بازیافت حرارت
یک سیستم بازیافت از گرما یا سرمای در حال تلف شدن استفاده می کند سیستم های بازیافت حرارت ممکن است شامل پمپ حرارتی زوج کویل های بازیافت حرارت و لوله های گرمایی باشند یک سیستم بازیافت حرارت می تواند در زمستان از حرارت اضافی تولید شده در قسمت های داخلی ساختمان برای گرمایش قسمتهای خارجی و یا در تابستان از سماس قسمت های خارجی ساختمان برای سرمایش قسمت های داخلی استفاده کند همچنین در مکتن هایی که نیاز به تخلیه مقادیر زیادی هوای گرم دارند می توان از این گرما برای پیش گرم کردن هوای تازه ی ورودی استفاده کرده و از اتلاف آن جلوگیری کرد.
پمپ حرارتی بازیافت گرما
سیستم های بازیاب دارای پمپ حرارتی در زمستان گرما را از نواحی ( نواحی که با محیط بیرون سطح مشترک ندارند ) که نیاز به سرمایش دارند به نواحی بیرونی ( نواحی که با محیط بیرون سطح مشترک دارند ) که نیاز به گرمایش دارند انتقال می دهند . در شکل 28-7 یک طرح ساده از این سیستم نشان داده شده است .
آب خنک شده ی اسالی از پمپ حرارتی ناحیه داخلی را خنک می کند و حرارت جذب شده از نواحی داخلی توسط ماده ی مبرد به کندانسور انتقال پیدا می کند و آب کندانسور برای گرم کردن ناحیه ی بیرونی مورد استفاده قرار میگیرد همان گونه که مشاهده می کنید این ایده ی ساده فقط در شرایطی به کار می آید که بارهای گرمایی نواحی بیرونی و بارهای سرمایی نواحی داخلی برابر باشند بنابراین د این مورد باید تمهیدات بیشتری در نظر گرفته شود .
یکی از روش های رایج استفاده از کندانسور دو قسمتی است با استفاده از این روش می توان بخشی از حرارت قسمت های داخلی که بیش از نیاز گرمایشی قسمت های خارجی است را به برج خنک کن یا یک کندانسور تبخیری انتقال داد.
اگر یک منبع حرارتی مانند یک گرمکن الکتریکی به سیستم اضافه شود در صورتی که نیاز گرمایشی نواحی بیرونی بیشتر از گرمای گرفته شده از نواحی داخلی باشد می توان از این منابع گرمایی استفاده کرد به این ترتیب می توان سیستمی داشت که در طول سال پاسخگوی نیاز گرمایشی و سرمایشی نواحی باشد بهتر است برای نواحی بیرونی و داخلی از هواسازهای جداگانه ای استفاده کرد اما این موضوع الزامی نیست.
هوا ساز ناحیه ی داخلی کهممکن است هر کدام از انواع ذک شده باشد تولید سرمایش می کند گرمای گرفته شده باعث بالا رفتن دمای آب خنک کننده می شود که این آب به پمپ رارتی هدایت می شود در این جا متغیر کنترلی همان دمای آب سرد رفت است این گرما توسط ماده ی مبرد به آب خنک کننده ی کندانسور منتقل می شود این آب گرم شده در بازگشت به عنوان منبع حرارتی برای کویل گرمایی هواساز ناحیه ی بیرونی استفاده می شود دمای آب رفت از کندانسور توسط ترموستاتی که به نو ریز کار می کند کنترل می شود وقتی دمای آب پایین تر از نقطه ی تنظیمی ترموستات باشد ترموستات منبع حرارت کمکی را برای تامین نیاز گرمایش فرا می خواند وقتی دمای آب افزایش یافت منبع رارت کمکی خاموش می شود و اگر این افزایش دما ادامه داشته باشد قسمت دوم کندانسور دو قسمتی شروع به کار می کند یعنی گرمای اضافی را از طریق برج خنک کن دفع می کند .
در یک سیستم کوچک این پمپ حرارتی سرمازا می تواند برای سرمایش نواحی بیرونی نیز به کار گرفته شود اما در سیستم های بزرگ تر یک سرد کننده ی اضافی ( نه با آرایش پمپ حرارتی ) لازم است .
این آرایش اغلب در ساختمان های مرتفع اداری یا مشابه که در آن ها نواحی میانی بخش اعظم مساحت ساختمان را تشکیل می دهند به کار می رود .
بازیافت حرارت با چرخ گردان
سیستم بازیافت حرارت با چرخ گردان از یک چرخ بزرگ فلزی که به آرامی می چرخد تشکیل شده است هوای خروجی از یک طرف چرخ و هوای ورودی از طرف دیگ چرخ عبور کرده و بنابراین با گردش این چرخ حارت قابل انتقال است تنها مساله کنترلی مورد نیاز در این سیستم ارتباط بین چرخش چرخ با روشن بودن موتور فن است تا در صورت روشن بودن فن چرخ نیز شروع به چرخیدن کند بسیاری از سازندگان این وسیله را می سازند و کاربرد آن در مکان هایی است که مجاری هوای خروجی و ورودی در کنار هم قرار گرفته و از نظر بازیافت حرارت دارای نتیجه بسیار خوبی باشند .
بازیافت حرارت توسط سیستم دوکیویلی و لوله گرمایی
سیستم بازیافت حرارت دو کویلی شامل دو کویل یکی در کانال هوای خروجی و دیگری در کانال هوای ورودی است که توسط سیستم لوله کشی و یک پمپ سیرکولاتور به هم متصل شده اند این سیستم اگر چه نسبت به سیستم بازیافت حرارت با چرخ گردان دارای هزینه بالاتری است اما با هر نوع کانال کشی قابل استفاده بوده و نیاز نیست که کانال های هوای خروجی و ورودی در کنار هم قرار گیرند ضمنا بازده این سیستم بسیار بالا است در مناطقی که هوا بسیار سرد بوده و احتمال یخ زدن آب وجود دارد از محلول اتیلن گلیکول برای پر کردن سیستم استفاده می شود نمونه ای از این سیستم نشان داده شده است پمپ سیر کولاتور به گونه ای با فن تغذیه ی هوا دارای ارتباط کنترلی است که با شروع به کار فن پمپ نیز شروع به کار می کند برای جلوگیری از ایجاد برفک در کویل کانال هوای خروجی از شیر میانبر و کنترلر برای کنترل حد پایین دمای سیال ( 35 درجه فارنهایت ) استفاده شده است .
سیستم لوله ی گرمایی مشابه سیستم دو کویلی است با این تفاوت که در آن از یک ماده ی مبرد برای انتقال حرارت استفاده می شود ماده ی مبرد در کویل گرم با گرفتن گرما بخار شده و به طرف کویل سد جریان می یابد در آن جا از دست دادن حرارت تقطیر شده و به این ترتیب انتقال حرارت کویل سرد جریان می یابد در این جا با از دست دادن حرارت تقطیر شده و به این ترتیب انتقال حرارت به جریان هوای سردتر انجام می گیرد سیال سرد شده مجددا در اثر نیروی ثقل به کویل گرم باز خواهد گشت در لوله ها یک فتیله استفاده شده است تا به کمک اثر مویینگی به توزیع سیال در داخل لوله کمک کند اکثرا سیستم های لوله ی گرمایی در مکان هایی استفاده می شوند که کانال های هوای خروجی و ورودی در کنار هم قرار گرفته باشند .
استفاده از سیستم های بازیافت حرارت دو کویلی برای کنترل رطوبت
یکی از کاربردهای ویژه سیستم های بازیافت حرارت دوکویلی استفاده از آنها در اتاق های پاک یا فضاهای مشابه آن برای رسیدن به رطوبت بسیار پایین است
یکی از این موارد استفاده از این سیستم ها در کارخانه های ساخت تراشه های الکتریکی است که از نظر تهویه نیاز به شرایط خاصی دارد به طوری که دمای هوا باید 75 درجه فارنهایت ورطوبت نسبی 35 درصد و میزان تعویض هوا برای تمیزی هوای محیط باید ریاد باشد همچنین در فرآیند تولید باید حجم هوای خوجی بالا باشد میزان زیاد تعویض هوا به این معنی است که اختلاف دما بین دمای هوای ورودی به فضا و دمای فضا باید فقط 2 تا 3 درجه فارنهایت باشد یعنیی دمای هوای رفت باید 65 درجه فارنهایت باشد دمای نقطه ی شبنم هوا برای حفظ 35 درصد رطوبت نسبی 45 درجه فارنهایت است بنابراین به 20 F بازگرمایش نیاز داریم که این مقدار تقریبا 65 درصد کل باز سرمایشی را تشکیل میدهد سیستم نشان داده شده در شکل 31-7 با استفاده از سیستم ساده ی بازیافت حرارت دوکویلی قادر است مقادیر زیادی انرژی صرفه جویی کند .
در شکل 32-7 و 33-7 نمودار سایکرومتریک فرآیندها نشان داده شده است برای مثال در شکل 32-7 به منظور جبران هوای خروجی داقل مقدار هوای تازه یاورودی 40 درصد در نظر گرفته شده است برای تابستان دمای خنک 95 درجه فارنهایت و دمای مرطوب 78 درجه فارنهایت فرض شده است بنابراین هوای مخلوط دارای دمای خشک 83 درجه فارنهایت و دمای مرطوب 67 درجه فارنهایت خواهد بود فرض بر این است که هوای خروجی از کویل سرمایی در دمای نقطه شبنم 45 درجه فانهایت از رطوبت اشباع شود برای انجام این کار ممکن است به جای آب سرد از آب نمک که نقطه ی انجماد پایین تری دارد استفاده شود .
اگر از یک جفت کویل 10 ردیفه استفاده شود می توان با ایجاد پیش سرمایش و پیش گرمایش 15 درجه ای در هر 1000 CFM هوا 30000 BTU/HR انرژی صرفه جویی کرد .
برای شرایط معتدل آب وهوایی یعنی با دمای 60 درجه فارنهایت و رطوبت نسبی 80 در صد برای هوای محیط بیرون همان سیستم بازیافت حرارت دو کویلی ظرفیت کمتری را تامین خواهد کد اما صرفه جویی انرژی همچنان قابل توجه است اگر دمای هوای بیرون زیر 55 درجه فارنهایت باشد استفاده بازیافت حرارت دو کویلی موثر نسبت و باید آن را خاموش کرد .
در نمودار کنترل سیستم بازیافت حرارت دو کویلی به صورت تابعی از نیاز باز گرمایش توسط ترموستات هوای رفت کنترل می شود و بازتنظیم نقطه ی تنظیمی هوای رفت توسط ترموستات اتاقی صورت میگیرد در این جا یک سیستم باز گرمایش معمولی نیز وجود دارد که به صورت ترتیبی کنترل می شود تا همواره از حداکثر ظرفیت سیستم دوکویلی استفاده شود .
برای کار در هنگام زمستان لستفاده از چرخه ی صرفه جویی نیز در نظر گرفته می شود نقطه ی بازگشت حد بالا تقریبا 56 F است تا ضمن این که کویل پیش سرمایش انرژی لازم برای بازگرمایش را فراهم می کند دمای هوای مخلوط را به حداکثر برساند.
