Döner Isı Eşanjörlerinde Enerji Geri Kazanımını Anlamak

Enerji verimliliğini etkileyen temel teknik unsurlar

Döner ısı eşanjörlerinde enerji geri kazanımını anlamak - Enerji verimliliğini etkileyen temel teknik unsurlar

Isı geri kazanım sistemleri, sistemin termal parametrelerine göre iki kategoriye ayrılabilir: Yüksek termal parametrelere sahip (70°C üzeri) atık ısıdan enerji geri kazanımı ve dönüşümü sağlayan sistemler.^oC) ve düşük termal parametrelere sahip (70°C'nin altında) atık ısıdan enerji geri kazanımı ve dönüşümü sistemleri^oC).

70'in üzerindeki ısı geri kazanımı ve enerji dönüştürme sistemleri^oC, enerji, gıda, kimya ve diğer proses tabanlı endüstrilerde büyük miktarda atık ısı açığa çıkan teknolojik süreçlerde kullanılır. Yüksek termal parametrelere sahip bu atık ısı, havalandırma sistemlerinde havayı doğrudan ısıtarak veya daha yüksek sıcaklık gerektiren teknolojik süreçleri destekleyerek (örneğin, gıda endüstrisinde pastörizasyon için kullanılan ısı pompaları için ısı kaynağı veya organik Rankine Çevrimi veya Kalina Çevrimi sistemlerinde elektrik üretimi için) işletmelerin enerji ve ekonomik verimliliğini artırmak için kullanılabilir. Bu tür yüksek termal parametrelere sahip atık ısı, soğutma ve iklimlendirme süreçlerinde de kullanılabilir (örneğin, absorbsiyon veya adsorpsiyonlu soğutucular kullanarak termal enerjiyi soğutulmuş suya dönüştürmek).

70 derecenin altındaki ısı geri kazanımı ve enerji dönüştürme sistemleri^oC tipi ısıtıcılar çoğunlukla konut binalarında (örneğin ısı pompalarıyla yerden ısıtma) veya ticari binalarda (örneğin "kullanılmış" veya "egzoz" havasından ısı geri kazanımı yoluyla "temiz" veya "dış" havayı ısıtmak için kullanılan hava işleme ünitelerinde (AHU)) ısıtma amaçlı kullanılır. Bu makale ticari bina uygulamalarına odaklanacaktır.

Havalandırma ünitelerindeki ısı geri kazanım sistemleri, ünitenin tasarımında benimsenen çözüm türüne bağlı olarak elektrik tüketen (aktif sistemler) veya tüketmeyen (pasif sistemler) iki sisteme dayanmaktadır. Havalandırma ünitelerindeki aktif ısı geri kazanım sistemleri, örneğin döner ısı eşanjörlerine veya tersinir ısı pompalarına dayalı sistemleri içerir. Pasif ısı geri kazanım sistemleri ise çapraz ve altıgen ısı eşanjörlerini içerir. Havalandırma sistemlerinde ısı geri kazanımının özelliği, daha yüksek sıcaklıktaki hava akımı ile daha düşük sıcaklıktaki hava akımı arasındaki küçük sıcaklık farklarında ısının geri kazanılmasıdır; daha yüksek sıcaklıktaki hava nadiren 30°C'yi aşar.^oC (Ticari binalarda, ısı geri kazanımı daha düşük hava sıcaklıklarında bile gerçekleşir).

Havalandırma ve klima ünitelerinde ısı geri kazanımı çoğunlukla döner veya çapraz akışlı (altıgen) ısı eşanjörleri kullanılarak yapılır, ısı pompaları ise daha az sıklıkla kullanılır. Döner ısı eşanjörleri, klima santralinde giriş ve çıkış havası arasında kütle değişimine izin verilen yerlerde (genellikle kamu binaları) kullanılır. Çapraz akışlı ve altıgen ısı eşanjörleri, taze ve kullanılmış hava arasında kütle değişimine izin verilmeyen klima santrallerinde (örneğin hastaneler) kullanılır. Tersinir ısı pompaları, ısıtma amacıyla yüksek sıcaklıkta besleme havası gerektiğinde kullanılır.

Klima santrallerinde kullanılan ısı eşanjörlerinde kütle ve enerji dengesi

Klima ünitelerinde ısı geri kazanımı için döner ısı eşanjörünün performansını hesaplarken, enerji dengesine ek olarak uygun bir kütle dengesi de gereklidir. Aşağıda, aşağıdaki varsayımla kararlı hal akış koşulları için enerji ve kütle dengesi denklemleri verilmiştir. Eşanjörün dönme hareketinden kaynaklanan periyodik parametre değişiklikleri, genel enerji ve nem dengesinde ortalamaya alınmıştır; yani, dönen tekerleğin yüzeyindeki periyodik yerel sıcaklık ve nem değişiklikleri önemsizdir ve bu nedenle hesaplamalarda ihmal edilmiştir.

a) Döner ısı değiştiriciler için kütle, konsantrasyon ve enerji dengesi: