Az energia-visszanyerés megértése a forgó hőcserélőkben

Az energiahatékonyságot befolyásoló főbb műszaki elemek

A forgó hőcserélők energia-visszanyerésének megértése – Az energiahatékonyságot befolyásoló főbb műszaki elemek

A hővisszanyerő rendszerek két kategóriába sorolhatók a rendszer termikus paraméterei alapján: Magas termikus paraméterekkel rendelkező (70 °C feletti) hulladékhőből energia-visszanyerésre és átalakításra szolgáló rendszerek^oC) és alacsony termikus paraméterekkel rendelkező (70 °C alatti) hulladékhőből történő energia-visszanyerési és -átalakítási rendszerek^oC).

70 feletti hővisszanyerő és energiaátalakító rendszerek^oA szénhidrogéneket olyan technológiai folyamatokban használják, amelyek az energia-, élelmiszer-, vegyipari és egyéb folyamatalapú iparágakban zajlanak, ahol nagy mennyiségű hulladékhő szabadul fel. Ez a magas termikus paraméterekkel rendelkező hulladékhő felhasználható a vállalkozások energia- és gazdasági hatékonyságának javítására a szellőzőrendszerekben lévő levegő közvetlen melegítésével, vagy a magasabb hőmérsékletet igénylő technológiai folyamatok kiegészítésével (pl. az élelmiszeriparban pasztőrözéshez használt hőszivattyúk hőforrása, vagy a szerves Rankine-ciklusú vagy Kalina-ciklusú rendszerekben villamosenergia-termelés). Az ilyen magas termikus paraméterekkel rendelkező hulladékhő hűtési és légkondicionáló folyamatokban is felhasználható (pl. a hőenergia hűtött vízzé alakítása abszorpciós vagy adszorpciós hűtők segítségével).

Hővisszanyerő és energiaátalakító rendszerek 70 alatt^oA C-t leggyakrabban lakóépületek fűtésére használják (pl. padlófűtés hőszivattyúkkal) vagy kereskedelmi épületekben (pl. légkezelő egységekben (AHU) a „friss” vagy „kültéri” levegő fűtésére a „használt” vagy „elszívott” levegőből hőt visszanyerve). Ez a cikk a kereskedelmi épületekben történő alkalmazásokra összpontosít.

A légkezelő egységek hővisszanyerő rendszerei két rendszeren alapulnak, amelyek az egység tervezésénél alkalmazott megoldás típusától függően fogyasztanak villamos energiát (aktív rendszerek) vagy nem (passzív rendszerek). A légkezelő egységek aktív hővisszanyerő rendszerei közé tartoznak például a forgó hőcserélőkön vagy a megfordítható hőszivattyúkon alapuló rendszerek. A passzív hővisszanyerő rendszerek közé tartoznak a kereszt- és hatszögletű hőcserélők. A szellőztető rendszerek hővisszanyerésének jellemzője, hogy a hőt a magasabb hőmérsékletű légáram és az alacsonyabb hőmérsékletű légáram közötti kis hőmérséklet-különbségek mellett nyerik vissza, a magasabb hőmérsékletű levegő ritkán haladja meg a 30 °C-ot.^oC (kereskedelmi épületekben a hővisszanyerés alacsonyabb levegőhőmérsékleten is megtörténik).

A szellőző- és légkondicionáló berendezésekben a hővisszanyerést leggyakrabban forgó vagy keresztáramú (hatszögletű) hőcserélőkkel végzik, ritkábban hőszivattyúkkal. A forgó hőcserélőket olyan légkezelő egységekben használják, ahol megengedett a be- és kilépő levegő közötti tömegcsere a légkezelő egységben (ezek általában középületek). Keresztáramú és hatszögletű hőcserélőket olyan légkezelő egységekben használnak, ahol a friss és a használt levegő közötti tömegcsere nem megengedett (pl. kórházak). Megfordítható hőszivattyúkat akkor alkalmaznak, ha fűtési célokra magas hőmérsékletű befújt levegőre van szükség.

Tömeg- és energiamérleg a légkezelő egységekben használt hőcserélőkben

A légkezelő egységek hővisszanyerésére szolgáló forgó hőcserélő teljesítményének kiszámításakor az energiamérleg mellett megfelelő tömegmérlegre is szükség van. Az alábbiakban az állandósult áramlási körülményekre vonatkozó energia- és tömegmérleg-egyenletek láthatók a következő feltételezéssel. A hőcserélő forgási mozgásából eredő periodikus paraméterváltozások átlagolva vannak az általános energia- és nedvességmérlegben – azaz a forgó kerék felületén a hőmérséklet és a páratartalom periodikus lokális változásai jelentéktelenek, ezért a számításokból kimaradnak.

a) Forgó hőcserélők tömeg-, koncentráció- és energiamérlege: