quesito efficienza recuperatore di calore per impianto

[mizu]

Gentili utenti,
quanto vi espongo è un dubbio che è nato dallo studio che ho affrontato in seguito alla richiesta del dimensionamento di un sistema di recupero di calore dall’aria in espulsione. Secondo quanto ho appreso L’efficienza dello scambio termico viene definita come rapporto tra la potenza termica effettivamente scambiata e quella massima teoricamente scambiabile qualora uno dei due fluidi in uscita si portasse alla stessa entalpia di quello in ingresso. Inoltre il testo da cui sto studiando ritiene che tra i flussi , è quello a portata di massa minore a portarsi allo stesso valore di entalpia dell’altro. Si ha pertanto che :

Eff= q/Qmax
q= calore effettivamente scambiato
Qmax= min( Gex, Grin) (He-Ha)
Gex= Portata in uscita
Gin= Portata di ingress di rinnovo
He-Ha= differenza di entapia tra aria esterna in ingresso nello scambiatore e aria in uscita dall’ambiente.

Purtroppo nonostante abbia riportato testualmente quanto da me consultato, non comprendo il significato fisico di tale espressione!
A mio modestissimo avviso avrei definito l’efficienza come rapporto tra il calore effettivamente scambiato considerando la portata di immissione ( in analogia a quanto definito sopra) e il calore che la stessa portata di aria scambierebbe se la stessa portata di immissione di aria esterna si portasse alla temperatura dell’ambiente interno (caso ovviamente ideale) .

Poiché le portate sono uguali, l’efficienza che si ottiene sarebbe solo un rapporto tra entalpie (e quindi considerando il cp costante per i due casi esso sarebbe un rapporto tra temperature )

Vi ringrazio in anticipo!

[arkanoid]

"poichè le portate sono uguali" è un assunto particolare, generalmente non vero

[mizu]

inanzittutto grazie Arkanoid per la tua attenzione al mio post!!

secondo la mia considerazione io valuterei l'efficienza come rapporto tra il calore effettivamente scambiato dalla portata in ingresso e il calore ideale scambiato se la stessa portata di aria in ingresso si portasse alla temperatura dell'ambiente interno (ovviamente caso ideale). ovvero:

eff= (Qin*(Hest-Hus))/(Qin*(Hest-Hint))

Qin= Portata aria da immettere nell'ambiente
Hest= Entaplia aria Esterna
Hus= Entalpia aria in uscita dal recuperatore
Hint= Entaplia aria dell'ambiente interno accuppato


Nel ragionamento che ho accennato le portate sono uguali ma in quasi tutti i testi di termotecnica al denominatore viene posta la portata minima che transita all'interno del recuperatore ( quindi sia di espulsione che di immissione).

[ugo.testa]

Secondo me non potrebbe neanche idealmente arrivare la temperatura dell'aria in entrata alla stessa temperatura di quella interna. Per verificarsi questa ipotesi il flusso in entrata dovrebbe essere di valore trascurabile rispetto a quello in uscita.
Di fatto, fissato un DT tra aria interna ed esterna la temperatura dell'aria in entrata si avvicina a quella dell'aria interna di una frazione di DT pari al rapporto ponderale del flusso in uscita e la somma dei due flussi.
Provo a fare un esempio:
se entrano 6 mc a 11 °C ed escono 12 mc a 20°C (quindi con DT pari a 9 °C) la temperatura ideale del flusso d'aria esterna verso l'interno, dopo il recuperatore sara:
11 + 9 x 12/18 = 17°C
controllando il flusso d'aria verso l'esterno la sua temperatura sarà:
20 - 9 x 6/18 = 17°C
in effetti in uno scambio ideale le due temperature si equivalgono e si allineano su un valore intermedio che si discosta dai valori di partenza proporzionalmente al rapporto dei due flussi.
Dopo lo scambio rimane soddisfatta l'equivalenza dei contenuti energetici totali dei due flussi.

[mizu]

Secondo me non potrebbe neanche idealmente arrivare la temperatura dell'aria in entrata alla stessa temperatura di quella interna. Per verificarsi questa ipotesi il flusso in entrata dovrebbe essere di valore trascurabile rispetto a quello in uscita.
Di fatto, fissato un DT tra aria interna ed esterna la temperatura dell'aria in entrata si avvicina a quella dell'aria interna di una frazione di DT pari al rapporto ponderale del flusso in uscita e la somma dei due flussi.
Provo a fare un esempio:
se entrano 6 mc a 11 °C ed escono 12 mc a 20°C (quindi con DT pari a 9 °C) la temperatura ideale del flusso d'aria esterna verso l'interno, dopo il recuperatore sara:
11 + 9 x 12/18 = 17°C
controllando il flusso d'aria verso l'esterno la sua temperatura sarà:
20 - 9 x 6/18 = 17°C
in effetti in uno scambio ideale le due temperature si equivalgono e si allineano su un valore intermedio che si discosta dai valori di partenza proporzionalmente al rapporto dei due flussi.
Dopo lo scambio rimane soddisfatta l'equivalenza dei contenuti energetici totali dei due flussi.

Ti ringrazio per la tua risposta... ma purtroppo non mi è totalmente chiara.

[ugo.testa]

Provo a spiegare il concetto espresso a numeri:
uno scambiatore di calore mette in contatto due fluidi attraverso delle pareti divisorie (da una parte passa un fluido cedente e dall'altra il fluido che assorbe. Lo scambio ideale lo avrei se i due fluidi venissero a contatto fino a saturazione degli scambi energetici. Se metto insieme i due fluidi in un serbatoio e li mescolo insieme le loro temperature si livellano ma non certo al valore più alto. Si livellano ad un valore intermedio che dipende dalle temperature di partenza e dai volumi.
Insomma, se mescolo 10 litri di acqua a 40°C con 10 litri di acqua a 20°C non posso pensare di ottenere 15 litri a 40°C. Intuitivamente avrò 20 litri a 30°C. Questo appunto in condizioni di miscelazione ideale. Di fatto se lo scambio avviene a mezzo di un recuperatore, invece che avere 30 °C per entrambi avrò 25°C per uno e 35 per l'altro. Avrò realizzato un passaggio energetico pari al 50% di quello ideale e il mio scambiatore avrà appunto una efficienza 0.5.

Prendete sempre come chiacchiere quello che dico .

[mizu]

ti ringrazio ugo! Il funzionamento di un recuperatore mi era chiaro anche prima... quello che non comprendo è la definizione dell'efficienza di scambio in termini di calcolo che ho argomentato nel post precedente; ovvero:
perchè al denominatore mi compare la portata minima che circola nello scambiatore e non la stessa portata che viene considerata al numeratore nello scambio effettivo??

[Abser]

La formula è chiarissima, basta solo definire a quale portata ci si deve riferire: se le portate sono uguali l'efficienza è il rapporto tra calore effettivamente scambiato e il calore dissipato attraverso la ventilazione = QxDI (attenzione che nei sistemi ad aria l'entalpia non coincide con le temperature e quindi con il calore sensibile per effetto del valore acqueo e quindi del calore latente). Non conosco il campo in cui opere ma se si tratta di efficienza energetica degli edifici, se le portate sono diverse bisogna a mio avviso riferirsi alla portata maggiore perchè questa rappresenta il calore dissipato e quindi è corretto definire l'efficienza di recupero rispetto a questo valore. Diversamnte si bara. Faccio un esempio se la portata estratta è inferiore a quella immessa per effetto delle perdite per pressirizzazione del locale è comunque la portata maggiore (cioè quella immessa) che rappresenta il "costo" energetico della ventilazione

[mizu]

inizio a sospettare che quello che scrivo non sia sia chiaro.

L'efficienza che citi tu è il COP del recuperatore.