Nyckeltekniska element som påverkar energieffektiviteten

Förstå energiåtervinning i roterande värmeväxlare- Nyckeltekniska element som påverkar energieffektiviteten

Värmeåtervinningssystem kan delas in i två kategorier baserat på systemets termiska parametrar: System för energiåtervinning och omvandling från spillvärme med höga termiska parametrar (över 70^oC) och system för energiåtervinning och omvandling från spillvärme med låga termiska parametrar (under 70^oC).

Värmeåtervinning och energiomvandlingssystem över 70^oC används i tekniska processer som sker inom energi-, livsmedels-, kemi- och andra processbaserade industrier där stora mängder spillvärme frigörs.Denna spillvärme med höga termiska parametrar kan användas för att förbättra företagens energieffektivitet och ekonomiska effektivitet genom att direkt värma luft i ventilationssystem eller genom att förstärka tekniska processer som kräver högre temperaturer (t.ex. värmekällan för värmepumpar som används för pastörisering inom livsmedelsindustrin, eller för produktion av el i de organiska systemen Rankine Cycle eller Kalina Cycle).Spillvärme med sådana förhöjda termiska parametrar kan också användas för kyl- och luftkonditioneringsprocesser (t.ex. omvandling av termisk energi till kylt vatten med absorptions- eller adsorptionskylare).

Värmeåtervinning och energiomvandlingssystem under 70^oC används oftast för uppvärmningsändamål i bostadshus (t.ex. golvvärme med användning av värmepumpar) eller kommersiella byggnader (t.ex. i luftbehandlingsaggregat (AHU) för uppvärmning av "frisk" eller "uteluft" genom att återvinna värme från "använd" ” eller ”frånluft”).Denna artikel kommer att fokusera på kommersiella byggnadsapplikationer.

Värmeåtervinningssystem i luftbehandlingsaggregat bygger på två system som, beroende på vilken typ av lösning som används i aggregatets konstruktion, förbrukar el (aktiva system) eller inte (passiva system).Aktiva värmeåtervinningssystem i luftbehandlingsaggregat inkluderar till exempel system baserade på roterande värmeväxlare eller reversibla värmepumpar.Passiva värmeåtervinningssystem inkluderar tvär- och hexagonala värmeväxlare.Kännetecknande för värmeåtervinning i ventilationssystem är att värme återvinns vid små temperaturskillnader mellan den högre temperaturluftströmmen och den lägre temperaturluftströmmen, varvid den högre temperaturluften sällan överstiger 30^oC (i kommersiella byggnader sker värmeåtervinning även vid lägre lufttemperaturer).

Oftast utförs värmeåtervinning i ventilations- och luftkonditioneringsenheter med hjälp av roterande eller tvärflödes (hexagonala) värmeväxlare, mer sällan med värmepumpar.Roterande värmeväxlare används i AHU där massutbyte mellan in- och utgående luft i AHU är tillåtet (dessa är vanligtvis offentliga byggnader).Korsflödes- och hexagonala värmeväxlare används i luftbehandlingsaggregat där massutbyte mellan frisk och använd luft inte kan tillåtas (t.ex. sjukhus).Reversibla värmepumpar används när högtemperaturtilluft behövs för uppvärmningsändamål.

Mass- och energibalans i värmeväxlare som används i luftbehandlingsaggregat

Vid beräkning av roterande värmeväxlares prestanda för värmeåtervinning i luftbehandlingsaggregat krävs förutom energibalans en lämplig massbalans.Följande är energi- och massbalansekvationer för stabila flödesförhållanden med följande antagande.Periodiska parameterförändringar till följd av växlarens rotationsrörelse beräknas i medeltal i den totala energi- och fuktbalansen — det vill säga periodiska lokala förändringar i temperatur och luftfuktighet på ytan av det roterande hjulet är obetydliga och utelämnas därför i beräkningarna.

a) Massa, koncentration och energibalans för roterande värmeväxlare: