Memahami Pemulihan Energi dalam Penukar Panas Putar

Elemen teknis utama yang memengaruhi efisiensi energi

Memahami Pemulihan Energi dalam Penukar Panas Putar - Elemen Teknis Utama yang Mempengaruhi Efisiensi Energi

Sistem pemulihan panas dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan parameter termal sistem: Sistem untuk pemulihan energi dan konversi dari panas buang dengan parameter termal tinggi (di atas 70^oC) dan sistem untuk pemulihan dan konversi energi dari panas buangan dengan parameter termal rendah (di bawah 70^oC).

Sistem pemulihan panas dan konversi energi di atas 70^oC digunakan dalam proses teknologi yang berlangsung di industri energi, pangan, kimia, dan industri berbasis proses lainnya yang menghasilkan panas buang dalam jumlah besar. Panas buang dengan parameter termal tinggi ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi dan ekonomi perusahaan dengan memanaskan udara secara langsung dalam sistem ventilasi atau dengan meningkatkan proses teknologi yang membutuhkan suhu lebih tinggi (misalnya, sumber panas untuk pompa kalor yang digunakan untuk pasteurisasi dalam industri pangan, atau untuk produksi listrik dalam sistem Siklus Rankine organik atau Siklus Kalina). Panas buang dengan parameter termal tinggi tersebut juga dapat digunakan untuk proses refrigerasi dan pengkondisian udara (misalnya, mengubah energi termal menjadi air dingin menggunakan pendingin absorpsi atau adsorpsi).

Sistem pemulihan panas dan konversi energi di bawah 70^oC paling sering digunakan untuk keperluan pemanas di bangunan tempat tinggal (misalnya pemanas bawah lantai dengan pompa panas) atau bangunan komersial (misalnya di unit penanganan udara (AHU) untuk memanaskan udara "segar" atau "luar ruangan" dengan memanfaatkan panas dari udara "bekas" atau "buangan"). Artikel ini akan berfokus pada aplikasi bangunan komersial.

Sistem pemulihan panas pada unit penanganan udara didasarkan pada dua sistem yang, tergantung pada jenis solusi yang diadopsi dalam desain unit, mengonsumsi listrik (sistem aktif) atau tidak (sistem pasif). Sistem pemulihan panas aktif pada unit penanganan udara mencakup, misalnya, sistem yang berbasis penukar panas putar atau pompa panas reversibel. Sistem pemulihan panas pasif mencakup penukar panas silang dan heksagonal. Karakteristik pemulihan panas pada sistem ventilasi adalah panas dipulihkan pada perbedaan suhu yang kecil antara aliran udara bersuhu tinggi dan aliran udara bersuhu rendah, dengan udara bersuhu tinggi jarang melebihi 30°C.^oC (pada bangunan komersial, pemulihan panas terjadi bahkan pada suhu udara yang lebih rendah).

Pemulihan panas pada unit ventilasi dan pendingin udara paling sering dilakukan menggunakan penukar kalor putar atau aliran silang (heksagonal), lebih jarang menggunakan pompa kalor. Penukar kalor putar digunakan pada AHU yang memungkinkan pertukaran massa antara udara masuk dan udara keluar (biasanya pada gedung-gedung publik). Penukar kalor aliran silang dan heksagonal digunakan pada unit penanganan udara yang tidak memungkinkan pertukaran massa antara udara segar dan udara bekas (misalnya, rumah sakit). Pompa kalor reversibel digunakan ketika udara suplai bersuhu tinggi dibutuhkan untuk keperluan pemanasan.

Keseimbangan massa dan energi dalam penukar panas yang digunakan dalam unit penanganan udara

Saat menghitung kinerja penukar kalor putar untuk pemulihan panas di unit penanganan udara, selain neraca energi, neraca massa yang sesuai juga diperlukan. Berikut ini adalah persamaan neraca energi dan massa untuk kondisi aliran tunak dengan asumsi sebagai berikut. Perubahan parameter periodik yang dihasilkan dari gerakan rotasi penukar kalor dirata-ratakan dalam neraca energi dan kelembapan keseluruhan — artinya, perubahan lokal periodik pada suhu dan kelembapan di permukaan roda putar tidak signifikan dan dengan demikian dihilangkan dalam perhitungan.

a) Keseimbangan massa, konsentrasi, dan energi untuk penukar panas putar: