Die Senkung des Energieverbrauchs von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) wird aufgrund steigender Kosten für fossile Brennstoffe und Umweltbedenken immer wichtiger. Daher ist die Suche nach neuen Wegen zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Gebäuden ohne Kompromisse bei Komfort und Raumluftqualität eine ständige Herausforderung für die Forschung. Ein bewährter Weg, um Energieeffizienz in HLK-Systemen zu erreichen, besteht darin, Systeme zu entwickeln, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten verwenden. Jede HVAC-Disziplin hat spezifische Designanforderungen und jede bietet Möglichkeiten zur Energieeinsparung. Energieeffiziente HLK-Systeme können erstellt werden, indem herkömmliche Systeme neu konfiguriert werden, um vorhandene Systemteile strategischer zu nutzen. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass eine Kombination bestehender Klimatisierungstechnologien effektive Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann. Dieses Papier untersucht und überprüft die verschiedenen Technologien und Ansätze und zeigt ihre Fähigkeit, die Leistung von HLK-Systemen zu verbessern, um den Energieverbrauch zu senken. Für jede Strategie wird zunächst eine kurze Beschreibung gegeben und dann anhand der vorangegangenen Studien der Einfluss dieser Methode auf die HLK-Energieeinsparung untersucht. Abschließend wird eine Vergleichsstudie zwischen diesen Ansätzen durchgeführt.
5.Wärmerückgewinnungssysteme
Die ASHRAE-Standards empfehlen die erforderliche Frischluftmenge für verschiedene Gebäude. Unkonditionierte Luft erhöht den Kühlbedarf des Gebäudes erheblich, was letztendlich zu einem Anstieg des Gesamtenergieverbrauchs der HLK-Systeme des Gebäudes führt. In der zentralen Kälteanlage wird die Frischluftmenge anhand der Obergrenzen der Konzentrationen von Innenraumluftschadstoffen bestimmt, die normalerweise zwischen 10 und 30 % des Gesamtluftvolumenstroms liegen [69]. In modernen Gebäuden können die Lüftungsverluste mehr als 50 % der gesamten Wärmeverluste betragen [70]. Die mechanische Lüftung kann jedoch bis zu 50 % der in Wohngebäuden verbrauchten elektrischen Leistung verbrauchen [71]. Darüber hinaus machen mechanische Lüftungssysteme in heißen und feuchten Regionen etwa 20–40 % des Gesamtenergieverbrauchs der Klimaanlagen aus[72]. Nasifet al. [75] untersuchten den jährlichen Energieverbrauch einer Klimaanlage gekoppelt mit einem Enthalpie/Membran-Wärmetauscher und verglichen ihn mit einer konventionellen Klimaanlage. Sie fanden heraus, dass in feuchtem Klima eine jährliche Energieeinsparung von bis zu 8 % möglich ist, wenn der Membranwärmetauscher anstelle einer herkömmlichen HLK-Anlage verwendet wird.
Der Holtop-Gesamtwärmetauscher besteht aus ER-Papier, das sich durch hohe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, gute Luftdichtheit, hervorragende Reißfestigkeit und Alterungsbeständigkeit auszeichnet. Der Zwischenraum zwischen den Fasern ist sehr klein, so dass nur die Feuchtigkeitsmoleküle mit kleinem Durchmesser passieren können, die Geruchsmoleküle mit größerem Durchmesser können ihn nicht passieren. Auf diese Weise können Temperatur und Feuchtigkeit reibungslos zurückgewonnen und das Eindringen von Schadstoffen in die Frischluft verhindert werden.
6.Effekt des Gebäudeverhaltens
Der Energieverbrauch einer HLK-Anlage hängt nicht nur von deren Leistung und Betriebsparametern ab, sondern auch von den Eigenschaften des Heiz- und Kühlbedarfs und dem thermodynamischen Verhalten des Gebäudes. Die tatsächliche Belastung der HLK-Anlagen ist aufgrund des Gebäudeverhaltens in den meisten Betriebszeiten geringer als vorgesehen. Daher sind die wichtigsten Faktoren, die zur Reduzierung des HLK-Energieverbrauchs in einem bestimmten Gebäude beitragen, die richtige Steuerung des Heiz- und Kühlbedarfs. Die integrierte Steuerung von Gebäudekühllastkomponenten wie Sonneneinstrahlung, Beleuchtung und Frischluft kann zu erheblichen Energieeinsparungen in der Kühlanlage eines Gebäudes führen. Es wird geschätzt, dass etwa 70 % der Energieeinsparungen durch den Einsatz besserer Designtechnologien möglich sind, um die Gebäudenachfrage mit der HLK-Systemkapazität zu koordinieren. Korolijaet al. untersuchten den Zusammenhang zwischen der Heiz- und Kühllast von Gebäuden und dem anschließenden Energieverbrauch mit verschiedenen HLK-Systemen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Energieeffizienz von Gebäuden aufgrund ihrer Abhängigkeit von den thermischen Eigenschaften der HLK nicht nur anhand des Wärme- und Kältebedarfs des Gebäudes bewertet werden kann. Huang et al. entwickelte und evaluierte fünf Energiemanagement-Steuerungsfunktionen, die entsprechend dem Gebäudeverhalten programmiert und für ein luftmengenvariables HLK-System implementiert wurden. Ihre Simulationsergebnisse zeigten, dass bei Betrieb der Anlage mit diesen Regelfunktionen eine Energieeinsparung von 17 % erreicht werden kann.
Herkömmliche HVAC-Systeme sind stark auf Energie angewiesen, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, die schnell zur Neige gehen. Dies zusammen mit der wachsenden Nachfrage nach kostengünstiger Infrastruktur und Geräten hat neue Installationen und umfangreiche Nachrüstungen in bewohnten Gebäuden erforderlich gemacht, um Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit zu erreichen. Daher bleibt die Suche nach neuen Wegen für grüne Gebäude ohne Kompromisse bei Komfort und Raumluftqualität eine Herausforderung für Forschung und Entwicklung. Die insgesamt erreichbare Reduzierung des Energieverbrauchs und die Steigerung des menschlichen Komforts in den Gebäuden hängen von der Leistung der HLK-Anlagen ab. Ein bewährter Weg, um Energieeffizienz in HLK-Systemen zu erreichen, besteht darin, Systeme zu entwickeln, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten verwenden. Neuere Forschungen haben gezeigt, dass eine Kombination bestehender Klimatisierungstechnologien effektive Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann. In diesem Beitrag wurden verschiedene Energiesparstrategien für HLK-Systeme untersucht und ihr Potenzial zur Verbesserung der Systemleistung diskutiert. Es wurde festgestellt, dass verschiedene Faktoren wie klimatische Bedingungen, erwarteter thermischer Komfort, Anfangs- und Kapitalkosten, die Verfügbarkeit von Energiequellen und die Anwendung berücksichtigt werden.
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TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
VJ – 01.12.2015
SP -
T1 – Review Paper on Energy Efficiency Technologies for Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC)
VL – 6
JO – Internationale Zeitschrift für wissenschaftliche und technische Forschung
ER -
