног у пројекту блока, троше електричну енергију (активни системи) или не (пасивни системи).Системи за активно рекуперацију топлоте у јединицама за обраду ваздуха укључују, на пример, системе засноване на ротационим измењивачима топлоте или реверзибилним топлотним пумпама.Системи пасивне рекуперације топлоте укључују унакрсне и хексагоналне измењиваче топлоте.Карактеристика рекуперације топлоте у вентилационим системима је да се топлота поврати при малим температурним разликама између струјања ваздуха са вишим температурама и струјања ваздуха са нижом температуром, при чему ваздух више температуре ретко прелази 30°Ц.^oЦ (у пословним зградама поврат топлоте се одвија и при нижим температурама ваздуха).

Најчешће се рекуперација топлоте у јединицама за вентилацију и климатизацију врши помоћу ротационих или попречних (шестоугаоних) измењивача топлоте, ређе коришћењем топлотних пумпи.Ротациони измењивачи топлоте се користе у климатизованим коморама где је дозвољена размена масе између улазног и излазног ваздуха у АХУ (обично су то јавне зграде).Унакрсни и хексагонални измењивачи топлоте се користе у јединицама за обраду ваздуха где се не може дозволити размена масе између свежег и искоришћеног ваздуха (нпр. болнице).Реверзибилне топлотне пумпе се користе када је за грејање потребан доводни ваздух високе температуре.

Биланс масе и енергије у измењивачима топлоте који се користе у клима уређајима

Приликом израчунавања перформанси ротационог измењивача топлоте за рекуперацију топлоте у клима коморама, поред енергетског биланса, потребан је и одговарајући баланс масе.Следе једначине равнотеже енергије и масе за стабилне услове струјања са следећом претпоставком.Периодичне промене параметара које произилазе из ротационог кретања измењивача се усредсређују у укупном балансу енергије и влаге — то јест, периодичне локалне промене температуре и влажности на површини ротирајућег точка су безначајне и стога се изостављају у прорачунима.

а) Баланс масе, концентрације и енергије за ротационе измењиваче топлоте: