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Die Rolle von Zwischenwandwärmetauschern bei Projekten zur Nutzung der Abwärme aus Rückluftschächten von Kohlebergwerken

Im Projekt zur Nutzung der Abwärme aus einem Kohlebergwerkslüftungsschacht ist der Zwischenwandwärmetauscher eine entscheidende Komponente für die sichere Wärmeübertragung. Seine Rolle beschränkt sich nicht nur auf die Wärmeaustauscheffizienz, sondern umfasst auch die Gewährleistung der Systemsicherheit und Betriebssicherheit. Die spezifischen Funktionen des Zwischenwandwärmetauschers sind wie folgt:

Um die Ziele des Frostschutzes am Schacht und der Winterheizung im Hilfsschachtbereich zu erreichen, dient der Zwischenwandwärmetauscher der sicheren Trennung der Hochtemperatur-Rückluft von Frischluft oder sauberen Medien bei gleichzeitig effizientem Wärmeaustausch. Zu seinen Hauptfunktionen gehören:

Effiziente Rückgewinnung und Nutzung der Abluft

Durch die Nutzung der beträchtlichen fühlbaren Wärme, die von der Rückluft mitgeführt wird, wird die Wärme stabil über die metallische Zwischenwand an Frischluft- oder Warmwassersysteme abgegeben, wodurch die Temperatur der in den Schacht einströmenden Frischluft auf über 2°C ansteigt und somit die Anforderungen an den Frostschutz erfüllt werden.

Gewährleistung von Sauberkeit und Sicherheit beim Wärmeaustausch

Die Rückluft enthält Staub, Feuchtigkeit und sogar Spuren schädlicher Gase, die nicht direkt in das Frischluftsystem gelangen können. Die Zwischenwandkonstruktion trennt warme und kalte Medien wirksam, verhindert Kreuzkontaminationen und gewährleistet so die Luftqualität unter Tage sowie die Betriebssicherheit.

Verbesserung der Betriebssicherheit des Heizsystems

Der Wärmetauscher zeichnet sich durch eine robuste Bauweise und einen stabilen Betrieb aus und gibt auch unter extremen Kältebedingungen kontinuierlich Wärme ab. Dies gewährleistet die zuverlässige und unterbrechungsfreie Winterbeheizung des Hilfsschachts und reduziert den Betriebsaufwand sowie die Risiken herkömmlicher elektrischer Heizsysteme und Kesselanlagen.

Förderung von Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und umweltfreundlicher Minenentwicklung

Durch effizienten Wärmeaustausch werden der Heizenergieverbrauch und die Betriebskosten deutlich reduziert, wodurch die CO₂-Emissionen gesenkt werden. Dies bietet Kohlebergwerken technische Unterstützung für eine saubere Produktion und die Transformation hin zu einer grünen Wirtschaft.

 

Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)

Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung auf Ethylenglykolbasis

Eine Ethylenglykol-Wärmerückgewinnungslüftungsanlage ist ein Lüftungsgerät, das Ethylenglykollösung als Wärmeträgermedium nutzt, um Wärme oder Kälte aus der Abluft zurückzugewinnen und so die Energieeffizienz von Klimaanlagen zu verbessern. Sie wird häufig an Orten eingesetzt, an denen eine strikte Trennung von Frisch- und Abluft erforderlich ist, wie beispielsweise in Krankenhäusern, Laboren und Industrieanlagen.

Funktionsprinzip

Die Lüftungseinheit mit Wärmerückgewinnung auf Ethylenglykolbasis erzielt die Energierückgewinnung durch einen Wärmetauscher und eine Ethylenglykollösung:

  1. Auspuffseite: Die Kühl- bzw. Heizenergie der Abluft wird über einen Wärmetauscher auf die Ethylenglykollösung übertragen, wodurch sich die Temperatur der Lösung ändert.
  2. Frischluftseite: Eine Umwälzpumpe fördert die gekühlte oder erwärmte Ethylenglykollösung zum Wärmetauscher der Frischluftseite und passt die Frischlufttemperatur an, um die Betriebslast und den Energieverbrauch der Klimaanlage zu senken.
  3. Wärmerückgewinnungseffizienz: Die Wärmerückgewinnungseffizienz der Ethylenglykollösung kann je nach Systemdesign und Betriebsbedingungen etwa 50% erreichen.

Systemkomponenten

  • Frischluftseite: Frischluftabschnitt, Primär-/Mitteleffizienzfilterabschnitt, Ethylenglykol-Wärmetauscher und Zuluftventilatorabschnitt.
  • Auspuffseite: Rückluftabschnitt, Primäreffizienzfilterabschnitt, Ethylenglykol-Wärmetauscher und Abluftventilatorabschnitt.

Anwendungen

  • Geeignet für Szenarien, in denen eine vollständige Trennung von Frisch- und Abluft erforderlich ist, beispielsweise in Krankenhäusern und Reinräumen.
  • Ideal für Industrie- oder Gewerbegebäude, die eine effiziente Energierückgewinnung benötigen, wie Fabriken und Transporteinrichtungen.

Vorteile

  • Hohe Energieeffizienz: Reduziert den Energieverbrauch der Klimaanlage durch Wärmerückgewinnung und senkt so die Betriebskosten.
  • Flexibilität: Passt die Frischlufttemperatur an unterschiedliche Klimabedingungen an und passt sich so an unterschiedliche Umgebungen an.
  • Sicherheit: Ethylenglykollösung verhindert das Einfrieren des Wärmetauschers in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen.

Überlegungen

  • Wartung: Regelmäßige Kontrollen der Ethylenglykollösungskonzentration und des Betriebs der Umwälzpumpe sind erforderlich.
  • Designanforderungen: Bei der Systemkonstruktion muss die Anordnung der Frisch- und Abluftkanäle berücksichtigt werden, um einen effizienten Wärmeaustausch sicherzustellen und eine Kreuzkontamination zu verhindern.

Frischluftgerät mit Wärmerückgewinnung

The heat recovery fresh air unit is an energy-efficient ventilation system that introduces fresh outdoor air while recovering heat from the exhaust air. It uses a heat exchanger—typically a plate-type or rotary wheel exchanger—to transfer thermal energy between incoming and outgoing airstreams without mixing them, significantly reducing heating or cooling loads.

Constructed with high-efficiency filters, fans, and a heat exchanger core (commonly aluminum or enthalpy material), the system ensures a continuous supply of fresh air while maintaining indoor temperature stability and improving air quality. It helps reduce energy consumption, enhance indoor comfort, and comply with modern building energy-saving standards.

These units are ideal for applications in offices, factories, schools, hospitals, and other facilities requiring reliable ventilation and temperature control with reduced operating costs.

Wie funktioniert ein Luft-Luft-Wärmetauscher im Frischluftsystem?

An air-to-air heat exchanger in a fresh air system transfers heat between incoming fresh air and outgoing stale air without mixing the two streams. Here’s how it works:

  1. Struktur: The exchanger consists of a core with thin, alternating channels or plates, often made of metal or plastic, that separate the incoming and outgoing airflows. These channels allow heat transfer while keeping air streams isolated.
  2. Wärmeübertragung:
    • In winter, warm indoor air (being exhausted) transfers its heat to the colder incoming fresh air, pre-warming it.
    • In summer, cooler indoor air transfers its "coolness" to the warmer incoming air, pre-cooling it.
    • This process occurs through conduction across the exchanger’s walls, driven by the temperature difference.
  3. Arten:
    • Cross-flow: Air streams flow perpendicularly, offering moderate efficiency (50-70%).
    • Counter-flow: Air streams flow in opposite directions, maximizing heat transfer (up to 90% efficiency).
    • Rotary (enthalpy wheel): A rotating wheel absorbs and transfers both heat and moisture, ideal for humidity control.
  4. Vorteile:
    • Reduces energy loss by recovering 50-90% of the heat from exhaust air.
    • Maintains indoor air quality by supplying fresh air while minimizing heating/cooling costs.
  5. Operation in Fresh Air System:
    • A fan draws stale air from the building through the exchanger while another fan pulls fresh outdoor air in.
    • The exchanger ensures the incoming air is tempered (closer to indoor temperature) before distribution, reducing the load on HVAC systems.
  6. Moisture Control (in some models):
    • Enthalpy exchangers also transfer moisture, preventing overly dry or humid indoor conditions.

The system ensures ventilation efficiency, energy savings, and comfort by recycling heat while maintaining air quality.

Wärmepumpen-Frischluftventilatorsystem in China

Ein Wärmepumpen-Zuluftventilatorsystem kombiniert Lüftung und Energierückgewinnung. Dabei regelt eine Wärmepumpe die Temperatur der einströmenden Frischluft und entfernt gleichzeitig verbrauchte Luft aus einem Raum. Dieses System ist besonders energieeffizient, da es nicht nur die Raumluftqualität verbessert, sondern auch die Wärmeenergie der Abluft zurückgewinnt.

So funktioniert es normalerweise:

  1. Frischluftzufuhr: Das System saugt Frischluft von außen an.
  2. Wärmepumpenbetrieb: Die Wärmepumpe entzieht der Abluft (oder je nach Jahreszeit umgekehrt) Wärme und überträgt diese auf die einströmende Frischluft. Im Winter kann sie die kalte Außenluft erwärmen, im Sommer die einströmende Luft kühlen.
  3. Belüftung: Während das System arbeitet, belüftet es den Raum auch, indem es abgestandene, verschmutzte Luft entfernt und so einen konstanten Frischluftstrom aufrechterhält, ohne Energie zu verschwenden.

Zu den Vorteilen gehören:

  • Energieeffizienz: Die Wärmepumpe reduziert den Bedarf an zusätzlicher Heizung oder Kühlung und spart so Energiekosten.
  • Verbesserte Luftqualität: Ständige Frischluftzufuhr trägt zur Entfernung von Schadstoffen in Innenräumen bei und sorgt für eine bessere Luftqualität.
  • Temperaturregelung: Es kann dazu beitragen, das ganze Jahr über eine angenehme Innentemperatur aufrechtzuerhalten, unabhängig davon, ob geheizt oder gekühlt werden muss.

Diese Systeme werden häufig in energieeffizienten Gebäuden, Wohnhäusern und Gewerberäumen eingesetzt, wo sowohl die Luftqualität als auch Energieeinsparungen Priorität haben.

Die Nutzung von Luft-Luft-Wärmetauschern in der Lüftungs- und Energiespartechnik

The core function of an air-to-air heat exchanger is to transfer the residual heat carried in the exhaust air (indoor exhaust air) to the fresh air (outdoor intake air) through heat exchange, without directly mixing the two airflows. The entire process is based on the principles of heat conduction and energy conservation, as follows:

Exhaust waste heat capture:
The air expelled indoors (exhaust) usually contains a high amount of heat (warm air in winter and cold air in summer), which would otherwise dissipate directly to the outside.
The exhaust air flows through one side of the heat exchanger, transferring heat to the heat conducting material of the heat exchanger.
Heat transfer:
Air to air heat exchangers are usually composed of metal plates, tube bundles, or heat pipes, which have good thermal conductivity.
Fresh air (air introduced from outside) flows through the other side of the heat exchanger, indirectly contacting the heat on the exhaust side, and absorbing heat through the wall of the heat exchanger.
In winter, fresh air is preheated; In summer, the fresh air is pre cooled (if the exhaust air is air conditioning cold air).
Energy recovery and conservation:
By preheating or pre cooling fresh air, the energy consumption of subsequent heating or cooling equipment is reduced. For example, in winter, the outdoor temperature may be 0 ° C, with an exhaust temperature of 20 ° C. After passing through a heat exchanger, the fresh air temperature may rise to 15 ° C. This way, the heating system only needs to heat the fresh air from 15 ° C to the target temperature, rather than starting from 0 ° C.
Airflow isolation:
Exhaust and fresh air flow through different channels in the heat exchanger to avoid cross contamination and ensure indoor air quality.
technological process
Exhaust collection: indoor exhaust gas is guided to the air-to-air heat exchanger through a ventilation system (such as an exhaust fan).
Fresh air introduction: Outdoor fresh air enters the other side of the heat exchanger through the fresh air duct.
Heat exchange: Inside the heat exchanger, exhaust and fresh air exchange heat in isolated channels.
Fresh air treatment: Preheated (or pre cooled) fresh air enters the air conditioning system or is directly sent into the room, and the temperature or humidity is further adjusted as needed.
Exhaust emission: After completing heat exchange, the exhaust temperature decreases and is finally discharged outdoors.
Types of air-to-air heat exchangers
Plate heat exchanger: composed of multiple layers of thin plates, with exhaust and fresh air flowing in opposite or intersecting directions in adjacent channels, resulting in high efficiency.
Wheel heat exchanger: using rotating heat wheels to absorb exhaust heat and transfer it to fresh air, suitable for high air volume systems.
Heat pipe heat exchanger: It utilizes the evaporation and condensation of the working fluid inside the heat pipe to transfer heat, and is suitable for scenarios with large temperature differences.
Vorteil
Energy saving: Recovering 70% -90% of exhaust waste heat, significantly reducing heating or cooling energy consumption.
Environmental Protection: Reduce energy consumption and lower carbon emissions.
Enhance comfort: Avoid direct introduction of cold or hot fresh air and improve indoor environment.

Abluftwärmeabfuhrbox für Bergwerke mit integriertem Luft-Luft-Wärmetauscher

Der im Abluftwärmerückgewinnungskasten integrierte Luft-Luft-Wärmetauscher dient der Rückgewinnung von Abwärme aus der Grubenabluft. Grubenabluft bezeichnet das kalte, feuchte Abgas, das aus einem Bergwerk austritt und üblicherweise Wärme enthält, aber traditionell ungenutzt abgeleitet wird. Dieses Gerät nutzt einen integrierten Luft-Luft-Wärmetauscher, um Wärme aus der Abluft auf einen Kaltluftstrom zu übertragen und so die Abwärme zurückzugewinnen.

Arbeitsprinzip
Luftmangel: Der im Bergwerk herrschende Luftmangel führt über das Belüftungssystem in die Wärmeabfuhrbox. Die Temperatur der Abluft liegt im Allgemeinen bei etwa 20 °C (die genaue Temperatur variiert je nach Bergwerkstiefe und Umgebungsbedingungen), und die Luftfeuchtigkeit ist relativ hoch.
Funktionsweise eines Luft-Luft-Wärmetauschers: Der eingebaute Luft-Luft-Wärmetauscher ist üblicherweise als Platten- oder Rohrkonstruktion ausgeführt. Abluft und Kaltluft tauschen Wärme durch eine Trennwand im Wärmetauscher aus. Die Wärme aus dem fehlenden Luftstrom wird an die Kaltluft abgegeben, wobei sich die beiden Luftströme nicht direkt vermischen.
Wärmeausbeute: Die durch einen Wärmeaustausch erwärmte Kaltluft kann zum Einfrieren der Grubenluftansaugung, zur Beheizung von Gebäuden im Grubenbereich oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden, während die Abluft nach der Wärmeabgabe mit einer niedrigeren Temperatur abgeleitet wird.
Eigenschaften und Vorteile
Effizient und energiesparend: Luft-Luft-Wärmetauscher benötigen keine zusätzlichen Arbeitsmedien und nutzen direkt die Wärmeübertragung von Luft zu Luft. Sie zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und niedrige Betriebskosten aus.
Umweltfreundlichkeit: Durch die Wiederverwertung der Abwärme und die Reduzierung von Energieverschwendung erfüllt es die Anforderungen einer grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung.
Hohe Anpassungsfähigkeit: Die Ausrüstung kann individuell an die Durchflussrate und Temperatur der Grubenabgase angepasst und ausgelegt werden und eignet sich somit für Gruben unterschiedlicher Größe.
Wartungsfreundlich: Im Vergleich zu Wärmerohr- oder Wärmepumpensystemen weisen Luft-Luft-Wärmetauscher eine relativ einfache Struktur auf und benötigen weniger Wartung.
Anwendungsszenarien
Frostschutz am Bohrlochkopf: Die zurückgewonnene Wärme wird genutzt, um die Luftansaugung der Grube zu erwärmen und so ein Einfrieren im Winter zu verhindern.
Gebäudeheizung: Bereitstellung von Heizung für Bürogebäude, Wohnheime usw. im Bergbaugebiet.
Warmwasserversorgung: In Kombination mit dem nachfolgenden System dient sie als Wärmequelle für das Brauchwarmwasser im Bergbaugebiet.
Vorsichtsmaßnahmen
Feuchtigkeitsbehandlung: Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit in der Abluft kann es im Wärmetauscher zu Kondenswasseransammlungen kommen, weshalb ein Entwässerungssystem oder korrosionsbeständige Materialien vorgesehen werden müssen.
Wärmeübertragungseffizienz: Die Effizienz eines Luft-Luft-Wärmetauschers ist durch die spezifische Wärmekapazität und die Temperaturdifferenz der Luft begrenzt, und die zurückgewonnene Wärme ist möglicherweise nicht so hoch wie bei einem Wärmepumpensystem, aber sein Vorteil liegt in seiner einfachen Struktur.

Anwendung von Luft-Luft-Wärmerückgewinnungstauschern in der Viehbelüftung

Der Luft-Luft-Wärmerückgewinnungstauscher spielt eine entscheidende Rolle in der Belüftungsindustrie für Viehzucht, da er die Energieeffizienz verbessert und optimale Bedingungen im Stall aufrechterhält. Dieser Wärmetauscher wurde entwickelt, um Abwärme aus der Abluft zurückzugewinnen. Er überträgt thermische Energie von der warmen, verbrauchten Luft, die aus Viehzuchtanlagen ausgestoßen wird, auf die einströmende, frische, kühlere Luft, ohne die beiden Ströme zu vermischen. In Geflügelställen, Schweineställen und anderen Zuchtumgebungen, in denen eine konstante Temperaturkontrolle und Luftqualität entscheidend sind, senkt er im Winter die Heizkosten durch Vorwärmen der Frischluft und mildert im Sommer den Hitzestress durch effektive Wärmeregulierung. Er wird normalerweise aus korrosionsbeständigen Materialien wie Aluminium oder Edelstahl gefertigt und hält den feuchten und ammoniakhaltigen Bedingungen stand, die in Viehzuchtumgebungen üblich sind. Durch die Integration in Belüftungssysteme senkt der Wärmetauscher nicht nur den Energieverbrauch, sondern unterstützt auch nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken und gewährleistet Tierwohl und Betriebseffizienz. Seine Anwendung ist besonders wertvoll in großen Zuchtbetrieben, die ein Gleichgewicht zwischen Kosteneffizienz und Umweltverantwortung anstreben.

Air-to-Air Heat Recovery Exchanger

Vollautomatische Produktionslinie für Luftfilter ohne Partitionierung

Vollautomatische Produktionslinie für Luftfilter ohne Partitionierung

Die vollautomatische Produktionslinie für Luftfilter ohne Trennwände ist ein hochautomatisiertes Produktionssystem, das typischerweise zur Herstellung von Hochleistungsluftfiltern verwendet wird, die häufig in industriellen, gewerblichen und privaten Luftreinigungsgeräten eingesetzt werden. Ihr Kernmerkmal ist die Verwendung eines nicht-trennwandigen Designs, um die Filtereffizienz des Luftfilters zu verbessern und den Luftstromwiderstand zu verringern.

Haupteigenschaften:
Trennwandfreies Design: Herkömmliche Luftfilter verwenden typischerweise Trennwände, um die Filtermaterialschichten zu trennen, während ein trennwandfreies Design Hindernisse für den Luftstrom effektiv reduzieren und so die Filtereffizienz verbessern und den Energieverbrauch senken kann.
Vollautomatischer Betrieb: Vom Rohmaterialschneiden über die Filtermaterialmontage bis hin zur Verpackung des fertigen Produkts erreicht die Produktionslinie eine vollständige Automatisierung, reduziert manuelle Eingriffe und verbessert die Produktionseffizienz und -konsistenz.
Hochpräzises Steuerungssystem: Durch die Integration fortschrittlicher Automatisierungssteuerungssysteme und Sensoren wird eine präzise Steuerung des Produktionsprozesses gewährleistet und es werden hochwertige Filterprodukte erzielt.
Schnelles Umschalten und Flexibilität: Die Produktionslinie unterstützt die Herstellung von Filtern unterschiedlicher Spezifikationen und Typen und kann schnell zwischen Produktionsmodi wechseln, um den Anforderungen verschiedener Kunden gerecht zu werden.
Effiziente Produktionskapazität: Entwerfen Sie effiziente Prozesse und modulare Systeme, die den Anforderungen der Großproduktion gerecht werden und eine stabile Produktqualität gewährleisten.

Vergleich des PUE für Kühltechnologien in Rechenzentren

Der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) ist ein wichtiger Indikator zur Messung der Energieeffizienz in Rechenzentren. Je näher der PUE-Wert bei 1 liegt, desto höher ist im Idealfall die Energieeffizienz. Im Folgenden sind typische PUE-Wertebereiche für verschiedene Kühltechnologien aufgeführt:

冷却技术 典型PUE值 适用场景

传统风冷 1.7 - 2.5 中小型数据中心、气候炎热地区

热/冷通道隔离 1.3 - 1.6 大型数据中心

间接蒸发冷却 1.1 - 1.3 干燥地区、节能要求高的数据中心

冷冻水系统 1.2 - 1.5 高密度负载

浸没式液冷 1.05 - 1.2 高性能计算(HPC)、超高热密度场景

自由冷却 1.1 - 1.3 寒冷地区

热回收冷却 1.2 - 1.4 热能循环利用需求高的数据中心

AI智能温控 1.1 - 1.2 超大规模数据中心

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