Forståelse af energigenvinding i roterende varmevekslere

Vigtige tekniske elementer, der påvirker energieffektiviteten

Forståelse af energigenvinding i roterende varmevekslere - Nøgletekniske elementer, der påvirker energieffektiviteten

Varmegenvindingssystemer kan opdeles i to kategorier baseret på systemets termiske parametre: Systemer til energigenvinding og omdannelse fra spildvarme med høje termiske parametre (over 70^oC) og systemer til energiudvinding og -omdannelse fra spildvarme med lave termiske parametre (under 70^oC).

Varmegenvindings- og energikonverteringssystemer over 70^oC anvendes i teknologiske processer, der finder sted inden for energi-, fødevare-, kemisk og andre procesbaserede industrier, hvor store mængder spildvarme frigives. Denne spildvarme med høje termiske parametre kan bruges til at forbedre virksomheders energi- og økonomiske effektivitet ved direkte at opvarme luft i ventilationssystemer eller ved at supplere teknologiske processer, der kræver højere temperaturer (f.eks. varmekilden til varmepumper, der anvendes til pasteurisering i fødevareindustrien, eller til produktion af elektricitet i de organiske Rankine Cycle- eller Kalina Cycle-systemer). Spildvarme med sådanne forhøjede termiske parametre kan også bruges til køle- og klimaanlægsprocesser (f.eks. omdannelse af termisk energi til koldt vand ved hjælp af absorptions- eller adsorptionskølere).

Varmegenvindings- og energikonverteringssystemer under 70^oC bruges oftest til opvarmning i boligbygninger (f.eks. gulvvarme med brug af varmepumper) eller erhvervsbygninger (f.eks. i luftbehandlingsaggregater (AHU) til opvarmning af "frisk" eller "udeluft" ved at genvinde varme fra "brugt" eller "udstødningsluft"). Denne artikel vil fokusere på erhvervsbygninger.

Varmegenvindingssystemer i ventilationsaggregater er baseret på to systemer, der, afhængigt af den valgte løsning i aggregatets design, forbruger elektricitet (aktive systemer) eller ej (passive systemer). Aktive varmegenvindingssystemer i ventilationsaggregater omfatter f.eks. systemer baseret på roterende varmevekslere eller reversible varmepumper. Passive varmegenvindingssystemer omfatter kryds- og sekskantede varmevekslere. Karakteristisk for varmegenvinding i ventilationssystemer er, at varmen genvindes ved små temperaturforskelle mellem luftstrømmen med højere temperatur og luftstrømmen med lavere temperatur, hvor luften med højere temperatur sjældent overstiger 30^oC (i erhvervsbygninger finder varmegenvinding sted selv ved lavere lufttemperaturer).

Oftest udføres varmegenvinding i ventilations- og klimaanlæg ved hjælp af roterende eller krydsstrøms- (sekskantede) varmevekslere, sjældnere ved hjælp af varmepumper. Roterende varmevekslere anvendes i aggregater, hvor masseudveksling mellem indløbs- og udløbsluft i aggregatet er tilladt (dette er normalt offentlige bygninger). Krydsstrøms- og sekskantede varmevekslere anvendes i luftbehandlingsenheder, hvor masseudveksling mellem frisk og brugt luft ikke er tilladt (f.eks. hospitaler). Reversible varmepumper anvendes, når der kræves højtemperaturindblæsningsluft til opvarmningsformål.

Masse- og energibalance i varmevekslere anvendt i luftbehandlingsenheder

Ved beregning af roterende varmevekslers ydeevne til varmegenvinding i ventilationsaggregater kræves der ud over energibalancen også en passende massebalance. Følgende er energi- og massebalanceligninger for stationære strømningsforhold med følgende antagelse. Periodiske parameterændringer som følge af vekslerens rotationsbevægelse er gennemsnittet i den samlede energi- og fugtbalance - det vil sige, at periodiske lokale ændringer i temperatur og fugtighed på overfladen af ​​det roterende hjul er ubetydelige og derfor udeladt i beregningerne.

a) Masse-, koncentrations- og energibalance for roterende varmevekslere: