Pöördsoojusvahetite energia taaskasutuse mõistmine

Peamised tehnilised elemendid, mis mõjutavad energiatõhusust

Pöördsoojusvahetite energia taaskasutuse mõistmine – peamised tehnilised elemendid, mis mõjutavad energiatõhusust

Soojustagastussüsteemid saab süsteemi termiliste parameetrite põhjal jagada kahte kategooriasse: kõrgete termiliste parameetritega (üle 70 °F) süsteemid energia taaskasutamiseks ja jäätmesoojuse muundamiseks^oC) ja madalate termiliste parameetritega (alla 70 °C) jäätmesoojuse energia taaskasutamise ja muundamise süsteemid^oC).

Soojuse taaskasutus- ja energia muundamise süsteemid üle 70^oSüsinikku kasutatakse tehnoloogilistes protsessides, mis toimuvad energeetika-, toidu-, keemia- ja muudes protsessipõhistes tööstusharudes, kus eraldub suures koguses jääksoojust. Seda kõrgete termiliste parameetritega jääksoojust saab kasutada ettevõtete energia- ja majandusliku efektiivsuse parandamiseks, soojendades otse õhku ventilatsioonisüsteemides või täiendades kõrgemaid temperatuure nõudvaid tehnoloogilisi protsesse (nt soojusallikas soojuspumpadele, mida kasutatakse toiduainetööstuses pastöriseerimiseks või elektri tootmiseks orgaanilistes Rankine'i tsükli või Kalina tsükli süsteemides). Selliste kõrgete termiliste parameetritega jääksoojust saab kasutada ka jahutus- ja kliimaseadmetes (nt soojusenergia muundamine jahutatud veeks absorptsioon- või adsorptsioonjahutite abil).

Soojuse taaskasutus- ja energia muundamise süsteemid temperatuuril alla 70^oC-d kasutatakse kõige sagedamini kütmiseks elamutes (nt põrandaküte soojuspumpade abil) või ärihoonetes (nt õhukäitlusseadmetes (AHU) „värske“ või „välisõhu“ soojendamiseks, taaskasutades soojust „kasutatud“ või „väljatõmbe“ õhust). See artikkel keskendub ärihoonete rakendustele.

Ventilatsiooniseadmete soojustagastussüsteemid põhinevad kahel süsteemil, mis olenevalt seadme konstruktsioonis kasutatud lahendusest tarbivad elektrit (aktiivsüsteemid) või ei tarbi elektrit (passiivsüsteemid). Ventilatsiooniseadmete aktiivsete soojustagastussüsteemide hulka kuuluvad näiteks pöörleva soojusvaheti või pööratava soojuspumba baasil töötavad süsteemid. Passiivsete soojustagastussüsteemide hulka kuuluvad rist- ja kuusnurksed soojusvahetajad. Ventilatsioonisüsteemide soojustagastuse iseloomulik tunnus on see, et soojust taaskasutatakse väikeste temperatuurierinevuste korral kõrgema temperatuuriga õhuvoolu ja madalama temperatuuriga õhuvoolu vahel, kusjuures kõrgema temperatuuriga õhk ületab harva 30^oC (ärihoonetes toimub soojuse taaskasutus isegi madalama õhutemperatuuri korral).

Kõige sagedamini toimub ventilatsiooni- ja kliimaseadmetes soojuse taaskasutus pöörleva või ristvoolu (kuusnurkse) soojusvahetite abil, harvemini soojuspumpade abil. Pöördsoojusvaheteid kasutatakse õhukäitlusseadmetes, kus on lubatud massivahetus õhukäitlusseadme sisse- ja väljavooluõhu vahel (need on tavaliselt avalikud hooned). Ristvoolu- ja kuusnurkseid soojusvaheteid kasutatakse õhukäitlusseadmetes, kus värske ja kasutatud õhu vahelist massivahetust ei saa lubada (nt haiglad). Pööratavaid soojuspumpasid kasutatakse siis, kui kütmiseks on vaja kõrge temperatuuriga sissepuhkeõhku.

Massi ja energia tasakaal õhukäitlusseadmetes kasutatavates soojusvahetites

Ventilatsiooniseadmete soojustagastuseks mõeldud pöörleva soojusvaheti jõudluse arvutamisel on lisaks energiabilansile vaja ka sobivat massibilanssi. Järgnevalt on esitatud energia- ja massibilansi võrrandid püsivoolutingimuste jaoks järgmise eeldusega. Vaheti pöörlemisliikumisest tulenevad perioodilised parameetrite muutused keskmistatakse üldises energia- ja niiskusbilansis – see tähendab, et pöörleva ratta pinnal toimuvad perioodilised lokaalsed temperatuuri ja niiskuse muutused on ebaolulised ja seetõttu arvutustest välja jäetud.

a) Pöördsoojusvahetite mass, kontsentratsioon ja energiabilanss: