रोटरी हीट एक्सचेंजर्स में ऊर्जा पुनर्प्राप्ति को समझना

ऊर्जा दक्षता को प्रभावित करने वाले प्रमुख तकनीकी तत्व

रोटरी हीट एक्सचेंजर्स में ऊर्जा पुनर्प्राप्ति को समझना - ऊर्जा दक्षता को प्रभावित करने वाले प्रमुख तकनीकी तत्व

ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों को प्रणाली के तापीय मापदंडों के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: उच्च तापीय मापदंडों (70 से ऊपर) के साथ अपशिष्ट ऊष्मा से ऊर्जा पुनर्प्राप्ति और रूपांतरण के लिए प्रणालियाँ^oसी) और कम तापीय मापदंडों (70 डिग्री सेल्सियस से नीचे) के साथ अपशिष्ट ऊष्मा से ऊर्जा पुनर्प्राप्ति और रूपांतरण के लिए प्रणालियाँ^oसी)।

70 से ऊपर ताप पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियाँ^oC का उपयोग ऊर्जा, खाद्य, रसायन और अन्य प्रक्रिया-आधारित उद्योगों में होने वाली तकनीकी प्रक्रियाओं में किया जाता है जहाँ बड़ी मात्रा में अपशिष्ट ऊष्मा उत्सर्जित होती है। उच्च तापीय मापदंडों वाली इस अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग वेंटिलेशन प्रणालियों में हवा को सीधे गर्म करके या उच्च तापमान की आवश्यकता वाली तकनीकी प्रक्रियाओं (जैसे खाद्य उद्योग में पाश्चुरीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले ऊष्मा पंपों के लिए ऊष्मा स्रोत, या कार्बनिक रैंकिन चक्र या कलिना चक्र प्रणालियों में बिजली उत्पादन के लिए) को बढ़ाकर उद्यमों की ऊर्जा और आर्थिक दक्षता में सुधार के लिए किया जा सकता है। ऐसे उच्च तापीय मापदंडों वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग प्रशीतन और वातानुकूलन प्रक्रियाओं (जैसे अवशोषण या अधिशोषण चिलर का उपयोग करके तापीय ऊर्जा को ठंडे पानी में परिवर्तित करना) के लिए भी किया जा सकता है।

70 से नीचे ताप पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियाँ^oसी का इस्तेमाल अक्सर आवासीय भवनों (जैसे हीट पंप के इस्तेमाल से अंडरफ़्लोर हीटिंग) या व्यावसायिक भवनों (जैसे "इस्तेमाल की गई" या "निकास" हवा से गर्मी प्राप्त करके "ताज़ी" या "बाहरी" हवा को गर्म करने के लिए एयर हैंडलिंग यूनिट (एएचयू) में) में हीटिंग के लिए किया जाता है। यह लेख व्यावसायिक भवन अनुप्रयोगों पर केंद्रित होगा।

वायु संचालन इकाइयों में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियाँ दो प्रणालियों पर आधारित होती हैं, जो इकाई के डिज़ाइन में अपनाए गए समाधान के प्रकार के आधार पर, बिजली की खपत करती हैं (सक्रिय प्रणालियाँ) या नहीं (निष्क्रिय प्रणालियाँ)। वायु संचालन इकाइयों में सक्रिय ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों में, उदाहरण के लिए, रोटरी ताप विनिमायक या उत्क्रमणीय ताप पंप पर आधारित प्रणालियाँ शामिल हैं। निष्क्रिय ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों में अनुप्रस्थ और षट्कोणीय ताप विनिमायक शामिल हैं। संवातन प्रणालियों में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति की विशेषता यह है कि उच्च तापमान वाली वायु धारा और निम्न तापमान वाली वायु धारा के बीच छोटे तापमान अंतर पर ऊष्मा पुनर्प्राप्त होती है, जहाँ उच्च तापमान वाली वायु शायद ही कभी 30°C से अधिक होती है।^oसी (वाणिज्यिक भवनों में, कम वायु तापमान पर भी ऊष्मा पुनर्प्राप्ति होती है)।

वेंटिलेशन और एयर-कंडीशनिंग इकाइयों में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रायः रोटरी या क्रॉस-फ्लो (षट्कोणीय) ताप विनिमायकों का उपयोग करके की जाती है, और कम ही हीट पंपों का उपयोग किया जाता है। रोटरी हीट एक्सचेंजरों का उपयोग AHU में किया जाता है जहाँ AHU में इनलेट और आउटलेट वायु के बीच द्रव्यमान विनिमय की अनुमति होती है (ये आमतौर पर सार्वजनिक भवन होते हैं)। क्रॉस-फ्लो और षट्कोणीय ताप विनिमायक वायु संचालन इकाइयों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ ताज़ी और प्रयुक्त वायु के बीच द्रव्यमान विनिमय की अनुमति नहीं होती (जैसे अस्पताल)। उत्क्रमणीय ताप पंपों का उपयोग तब किया जाता है जब तापन के लिए उच्च तापमान वाली आपूर्ति वायु की आवश्यकता होती है।

वायु संचालन इकाइयों में प्रयुक्त ताप विनिमायकों में द्रव्यमान और ऊर्जा संतुलन

वायु संचालन इकाइयों में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के लिए रोटरी हीट एक्सचेंजर के प्रदर्शन की गणना करते समय, ऊर्जा संतुलन के अतिरिक्त, एक उपयुक्त द्रव्यमान संतुलन की भी आवश्यकता होती है। निम्नलिखित धारणा के साथ स्थिर-अवस्था प्रवाह स्थितियों के लिए ऊर्जा और द्रव्यमान संतुलन समीकरण नीचे दिए गए हैं। एक्सचेंजर की घूर्णी गति के परिणामस्वरूप होने वाले आवधिक पैरामीटर परिवर्तनों का समग्र ऊर्जा और आर्द्रता संतुलन में औसत निकाला जाता है - अर्थात, घूर्णन चक्र की सतह पर तापमान और आर्द्रता में होने वाले आवधिक स्थानीय परिवर्तन महत्वहीन होते हैं और इसलिए गणनाओं में उन्हें छोड़ दिया जाता है।

क) रोटरी हीट एक्सचेंजर्स के लिए द्रव्यमान, सांद्रता और ऊर्जा संतुलन: