圖片來源 ：McClure Engineering
提高能源利用效率可以降低運營成本，并對環(huán)境和碳足跡帶來積極的影響。工業(yè)企業(yè)正在努力使其設(shè)施和建筑系統(tǒng)盡可能節(jié)能，本文介紹了一個源自研究應(yīng)用的過程設(shè)施水能回收應(yīng)用，可能會對此有所幫助。
對于一些耗費大量水以及需要大量能源來加熱的水處理系統(tǒng)，設(shè)施管理人員可以從工藝過程中回收能量，在某些情況下，甚至回收廢水本身。
有一種有效的方法可用來回收能源，并重復(fù)使用來自高水溫工藝應(yīng)用中的灰水（graywater）。除了重新用于工藝過程水系統(tǒng)外，熱量還可以用于建筑內(nèi)其它熱水系統(tǒng)。如果特定應(yīng)用允許，可以將灰水回收并在過程研究中重復(fù)使用。
廢水加熱和水回收
通常，應(yīng)用中的灰水在冷卻到140 ℉以下后被排放到下水道。使用大量能源和水的過程研究應(yīng)用對設(shè)計師來說是一個機會，可以創(chuàng)建一個回收大量資源并用于建筑系統(tǒng)的過程。該概念最適合于加熱水溫在160 至200 ℉范圍內(nèi)的系統(tǒng)。
在將熱工藝用水用于研究應(yīng)用后，灰水可以排入集水池或絕緣水箱，而不是排放到下水道。當(dāng)水被收集時，假設(shè)有足夠的進水流量，浮子將激活并開始回收能量的過程。集水池水被泵送流經(jīng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中進行能量和水的回收過程。
在泵的下游，第一級是“水- 水”熱交換器，其中約180 ℉的出水熱量與建筑物飲用熱水系統(tǒng)、建筑物內(nèi)的其它加熱水系統(tǒng)或過程回路補給進行間接交換。
根據(jù)優(yōu)先級和預(yù)期用途，可以將多個熱交換器串聯(lián)布置。灰水被輸送回過程水回路補給系統(tǒng)，再用于工藝研究。由于在經(jīng)過換熱器之后，水溫會升高，因此剩余的熱能會返回到過程回路。
將熱交換器布置在泵下游的緊鄰位置，可確保最大的回收效率。當(dāng)研究過程停止一段時間后，該應(yīng)用不再需要熱水時，再生能源仍然可以直接用于建筑中的其它熱水需求。
當(dāng)回收系統(tǒng)負(fù)載不足時，水被冷卻并排放到下水道。在排放/ 泵送至生活污水管之前，監(jiān)測溫度以驗證其低于140 ℉。如果出水溫度高于140 ℉，熱交換器會在排放到下水道之前降低水溫。流程圖如圖1 所示。
圖 1 ：必須開發(fā)和實施自定義運行順序，以控制和監(jiān)控此過程。
用于監(jiān)控的控制順序
為了使該系統(tǒng)有效工作，必須開發(fā)和實施自定義運行序列來控制和監(jiān)控該過程。以下是此過程運行序列的示例摘要：
1. 將過程水排至集水池，當(dāng)水位激活集水池中的浮子時，泵被啟動。然后將水泵送通過系統(tǒng)。
2. 當(dāng)來自集水池的過程灰水高于140 ℉超過15 分鐘時，控制閥（C V -1）打開以啟用熱交換器（H X -1）。如果灰水的溫度為140 ℉或更高，控制閥保持打開。
3. 灰水通過熱交換器（HX-1）后，被分流回過程回路，在那里被加熱并再次用于過研究項目?？刂崎y（CV-2）打開，將水釋放回現(xiàn)有灰水回路。清潔水支管的控制閥（CV-3）應(yīng)保持關(guān)閉。
4. 當(dāng)系統(tǒng)檢測到水的溫度低于140 ℉超過15 分鐘時，熱交換器控制閥（C V -1）關(guān)閉?；宜畱?yīng)繼續(xù)返回灰水處理回路。當(dāng)灰水需要排放到清潔水系統(tǒng)，而不是重新引入過程水研究回路時，控制閥（C V -2）關(guān)閉，控制閥（CV-3）打開。
5. 如果排入下水道的水溫高于140 ℉，則熱交換器（HX-2）啟動以降低熱負(fù)荷。
對于這種應(yīng)用，研究中使用的過程水始終保持“清潔”，因此在被引入過程水回路之前不需要進行水處理。如果在將水重新引入系統(tǒng)之前需要對其進行處理，該應(yīng)用程序仍然可以工作，但節(jié)能量可能會減少，投資回收期可能會延長。
能源回收和節(jié)能驗證
應(yīng)針對每個具體工況開發(fā)一個節(jié)能模型，以驗證節(jié)能和回收效果。根據(jù)這些結(jié)果，設(shè)計師可以與業(yè)主合作，以確定對其應(yīng)用而言，該系統(tǒng)是否是經(jīng)濟可行的解決方案。即使該系統(tǒng)需要水處理（軟水器等），仍然可以為建筑管理帶來可行的回報。如果建筑業(yè)主發(fā)現(xiàn)節(jié)能和水回收的回報期為幾年甚至更短的時候，他們就會批準(zhǔn)這種類型的項目。通常，系統(tǒng)越大，投資回收期越快。
能源與環(huán)境設(shè)計先鋒（L E E D）是一個綠色建筑評價體系，旨在鼓勵設(shè)計/ 建造更具可持續(xù)性的建筑。隨著越來越多的建筑進行LEED 認(rèn)證，這種能源/ 水回收系統(tǒng)可以幫助獲得L E E D 評級體系中所需的分?jǐn)?shù)。節(jié)能和設(shè)計可以獲得“節(jié)能”或“創(chuàng)新”LEED 分?jǐn)?shù)。
工藝用水系統(tǒng)的能效
用于研究的工藝用水系統(tǒng)不再需要成為設(shè)施的大型能源/ 水排放口。創(chuàng)新的解決方案可以節(jié)省資金，同時有助于保護環(huán)境。此外，這類型系統(tǒng)的回報通常是合理的。因此，實施的決定通常在經(jīng)濟上是可行和合理的。隨著許多公司開始設(shè)定碳中和目標(biāo)，對設(shè)計師和設(shè)施管理者來講，能源/ 水回收系統(tǒng)將更具相關(guān)性和可行性。（作者：Erik Eaves）
關(guān)鍵概念：
■ 應(yīng)針對每個具體工況開發(fā)一個節(jié)能模型，以驗證節(jié)能和回收效果。
■ 許多公司開始設(shè)定碳中和目標(biāo)，能源回收系統(tǒng)更具相關(guān)性和可行性。
思考一下：
還有哪些過程制造設(shè)施可以從能源回收中受益？
