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換気および省エネ工学における空気対空気熱交換器の利用

空気対空気熱交換器の中心的な機能は、排気(室内排気)に含まれる残留熱を熱交換によって新鮮な空気(室外吸気)に伝達することです。この際、2つの気流を直接混合することはありません。このプロセス全体は、熱伝導と省エネの原理に基づいており、以下の通りです。

排気廃熱回収:
屋内に排出される空気(排気)には通常、大量の熱(冬は暖かい空気、夏は冷たい空気)が含まれており、通常は屋外に直接放散されます。
排気は熱交換器の片側を流れ、熱交換器の熱伝導材料に熱を伝達します。
熱伝達:
空気対空気熱交換器は通常、熱伝導性に優れた金属板、チューブ束、またはヒートパイプで構成されています。
新鮮な空気(外部から導入された空気)は熱交換器の反対側を流れ、排気側の熱に間接的に接触し、熱交換器の壁を通して熱を吸収します。
冬には新鮮な空気が予熱され、夏には新鮮な空気が予冷されます(排気がエアコンの冷気の場合)。
エネルギーの回収と節約:
新鮮な空気を予熱または予冷することで、その後の暖房または冷房設備のエネルギー消費を削減できます。例えば、冬季には屋外温度が0℃で排気温度が20℃の場合、熱交換器を通過すると新鮮な空気の温度は15℃まで上昇します。これにより、暖房システムは新鮮な空気を0℃から加熱するのではなく、15℃から目標温度まで加熱するだけで済みます。
気流遮断:
排気と新鮮な空気は熱交換器内の異なるチャネルを通って流れるため、相互汚染が回避され、室内の空気の質が確保されます。
技術プロセス
排気収集:室内の排気ガスは換気システム(排気ファンなど)を通じて空気対空気熱交換器に導かれます。
外気導入:屋外の新鮮な空気は外気ダクトを通って熱交換器の反対側に入ります。
熱交換: 熱交換器内では、排気と新鮮な空気が独立したチャネルで熱を交換します。
外気処理: 予熱 (または予冷) された外気が空調システムに入るか、直接室内に送られ、必要に応じて温度や湿度がさらに調整されます。
排気:熱交換が完了すると排気温度が低下し、最終的に屋外に排出されます。
空気対空気熱交換器の種類
プレート式熱交換器: 複数の薄いプレート層で構成され、排気と新鮮な空気が隣接するチャネルで反対方向または交差方向に流れるため、効率が高くなります。
ホイール熱交換器: 回転する熱ホイールを使用して排気熱を吸収し、新鮮な空気に伝達します。高風量システムに適しています。
ヒートパイプ熱交換器:ヒートパイプ内の作動流体の蒸発と凝縮を利用して熱を伝達し、温度差が大きいシナリオに適しています。
アドバンテージ
省エネ:排気廃熱の70%~90%を回収し、暖房や冷房のエネルギー消費を大幅に削減します。
環境保護: エネルギー消費量を削減し、二酸化炭素排出量を削減します。
快適性の向上: 冷たいまたは熱い新鮮な空気が直接入るのを防ぎ、室内環境を改善します。

空気対空気熱交換器を内蔵した鉱山排気熱抽出ボックス

The built-in air-to-air heat exchanger in the mine exhaust heat extraction box is a device specifically designed to recover waste heat from mine exhaust air. Mine exhaust refers to the low-temperature, high humidity waste gas discharged from a mine, which usually contains a certain amount of heat but is traditionally discharged directly without being utilized. This device uses a built-in air-to-air heat exchanger (i.e. air-to-air heat exchanger) to transfer heat from the exhaust air to another stream of cold air, thereby achieving the goal of waste heat recovery.

動作原理
Lack of air input: The mine's lack of air is introduced into the heat extraction box through the ventilation system. The temperature of the exhaust air is generally around 20 ℃ (the specific temperature varies depending on the depth of the mine and the environment), and the humidity is relatively high.
Function of Air to Air Heat Exchanger: The built-in air to air heat exchanger usually adopts a plate or tube structure, and the exhaust air and cold air exchange heat through a partition type in the heat exchanger. The heat from the lack of wind is transferred to the cold air, while the two airflows do not mix directly.
Heat output: After being heated by heat exchange, the cold air can be used for anti freezing of mine air inlet, heating of mining area buildings, or domestic hot water, while the exhaust air is discharged at a lower temperature after releasing heat.
Characteristics and advantages
Efficient and energy-saving: Air to air heat exchangers do not require additional working fluids and directly utilize the heat transfer from air to air. They have a simple structure and low operating costs.
Environmental friendliness: By recycling exhaust heat and reducing energy waste, it meets the requirements of green and low-carbon development.
Strong adaptability: The equipment can be customized and designed according to the flow rate and temperature of the mine exhaust, suitable for mines of different scales.
Easy maintenance: Compared to heat pipe or heat pump systems, air-to-air heat exchangers have a relatively simple structure and require less maintenance.
アプリケーションシナリオ
Anti freezing at the wellhead: Use the recovered heat to heat the mine air intake and avoid freezing in winter.
Building heating: providing heating for office buildings, dormitories, etc. in the mining area.
Hot water supply: Combined with the subsequent system, provide a heat source for domestic hot water in the mining area.
precautions
Moisture treatment: Due to the high humidity of the exhaust air, the heat exchanger may face the problem of condensation water accumulation, and a drainage system or anti-corrosion materials need to be designed.
Heat transfer efficiency: The efficiency of an air-to-air heat exchanger is limited by the specific heat capacity and temperature difference of the air, and the recovered heat may not be as high as that of a heat pump system, but its advantage lies in its simple structure.

ポリマーPP素材を使用したプレート型空気対空気熱交換器

ポリマーPP(ポリプロピレン)材料製のプレート型空気対空気熱交換器は、ポリプロピレン材料をベースにした熱交換装置で、主にガス間の熱交換に使用されます。主な特徴と用途は次のとおりです。

主な特徴:
耐腐食性: PP 素材は化学的耐腐食性が強く、酸性またはアルカリ性ガス環境に適しており、特に腐食性の強い産業環境で優れた性能を発揮します。

軽量: 金属製の熱交換器に比べ、PP 素材の熱交換器は軽量なので、設置やメンテナンスが簡単です。

優れた熱安定性: ポリプロピレンは優れた熱安定性を備えており、通常は -10 °C ~ +95 °C の温度範囲内で動作します。

高い費用対効果:PP 材料のコストが低く、加工が比較的簡単なため、全体的なコストは比較的経済的です。

環境への配慮: ポリプロピレンはリサイクル可能なポリマー素材であり、廃棄後の環境への影響は最小限です。

主な応用分野:
化学および製薬業界: 腐食性ガスの熱回収または温度調節に使用されます。
排気ガス処理システム:空気浄化プロセス中に、熱交換器を通じて有害ガスから熱が回収されます。
食品加工:一部の食品生産工程では、環境温度の安定性を維持するためのガス交換に使用されます。
HVAC システム: 建物の換気および空調システムで空気の予熱または予冷に使用され、エネルギー効率が向上します。
ポリプロピレン素材で作られたプレート型空気対空気熱交換器は、そのユニークな耐腐食性と優れたコスト効率により、多くの特定の産業分野にとって理想的な選択肢となっています。

プレート式空気対空気熱交換器の動作原理

プレート空対空熱交換器は一般的に使用される熱交換装置であり、その動作原理は次のとおりです。

プレート式空気対空気熱交換器は一連の平行な金属プレートで構成され、プレート間に一連のチャネルが形成されます。これらの流路には熱媒体が流れます。プレート式気体熱交換器に熱媒体が流れると、熱媒体はプレートに熱を伝え、プレートは熱媒体の反対側に熱を伝え、熱伝達と熱交換が行われます。

プレート式空気対空気熱交換器の動作原理は、直接熱伝達と間接熱伝達の 2 つの方法に分けることができます。

直接熱伝達:直接熱伝達とは、熱媒体がプレート内を直接流れ、熱媒体の反対側に熱を伝達することです。この方法は、熱媒体の両側の温度差が小さい場合に適しています。

間接熱伝達: 間接熱伝達とは、熱媒体がプレートを介して熱媒体の反対側に熱を伝達することを指します。熱媒体の両側の温度差が大きい場合に適した方式です。

プレート式空気熱交換器では、熱媒体の流れに一方向の流れと双方向の流れがあります。一方向流とは熱媒体が一方向にしか流れないことをいい、双方向流とは熱媒体が二方向に流れることができることをいいます。二方向の流れを備えたプレート式空気対空気熱交換器は熱交換効率が高くなりますが、より複雑で高価でもあります。

要約すると、プレート空気対空気熱交換器は、プレート間のチャネルを介して熱媒体間の熱伝達と熱交換を実現します。その動作原理は直接熱伝達と間接熱伝達に分けられ、熱媒体の流れには一方向の流れと双方向の流れがあります。

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