یک اکونومایزر آب گرم چقدر می تواند در هزینه های انرژی صرفه جویی کند؟

در دنیای امروز، که در آن بهره‌وری انرژی صرفاً یک کلمه کلیدی نیست، بلکه عاملی حیاتی برای مشاغل و خانواده‌ها است، نمی‌توان نقش دستگاه‌های صرفه‌جویی انرژی را نادیده گرفت. به عنوان تامین کنندهاکونومایزر آب گرم، اغلب از من در مورد صرفه جویی بالقوه ای که یک صرفه جویی آب گرم می تواند در هزینه های انرژی به همراه داشته باشد سوال می شود. در این پست وبلاگ، من به علم پشت سر اقتصاد مصرف کننده های آب گرم می پردازم و قابلیت های صرفه جویی انرژی آنها را کمی می کنم.

آشنایی با اصول یک اکونومایزر آب گرم

اکونومایزر آب گرم یک دستگاه مبدل حرارتی است که برای بازیابی گرمای تلف شده از گازهای خروجی یا دیگر جریان های سیال داغ طراحی شده است. از این گرمای بازیافتی برای پیش گرم کردن آب تغذیه ای که به دیگ بخار یا سایر سیستم های آب گرم می رود استفاده می کند. با پیش گرم کردن آب، دیگ یا سیستم گرمایشی مجبور نیست برای بالا بردن دمای آب تا حد مطلوب کار سختی انجام دهد و در نتیجه میزان سوخت یا انرژی مورد نیاز را کاهش دهد.

اصل پشت اکونومایزر آب گرم بر اساس قوانین ترمودینامیک است. گرما همیشه از یک جسم داغتر به یک جسم سردتر جریان دارد. در فرآیندهای صنعتی یا حتی در سیستم های گرمایش خانگی در مقیاس بزرگ، مقدار قابل توجهی گرما به صورت گازهای داغ خروجی تلف می شود. یک اکونومایزر آب گرم با انتقال گرما از این گازهای خروجی به آب سرد ورودی از این امر سود می برد.

عوامل موثر بر صرفه جویی در انرژی

عوامل متعددی بر میزان صرفه جویی در مصرف انرژی آب گرم تأثیر می گذارد.

1. تفاوت دما

هر چه اختلاف دما بین گازهای داغ خروجی و آب سرد ورودی بیشتر باشد، گرمای بیشتری می تواند منتقل شود. به عنوان مثال، در یک فرآیند صنعتی با دمای بالا که در آن گازهای خروجی می توانند به چند صد درجه سانتیگراد برسند، یک اکونومایزر آب گرم می تواند مقدار قابل توجهی گرما را بازیابی کند. اگر دمای گاز خروجی حدود 300 درجه سانتیگراد و دمای آب ورودی 20 درجه سانتیگراد باشد، یک اکونومایزر خوب طراحی شده می تواند مقدار زیادی گرما را منتقل کند و انرژی مورد نیاز برای گرم کردن بیشتر آب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

2. نرخ جریان

نرخ جریان گازهای خروجی و آب ورودی نیز نقش مهمی ایفا می کند. اگر سرعت جریان گازهای خروجی بیش از حد بالا باشد، زمان تماس بین گازها و لوله های اکونومایزر ممکن است برای انتقال حرارت موثر کافی نباشد. از طرف دیگر، اگر دبی آب خیلی کم باشد، ممکن است آب در اکونومایزر بیش از حد گرم شود و منجر به ناکارآمدی شود. تعادل مناسب این نرخ های جریان برای صرفه جویی بهینه انرژی ضروری است.

3. کارایی سیستم

کارایی اکونومایزر آب گرم خود یک عامل کلیدی است. اکونومایزرهای با کیفیت بالا با سطوح انتقال حرارت پیشرفته، مانند لوله های پره دار، می توانند گرما را به طور موثرتری نسبت به مدل های پایه انتقال دهند. علاوه بر این، راندمان کلی سیستم گرمایشی که اکونومایزر در آن نصب شده است نیز اهمیت دارد. یک دیگ بخار یا سیستم گرمایش کارآمدتر از آب از قبل گرم شده استفاده بهتری می کند و در نتیجه صرفه جویی در انرژی بیشتر می شود.

محاسبه صرفه جویی در انرژی

برای تخمین صرفه جویی انرژی ارائه شده توسط یک اکونومایزر آب گرم، می توانیم از برخی محاسبات اولیه استفاده کنیم.

بیایید فرض کنیم که یک سیستم دیگ بخار صنعتی داریم. دیگ برای گرم کردن آب گاز طبیعی مصرف می کند. محتوای انرژی گاز طبیعی تقریباً 38 MJ/m³ است.

ابتدا باید میزان گرمای بازیابی شده توسط اکونومایزر را تعیین کنیم. معادله انتقال حرارت (Q = m \ بار c \ بار \ دلتا T)، که در آن (Q) گرمای منتقل شده، (m) نرخ جریان جرمی آب، (c) ظرفیت گرمایی ویژه آب ((c = 4.18 کیلوژول/کیلوگرم\cdot K)) و (\Delta T) افزایش دمای آب است.

فرض کنید سرعت جریان جرمی آب ورودی (m = 1000 کیلوگرم در ساعت) و اکونومایزر دمای آب را از 20 درجه سانتیگراد به 60 درجه سانتیگراد افزایش می دهد. سپس (\Delta T=60 - 20 = 40K).

گرمای منتقل شده (Q=m\ بار c\times\Delta T=1000 kg/h\times4.18 kJ/kg\cdot K\times40K = 167200 kJ/h)

تبدیل این به MJ، (Q = 167.2 MJ/h)

اگر راندمان دیگ بخار 80 درصد باشد، مقدار گاز طبیعی که برای گرم کردن آب بدون اکونومایزر لازم است (Q_{gas}=\frac{Q}{\eta}) است که در آن (\eta) راندمان دیگ است. بنابراین (Q_{gas}=\frac{167.2 MJ/h}{0.8}=209 MJ/h)

حجم گاز طبیعی ذخیره شده در ساعت (V=\frac{Q_{gas}}{38 MJ/m³}\حدود 5.5 m³/h) است.

اگر قیمت گاز طبیعی 0.5 دلار در هر متر مکعب باشد، صرفه جویی در ساعت خواهد بود (5.5 m³/h = 0.5 = 2.75 دلار).

در طول یک سال (با فرض 8000 ساعت کار)، پس انداز به میزان (2.75\times8000 = 22000 دلار) خواهد بود.

واقعی - نمونه های جهانی

در محیط های صنعتی، صرفه جویی می تواند حتی قابل توجه تر باشد. به عنوان مثال، در یک کارخانه فرآوری مواد غذایی در مقیاس بزرگ، که در آن آب گرم به طور گسترده برای تمیز کردن، پخت و پز و فرآیندهای استریل کردن استفاده می شود. یک اکونومایزر آب گرم نصب شده در سیستم اگزوز بویلرهای کارخانه می تواند مقدار قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی کند.

یکی از این مطالعات موردی شامل یک کارخانه فرآوری مواد غذایی با جریان اگزوز با دمای بالا بود. پس از نصب aاکونومایزر آب گرمآنها توانستند مصرف گاز طبیعی خود را تقریباً 20 درصد کاهش دهند. این به پس انداز سالانه بیش از 100000 دلار تبدیل شد.

در بخش تجاری، هتل ها یا بیمارستان های بزرگ نیز از مصرف کنندگان آب گرم بهره مند می شوند. این تاسیسات تقاضای مداوم آب گرم برای مصارف مختلف مانند دوش، لباسشویی و ظرفشویی دارند. با نصب یک اکونومایزر آب گرم، آنها می توانند قبض انرژی خود را کاهش دهند و همچنین به یک محیط زیست پایدارتر کمک کنند.

مقایسه با سایر سیستم های بازیابی حرارت

ارزش مقایسه مصرف کننده های آب گرم با سایر سیستم های بازیابی گرما را داردمبدل حرارتی اگزوزوپیش گرمکن هوا و اکونومایزر.

مبدل های حرارتی اگزوز دستگاه های عمومی تر هستند که می توانند برای بازیابی گرما از گازهای خروجی برای کاربردهای مختلف و نه فقط برای گرم کردن آب استفاده شوند. آنها می توانند برای گرم کردن هوا، سایر سیالات یا حتی برای تولید بخار استفاده شوند. در حالی که آنها اصول صرفه جویی انرژی مشابهی را ارائه می دهند، یک اکونومایزر آب گرم به طور خاص برای گرم کردن آب طراحی شده است که می تواند آن را در آن کاربرد خاص کارآمدتر کند.

پیش گرمکن ها و اکونومایزرهای هوا اغلب در نیروگاه ها استفاده می شوند. آنها هوای احتراق و همچنین آب تغذیه را از قبل گرم می کنند. از طرف دیگر، یک اکونومایزر آب گرم تنها بر روی پیش گرمایش آب تمرکز می کند. در برخی موارد، ترکیبی از این سیستم ها ممکن است برای به حداکثر رساندن صرفه جویی در انرژی استفاده شود.

نتیجه گیری و فراخوان برای اقدام

در نتیجه، یک صرفه جویی آب گرم می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های انرژی، چه در کاربردهای صنعتی، تجاری، یا در مقیاس بزرگ خانگی شود. صرفه جویی واقعی به عوامل مختلفی مانند اختلاف دما، نرخ جریان و کارایی سیستم بستگی دارد. با این حال، در بیشتر موارد، بازگشت سرمایه برای یک اکونومایزر آب گرم نسبتاً کوتاه است، معمولاً ظرف چند سال.

اگر به دنبال کاهش هزینه های انرژی و کارآمدتر کردن سیستم های گرمایشی خود هستید، یک اکونومایزر آب گرم راه حل مناسبی است. ما به عنوان تامین کننده اکونومایزرهای آب گرم با کیفیت بالا، متعهد هستیم که بهترین محصولات و پشتیبانی فنی را به شما ارائه دهیم. چه نیازهای خاصی برای فرآیند صنعتی خود داشته باشید و چه نیاز به راه حلی برای یک ساختمان تجاری داشته باشید، ما می توانیم به شما کمک کنیم تا مناسب ترین اکونومایزر آب گرم را برای نیازهای خود پیدا کنید. همین امروز با ما تماس بگیرید تا فرآیند تدارکات را شروع کرده و در مورد چگونگی کمک به شما در دستیابی به صرفه جویی انرژی قابل توجه صحبت کنید.

مراجع

• Incropera، FP، و DeWitt، DP (2002). مبانی انتقال حرارت و جرم جان وایلی و پسران
• کتاب راهنمای ASHRAE (2017). سیستم ها و تجهیزات HVAC. انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا.