Að skilja orkuendurheimt í snúningshitaskiptum

Lykil tæknilegir þættir sem hafa áhrif á orkunýtni

Að skilja orkuendurheimt í snúningshitaskiptum - Lykilatriði sem hafa áhrif á orkunýtni

Hægt er að skipta varmaendurvinnslukerfum í tvo flokka út frá varmaþáttum kerfisins: Kerfi til orkuendurvinnslu og umbreytingar úr úrgangsvarma með háum varmaþáttum (yfir 70^oC) og kerfi til orkuendurvinnslu og umbreytingar úr úrgangshita með lágum varmabreytum (undir 70^oC).

Varmaendurvinnslu- og orkubreytingarkerfi yfir 70^oC eru notuð í tæknilegum ferlum sem eiga sér stað í orku-, matvæla-, efnaiðnaði og öðrum ferlatengdum iðnaði þar sem mikið magn af úrgangshita losnar. Þennan úrgangshita með háum varmabreytum er hægt að nota til að bæta orku- og efnahagslega skilvirkni fyrirtækja með því að hita loft beint í loftræstikerfum eða með því að auka tæknileg ferli sem krefjast hærra hitastigs (t.d. hitagjafinn fyrir varmadælur sem notaðar eru við gerilsneyðingu í matvælaiðnaði, eða til rafmagnsframleiðslu í lífrænum Rankine-hringrásarkerfum eða Kalina-hringrásarkerfum). Úrgangshita með slíkum háum varmabreytum er einnig hægt að nota í kæli- og loftræstiferla (t.d. umbreytingu varmaorku í kælt vatn með frásogs- eða aðsogskælum).

Kerfi fyrir varmaendurvinnslu og orkubreytingu undir 70^oC er oftast notað til hitunar í íbúðarhúsnæði (t.d. gólfhita með notkun varmadæla) eða atvinnuhúsnæði (t.d. í loftræstieiningum (AHU) til að hita „ferskt“ eða „útiloft“ með því að endurheimta varma úr „notuðu“ eða „útblásturslofti“). Þessi grein mun fjalla um notkun í atvinnuhúsnæði.

Varmaendurvinnslukerfi í loftræstikerfum byggjast á tveimur kerfum sem, eftir því hvaða lausn er notuð í hönnun einingarinnar, nota rafmagn (virk kerfi) eða ekki (óvirk kerfi). Virk varmaendurvinnslukerfi í loftræstikerfum eru til dæmis kerfi sem byggja á snúningsvarmaskiptum eða afturkræfum varmadælum. Óvirk varmaendurvinnslukerfi eru meðal annars kross- og sexhyrndir varmaskiptarar. Einkennandi fyrir varmaendurvinnslu í loftræstikerfum er að varmi er endurheimtur við lítinn hitamun á loftstraumi með hærra hitastig og loftstraumi með lægra hitastig, þar sem loftið með hærra hitastig fer sjaldan yfir 30°C.^oC (í atvinnuhúsnæði á sér stað varmaendurheimt jafnvel við lægri lofthita).

Oftast er varmaendurheimt í loftræsti- og loftkælingareiningum framkvæmd með snúnings- eða krossflæðisvarmaskiptarum (sexhyrndum) en sjaldnar með varmadælum. Snúningsvarmaskiptarar eru notaðir í loftmeðhöndlunareiningum þar sem massaskipti milli inntaks- og úttakslofts í loftmeðhöndluninni eru leyfð (þetta eru venjulega opinberar byggingar). Krossflæðisvarmaskiptarar og sexhyrndir varmaskiptarar eru notaðir í loftræstieiningum þar sem massaskipti milli fersks og notaðs lofts eru ekki leyfð (t.d. sjúkrahús). Afturkræfar varmadælur eru notaðar þegar þörf er á háhita innblásturslofti til hitunar.

Massa- og orkujafnvægi í varmaskipti sem notuð eru í loftmeðhöndlunareiningum

Þegar reiknuð er út afköst snúningsvarmaskipta fyrir varmaendurvinnslu í loftræstieiningum, þarf, auk orkujöfnunar, viðeigandi massajöfnu. Eftirfarandi eru orku- og massajöfnur fyrir stöðug flæðisskilyrði með eftirfarandi forsendu. Reglubundnar breytubreytingar sem stafa af snúningshreyfingu skiptisins eru meðaltaldar í heildarorku- og rakajafnvæginu - það er að segja, reglubundnar staðbundnar breytingar á hitastigi og raka á yfirborði snúningshjólsins eru óverulegar og því sleppt í útreikningunum.

a) Massi, styrkur og orkujafnvægi fyrir snúningshitaskiptara: