Ключові технічні елементи, що впливають на енергоефективність

Розуміння рекуперації енергії в ротаційних теплообмінниках - Ключові технічні елементи, які впливають на енергоефективність

Системи рекуперації тепла можна розділити на дві категорії на основі теплових параметрів системи: Системи рекуперації енергії та перетворення відпрацьованого тепла з високими тепловими параметрами (вище 70^oC) і системи рекуперації та перетворення енергії з відпрацьованого тепла з низькими тепловими параметрами (нижче 70^oC).

Системи рекуперації тепла та перетворення енергії вище 70^oC використовуються в технологічних процесах, що відбуваються в енергетичній, харчовій, хімічній та інших галузях промисловості, де виділяється велика кількість відпрацьованого тепла.Це відпрацьоване тепло з високими тепловими параметрами може бути використане для підвищення енергетичної та економічної ефективності підприємств шляхом прямого нагріву повітря у вентиляційних системах або шляхом посилення технологічних процесів, що вимагають більш високих температур (наприклад, джерело тепла для теплових насосів, що використовуються для пастеризації в харчовій промисловості, або для виробництва електроенергії в системах органічного циклу Ренкіна або циклу Каліни).Відпрацьоване тепло з такими підвищеними тепловими параметрами також може використовуватися для процесів охолодження та кондиціонування повітря (наприклад, для перетворення теплової енергії в охолоджену воду за допомогою абсорбційних або адсорбційних чилерів).

Системи рекуперації тепла та перетворення енергії нижче 70^oC найчастіше використовуються для опалення в житлових будинках (наприклад, підігрів підлоги з використанням теплових насосів) або комерційних будівлях (наприклад, в установках обробки повітря (AHU) для нагріву «свіжого» або «зовнішнього» повітря шляхом рекуперації тепла з «використаного» » або «витяжне» повітря).У цій статті мова піде про комерційне будівництво.

Системи рекуперації тепла в вентиляційних установках базуються на двох системах, які залежно від типу рішення, прийнятого в конструкції установки, споживають або не споживають електроенергію (активні системи) (пасивні системи).Системи активної рекуперації тепла в вентиляційних установках включають, наприклад, системи на основі ротаційних теплообмінників або реверсивних теплових насосів.Системи пасивної рекуперації тепла включають перехресні та шестикутні теплообмінники.Характерним для рекуперації тепла у вентиляційних системах є те, що тепло рекуперується при невеликій різниці температур між потоком повітря з вищою температурою та потоком повітря з нижчою температурою, при цьому повітря з вищою температурою рідко перевищує 30°С.^oC (в комерційних будівлях рекуперація тепла відбувається навіть при більш низькій температурі повітря).

Найчастіше рекуперація тепла в установках вентиляції та кондиціонування повітря здійснюється за допомогою роторних або перехресно-поточних (гексагональних) теплообмінників, рідше за допомогою теплових насосів.Ротаційні теплообмінники використовуються в AHU, де допускається масообмін між припливним і вихідним повітрям в AHU (зазвичай це громадські будівлі).Теплообмінники з перехресним потоком і шестикутні теплообмінники використовуються в вентиляційних установках, де неможливий масообмін між свіжим і використаним повітрям (наприклад, лікарні).Реверсивні теплові насоси використовуються, коли для опалення потрібна висока температура припливного повітря.

Масовий та енергетичний баланс в теплообмінних апаратах припливно-витяжних установок

При розрахунку продуктивності роторного теплообмінника для рекуперації тепла в вентиляційних установках, крім енергетичного балансу, необхідний відповідний баланс мас.Нижче наведено рівняння балансу енергії та маси для умов стаціонарного потоку з наступним припущенням.Періодичні зміни параметрів, що виникають внаслідок обертального руху теплообмінника, усереднюються в загальному балансі енергії та вологи, тобто періодичні локальні зміни температури та вологості на поверхні обертового колеса є незначними і тому в розрахунках не беруться до уваги.

а) Баланс маси, концентрації та енергії для ротаційних теплообмінників: