Hiểu về quá trình thu hồi năng lượng trong bộ trao đổi nhiệt quay

Các yếu tố kỹ thuật chính ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng

Hiểu về quá trình thu hồi năng lượng trong bộ trao đổi nhiệt quay - Các yếu tố kỹ thuật chính ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng

Hệ thống thu hồi nhiệt có thể được chia thành hai loại dựa trên các thông số nhiệt của hệ thống: Hệ thống thu hồi và chuyển đổi năng lượng từ nhiệt thải có thông số nhiệt cao (trên 70^oC) và các hệ thống thu hồi và chuyển đổi năng lượng từ nhiệt thải có thông số nhiệt thấp (dưới 70^oC).

Hệ thống thu hồi nhiệt và chuyển đổi năng lượng trên 70^oC được sử dụng trong các quy trình công nghệ diễn ra trong các ngành công nghiệp năng lượng, thực phẩm, hóa chất và các ngành công nghiệp dựa trên quy trình khác, nơi thải ra một lượng lớn nhiệt thải. Nhiệt thải với các thông số nhiệt cao này có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả năng lượng và kinh tế của doanh nghiệp bằng cách làm nóng không khí trực tiếp trong hệ thống thông gió hoặc bằng cách tăng cường các quy trình công nghệ đòi hỏi nhiệt độ cao hơn (ví dụ: nguồn nhiệt cho máy bơm nhiệt dùng để thanh trùng trong ngành công nghiệp thực phẩm hoặc để sản xuất điện trong các hệ thống Chu trình Rankine hữu cơ hoặc Chu trình Kalina). Nhiệt thải với các thông số nhiệt cao như vậy cũng có thể được sử dụng cho các quy trình làm lạnh và điều hòa không khí (ví dụ: chuyển đổi năng lượng nhiệt thành nước lạnh bằng máy làm lạnh hấp thụ hoặc hấp phụ).

Hệ thống thu hồi nhiệt và chuyển đổi năng lượng dưới 70^oC thường được sử dụng cho mục đích sưởi ấm trong các tòa nhà dân dụng (ví dụ: sưởi ấm dưới sàn bằng máy bơm nhiệt) hoặc các tòa nhà thương mại (ví dụ: trong các thiết bị xử lý không khí (AHU) để sưởi ấm không khí "mới" hoặc "ngoài trời" bằng cách thu hồi nhiệt từ không khí "đã qua sử dụng" hoặc "khí thải"). Bài viết này sẽ tập trung vào các ứng dụng trong tòa nhà thương mại.

Hệ thống thu hồi nhiệt trong các thiết bị xử lý không khí dựa trên hai hệ thống, tùy thuộc vào loại giải pháp được áp dụng trong thiết kế của thiết bị, có tiêu thụ điện năng (hệ thống chủ động) hoặc không (hệ thống thụ động). Hệ thống thu hồi nhiệt chủ động trong các thiết bị xử lý không khí bao gồm, ví dụ, các hệ thống dựa trên bộ trao đổi nhiệt quay hoặc bơm nhiệt đảo chiều. Hệ thống thu hồi nhiệt thụ động bao gồm bộ trao đổi nhiệt hình chữ thập và hình lục giác. Đặc điểm của việc thu hồi nhiệt trong các hệ thống thông gió là nhiệt được thu hồi ở chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa luồng không khí có nhiệt độ cao hơn và luồng không khí có nhiệt độ thấp hơn, với luồng không khí có nhiệt độ cao hơn hiếm khi vượt quá 30^oC (trong các tòa nhà thương mại, quá trình thu hồi nhiệt diễn ra ngay cả ở nhiệt độ không khí thấp hơn).

Thông thường, việc thu hồi nhiệt trong các thiết bị thông gió và điều hòa không khí được thực hiện bằng bộ trao đổi nhiệt quay hoặc dòng chéo (lục giác), ít khi sử dụng bơm nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt quay được sử dụng trong các AHU cho phép trao đổi khối lượng giữa không khí đầu vào và đầu ra trong AHU (thường là các tòa nhà công cộng). Bộ trao đổi nhiệt dòng chéo và lục giác được sử dụng trong các thiết bị xử lý không khí không cho phép trao đổi khối lượng giữa không khí tươi và không khí đã qua sử dụng (ví dụ: bệnh viện). Bơm nhiệt đảo chiều được sử dụng khi cần không khí cấp nhiệt độ cao cho mục đích sưởi ấm.

Cân bằng khối lượng và năng lượng trong bộ trao đổi nhiệt được sử dụng trong các thiết bị xử lý không khí

Khi tính toán hiệu suất bộ trao đổi nhiệt quay để thu hồi nhiệt trong các thiết bị xử lý không khí, ngoài cân bằng năng lượng, cần có cân bằng khối lượng phù hợp. Sau đây là các phương trình cân bằng năng lượng và khối lượng cho điều kiện dòng chảy ổn định với giả định sau. Các thay đổi thông số định kỳ do chuyển động quay của bộ trao đổi được tính trung bình trong cân bằng năng lượng và độ ẩm tổng thể — nghĩa là, các thay đổi cục bộ định kỳ về nhiệt độ và độ ẩm trên bề mặt bánh xe quay là không đáng kể và do đó được bỏ qua trong các phép tính.

a) Cân bằng khối lượng, nồng độ và năng lượng cho bộ trao đổi nhiệt quay: