Goede warmtewisselaars leveren energiebesparing

Warmtewisselaars

Conclusie


Warmtewisselaars vormen het hart van energieoverdracht systemen.
Goede ontwerpen besparen energie;- dit omdat met lagere temperaturen dezelfde warmte kan worden overgedragen aan ruimtes.

- Bij CV systemen kan de kachel tot wel 15% zuiniger presteren.
- Bij koelinstallaties levert elke graad daling van het temperatuurverschil tussen tussen condensor- en verdampertemperatuur 3% minder energieverbruik op voor hetzelfde koeleffect.
- Warmtepompen - feitelijk ook koelsystemen - vertonen hetzelfde effect.

Een goed ontwerp vraagt deskundigheid
Bij de aanschaf van systemen moet dus goed gelet worden op de kwaliteit van de warmtewisselaars.


Warmte wisselaars

In heel veel installaties voor energieoverdracht worden warmtewisselaars toegepast.

  • Warmteoverdracht uit de de verbrandingsruimte van de ketel aan het CV systeem
  • Overdracht van warmte in elektrische boilers aan het opslag reservoir
  • Overdracht van zonne-energie uit zonnecollectoren aan warmteopslag vaten
  • De terugwinning van douche water
  • Warmte overdracht uit de bodem aan de verdampers van warmtepompen
  • Warmteoverdracht uit de lucht in koelcellen aan de verdampers van koelmachines
  • Airco en de radiator in automobielen

Bij deze warmte overdrachtsprocessen in warmtewisselaars willen we de verliezen zoveel mogelijk beperken en de temperatuurverschillen zo klein mogelijk houden tussen het medium dat energie toevoert en het medium dat de de energie opneemt; Laten we dit verschil Tm noemen. Platen wisselaars bereiken een overdracht van 10 W/m2.K en buizen wisselaar behalen maximaal 2,5 W/m2.K.

Bij het ontwerp van warmtewisselaars moet gekeken worden naar:

  • De investeringskosten
  • De kosten van energie om het medium door de warmtewisselaar te pompen of te blazen
  • De onderhoudskosten in verband met vervuiling of slijtage door corrosie
  • Het ruimtebeslag dat beschikbaar is
  • Het energetisch effect dat de warmtewisselaar heeft in het totale systeem

Bij koelprocessen is het rendement sterk afhankelijk van het verschil tussen verdamper- en condensor temperatuur. Een goed ontwerp van de warmtewisselaars kan de energie kosten met wel 50% verbeteren bij gelijkblijvende koelprestaties.

Bij woningen levert de keuze voor vloerverwarming in plaats van radiatoren op dat ketels met wel 15% beter rendement kunnen opereren.

Drie types warmtewisseling
—> Straling
—> Geleiding
—> Convectie

Stacks Image 255125

Straling


De zon straalt energie naar de aarde en de aarde neemt die energie op. Straling is een electromagnetische vorm van energie. De intensiteit van de straling wordt bepaald door het temperatuurverschil van de oppervlaktes. Tussen alle oppervlaktes van materialen vind stralingsuitwisseling plaats.

Lucht is diathermaal en neemt nagenoeg geen stralingsenergie op en staat die ook niet af. Dit verschijnsel maakt dat in de nacht wel vaste objecten, zoals auto's, bruggen, gras en bomen afkoelen door uitstraling naar de koude hemel, waardoor die kouder worden dan de buitenlucht en de waterdamp uit de lucht condenseert tegen de auto's, het gras en de bomen. Dat zien we als rijp en dauw of natte autoruiten. Auto's kunnen wel 20 graden kouder worden dan de buitenlucht op heldere windstille nachten.

Lees meer op de pagina over straling
Stacks Image 255135

Geleiding


Warmte wordt uitgewisseld tussen vaste stoffen of vloeistoffen door beweging van atomen.

Geleiding vindt vele toepassingen in de warmtetechniek. Bij voorbeeld te terugwinning van warmte uit douchewater.

Stacks Image 255140

Convectie


Convectie is warmte overdracht waarbij een deel van een medium gemengd wordt met een ander deel van het medium.

a. we kennen natuurlijke convectie waarbij de warmte uitwisseling geheel afhankelijk is van het verschil in dichtheid en de temperatuur van het medium. (zoals bijvoorbeeld lucht die door een radiator is verwarmd door geleding, stigt op en mengt zich met andere lucht in de ruimte)

b. hierbij wordt de warmte uitwisseling gerealiseerd door gedwongen beweging van het medium, bijvoorbeeld door pompen die beweging van de vloeistof veroorzaken.
Stacks Image 255148

Plaat-warmtewisselaars

Plaat warmte wisselaars nemen minder ruimte in beslag dan buis wisselaars. En presteren beter.
• Ze worden gemaakt van dun materiaal - dit geeft optimale warmteuitwisseling - omdat de warmte door een dunne wand moet passeren.
• Platenwisselaars veroorzaken hoge turbulentie in het medium - dat voor efficiëntie warmte-uitwisseling zorgt. Dit resultaat niet allen in een kleiner benodigde oppervlak, maar ook een mee efficiënte werking
• De hoge turbulentie levert ook een zelfreinigend effect op. In traditionele buiswisselaar kan de werking aanzienlijk verminderd worden door oppervlaktevervuiling. Platenwisselaars behoeven daardoor minder vaak gereinigd te worden.
• Flexibliliteit - de platenwisselaars bestaat uit verschillende platen en kan gemakkelijk vergroot worden om de meer capaciteit te verkrijgen. Ze kunnen gemakkelijk geopend worden voor reiniging indien ze uitgevoerd zijn met pakkingen.