一個(gè)創新的(de)工廠“灰水(shuǐ)和(hé)熱(rè)水(shuǐ)能量回收系統”

                                       圖片來(lái)源 ：McClure Engineering

      提高(gāo)能源利用(yòng)效率可(kě)以降低運營成本，并對(duì)環境和(hé)碳足迹帶來(lái)積極的(de)影(yǐng)響。工業企業正在努力使其設施和(hé)建築系統盡可(kě)能節能，本文介紹了(le)一個(gè)源自研究應用(yòng)的(de)過程設施水(shuǐ)能回收應用(yòng)，可(kě)能會對(duì)此有所幫助。

　　對(duì)于一些耗費大(dà)量水(shuǐ)以及需要大(dà)量能源來(lái)加熱(rè)的(de)水(shuǐ)處理(lǐ)系統，設施管理(lǐ)人(rén)員(yuán)可(kě)以從工藝過程中回收能量，在某些情況下(xià)，甚至回收廢水(shuǐ)本身。

　　有一種有效的(de)方法可(kě)用(yòng)來(lái)回收能源，并重複使用(yòng)來(lái)自高(gāo)水(shuǐ)溫工藝應用(yòng)中的(de)灰水(shuǐ)（graywater）。除了(le)重新用(yòng)于工藝過程水(shuǐ)系統外，熱(rè)量還(hái)可(kě)以用(yòng)于建築内其它熱(rè)水(shuǐ)系統。如果特定應用(yòng)允許，可(kě)以将灰水(shuǐ)回收并在過程研究中重複使用(yòng)。

　　廢水(shuǐ)加熱(rè)和(hé)水(shuǐ)回收

　　通(tōng)常，應用(yòng)中的(de)灰水(shuǐ)在冷(lěng)卻到140 ℉以下(xià)後被排放到下(xià)水(shuǐ)道。使用(yòng)大(dà)量能源和(hé)水(shuǐ)的(de)過程研究應用(yòng)對(duì)設計師來(lái)說是一個(gè)機會，可(kě)以創建一個(gè)回收大(dà)量資源并用(yòng)于建築系統的(de)過程。該概念最适合于加熱(rè)水(shuǐ)溫在160 至200 ℉範圍内的(de)系統。

　　在将熱(rè)工藝用(yòng)水(shuǐ)用(yòng)于研究應用(yòng)後，灰水(shuǐ)可(kě)以排入集水(shuǐ)池或絕緣水(shuǐ)箱，而不是排放到下(xià)水(shuǐ)道。當水(shuǐ)被收集時(shí)，假設有足夠的(de)進水(shuǐ)流量，浮子将激活并開始回收能量的(de)過程。集水(shuǐ)池水(shuǐ)被泵送流經系統，在系統中進行能量和(hé)水(shuǐ)的(de)回收過程。

　　在泵的(de)下(xià)遊，第一級是“水(shuǐ)- 水(shuǐ)”熱(rè)交換器，其中約180 ℉的(de)出水(shuǐ)熱(rè)量與建築物(wù)飲用(yòng)熱(rè)水(shuǐ)系統、建築物(wù)内的(de)其它加熱(rè)水(shuǐ)系統或過程回路補給進行間接交換。

　　根據優先級和(hé)預期用(yòng)途，可(kě)以将多(duō)個(gè)熱(rè)交換器串聯布置。灰水(shuǐ)被輸送回過程水(shuǐ)回路補給系統，再用(yòng)于工藝研究。由于在經過換熱(rè)器之後，水(shuǐ)溫會升高(gāo)，因此剩餘的(de)熱(rè)能會返回到過程回路。

　　将熱(rè)交換器布置在泵下(xià)遊的(de)緊鄰位置，可(kě)确保最大(dà)的(de)回收效率。當研究過程停止一段時(shí)間後，該應用(yòng)不再需要熱(rè)水(shuǐ)時(shí)，再生能源仍然可(kě)以直接用(yòng)于建築中的(de)其它熱(rè)水(shuǐ)需求。

　　當回收系統負載不足時(shí)，水(shuǐ)被冷(lěng)卻并排放到下(xià)水(shuǐ)道。在排放/ 泵送至生活污水(shuǐ)管之前，監測溫度以驗證其低于140 ℉。如果出水(shuǐ)溫度高(gāo)于140 ℉，熱(rè)交換器會在排放到下(xià)水(shuǐ)道之前降低水(shuǐ)溫。流程圖如圖1 所示。

圖 1 ：必須開發和(hé)實施自定義運行順序，以控制和(hé)監控此過程。

　　用(yòng)于監控的(de)控制順序

　　爲了(le)使該系統有效工作，必須開發和(hé)實施自定義運行序列來(lái)控制和(hé)監控該過程。以下(xià)是此過程運行序列的(de)示例摘要：

　　1. 将過程水(shuǐ)排至集水(shuǐ)池，當水(shuǐ)位激活集水(shuǐ)池中的(de)浮子時(shí)，泵被啓動。然後将水(shuǐ)泵送通(tōng)過系統。

　　2. 當來(lái)自集水(shuǐ)池的(de)過程灰水(shuǐ)高(gāo)于140 ℉超過15 分(fēn)鐘(zhōng)時(shí)，控制閥（C V -1）打開以啓用(yòng)熱(rè)交換器（H X -1）。如果灰水(shuǐ)的(de)溫度爲140 ℉或更高(gāo)，控制閥保持打開。

　　3. 灰水(shuǐ)通(tōng)過熱(rè)交換器（HX-1）後，被分(fēn)流回過程回路，在那裏被加熱(rè)并再次用(yòng)于過研究項目。控制閥（CV-2）打開，将水(shuǐ)釋放回現有灰水(shuǐ)回路。清潔水(shuǐ)支管的(de)控制閥（CV-3）應保持關閉。

　　4. 當系統檢測到水(shuǐ)的(de)溫度低于140 ℉超過15 分(fēn)鐘(zhōng)時(shí)，熱(rè)交換器控制閥（C V -1）關閉。灰水(shuǐ)應繼續返回灰水(shuǐ)處理(lǐ)回路。當灰水(shuǐ)需要排放到清潔水(shuǐ)系統，而不是重新引入過程水(shuǐ)研究回路時(shí)，控制閥（C V -2）關閉，控制閥（CV-3）打開。

　　5. 如果排入下(xià)水(shuǐ)道的(de)水(shuǐ)溫高(gāo)于140 ℉，則熱(rè)交換器（HX-2）啓動以降低熱(rè)負荷。

　　對(duì)于這(zhè)種應用(yòng)，研究中使用(yòng)的(de)過程水(shuǐ)始終保持“清潔”，因此在被引入過程水(shuǐ)回路之前不需要進行水(shuǐ)處理(lǐ)。如果在将水(shuǐ)重新引入系統之前需要對(duì)其進行處理(lǐ)，該應用(yòng)程序仍然可(kě)以工作，但節能量可(kě)能會減少，投資回收期可(kě)能會延長(cháng)。

　　能源回收和(hé)節能驗證

　　應針對(duì)每個(gè)具體工況開發一個(gè)節能模型，以驗證節能和(hé)回收效果。根據這(zhè)些結果，設計師可(kě)以與業主合作，以确定對(duì)其應用(yòng)而言，該系統是否是經濟可(kě)行的(de)解決方案。即使該系統需要水(shuǐ)處理(lǐ)（軟水(shuǐ)器等），仍然可(kě)以爲建築管理(lǐ)帶來(lái)可(kě)行的(de)回報。如果建築業主發現節能和(hé)水(shuǐ)回收的(de)回報期爲幾年甚至更短的(de)時(shí)候，他(tā)們就會批準這(zhè)種類型的(de)項目。通(tōng)常，系統越大(dà)，投資回收期越快(kuài)。

　　能源與環境設計先鋒（L E E D）是一個(gè)綠色建築評價體系，旨在鼓勵設計/ 建造更具可(kě)持續性的(de)建築。随著(zhe)越來(lái)越多(duō)的(de)建築進行LEED 認證，這(zhè)種能源/ 水(shuǐ)回收系統可(kě)以幫助獲得(de)L E E D 評級體系中所需的(de)分(fēn)數。節能和(hé)設計可(kě)以獲得(de)“節能”或“創新”LEED 分(fēn)數。

　　工藝用(yòng)水(shuǐ)系統的(de)能效 

　　用(yòng)于研究的(de)工藝用(yòng)水(shuǐ)系統不再需要成爲設施的(de)大(dà)型能源/ 水(shuǐ)排放口。創新的(de)解決方案可(kě)以節省資金，同時(shí)有助于保護環境。此外，這(zhè)類型系統的(de)回報通(tōng)常是合理(lǐ)的(de)。因此，實施的(de)決定通(tōng)常在經濟上是可(kě)行和(hé)合理(lǐ)的(de)。随著(zhe)許多(duō)公司開始設定碳中和(hé)目标，對(duì)設計師和(hé)設施管理(lǐ)者來(lái)講，能源/ 水(shuǐ)回收系統将更具相關性和(hé)可(kě)行性。（作者：Erik Eaves）

　　關鍵概念： 

　　■ 應針對(duì)每個(gè)具體工況開發一個(gè)節能模型，以驗證節能和(hé)回收效果。

　　■ 許多(duō)公司開始設定碳中和(hé)目标，能源回收系統更具相關性和(hé)可(kě)行性。

　　思考一下(xià)： 

　　還(hái)有哪些過程制造設施可(kě)以從能源回收中受益？