Havadan-havaya ısı geri kazanımında levhalı ısı değiştirici akış düzenlemesinin sayısal incelenmesi ve karşılaştırılması

Numerical investigation and comparison of plate heat exchanger flow arrangement in air-to-air heat recovery

Özet

Isı geri kazanımlı (IGK) havalandırma sistemleri, kirli havayı dış ortama atarken, eşit debide taze havanın (dengelenmiş havalandırma) iç ortama sürekli beslenmesi amacıyla kullanılmaktadır. IGK havalandırma sistemleri, iç ortamın ısıl konfor koşullarından ödün vermeden, hava kalitesini iyileştirmektedir. Bu çalışmanın amacı, küçük bir konutun taze hava ihtiyacını karşılayacak havadan havaya zıt-yarı çapraz akışlı (ZYÇA) bir levhalı ısı değiştiriciyi (LID) sayısal tasarlamaktır. ZYÇA LID’nin ısıl ve hidrodinamik performansı; temiz tarafta geri kazanılan ısıl güç, duyulur ısıl etkenlik, ortalama ısı akısı, özgül ısıl güç (ÖIG), özgül fan gücü (ÖFG) ve hidrodinamikısıl büyütme oranı (HIBO) için değerlendirilmiştir. ZYÇA LID’nin ısıl ve hidrodinamik performansı, yarı-çapraz akışlı (YÇA) ve çapraz akışlı (ÇA) LID’lerin ısıl ve hidrodinamik performanslarıyla karşılaştırılmıştır. Küçük bir konutun taze hava ihtiyacı olan 125 m3/h debiye kadar, LID tasarımına zıt akış bölgesinin eklenmesi; geri kazanılan ısıl gücü ve basınç düşümünü çok fazla etkilemezken, ortalama ısı akısı ve ÖIG’ü olumsuz etkilemiştir. Ancak, zıt akış bölgesi LID’nin ısıl etkenliğini artırarak, ÖFG ve HIBO’nı iyileştirmiştir.

Abstract

Heat recovery (HR) ventilation systems are used to constantly supply an equal flow rate of fresh air to the indoors (balanced ventilation) while exhausting the stale air. HR ventilation systems help improve air quality without compromising the thermal comfort of the indoors. This study aimed to numerically design an air-to-air quasi-counter flow (QCOF) plate heat exchanger (PHE) for the fresh air requirement of a small residence. The study evaluated the thermal and hydrodynamic performance of the QCOFPHE for the recovered thermal power on the fresh side, sensible thermal effectiveness, average heat flux, specific thermal power (STP), specific fan power (SFP), and hydrodynamicthermal amplification ratio (HTAR). The study compared the thermal and hydrodynamic performance of the QCOFPHE with that of the quasi-cross flow (QCRF) and cross-flow (CF) PHEs. The addition of a counter flow area to the PHE design did not affect the recovered thermal power and pressure drop much but negatively affected the average heat flux and STP, up to 125 m3/h flow rate, which is the fresh air requirement of the residence. However, the counter flow area increased the thermal effectiveness of the PHE, improving the SFP and the HTAR.

Anahtar kelimeler: Isı geri kazanımlı havalandırma, Levhalı ısı değiştirici, Akış düzenlemesi, Isıl ve hidrodinamik performans, Heat recovery ventilation, Plate heat exchanger, Flow arrangement, Thermal and hydrodynamic performance