La riduzione del consumo energetico dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) sta diventando sempre più importante a causa dell'aumento del costo dei combustibili fossili e delle preoccupazioni ambientali. Pertanto, trovare nuovi modi per ridurre il consumo di energia negli edifici senza compromettere il comfort e la qualità dell'aria interna è una sfida di ricerca continua. Un modo collaudato per raggiungere l'efficienza energetica nei sistemi HVAC è progettare sistemi che utilizzino nuove configurazioni di componenti di sistema esistenti. Ogni disciplina HVAC ha requisiti di progettazione specifici e ciascuna presenta opportunità di risparmio energetico. I sistemi HVAC ad alta efficienza energetica possono essere creati riconfigurando i sistemi tradizionali per fare un uso più strategico delle parti di sistema esistenti. Ricerche recenti hanno dimostrato che una combinazione di tecnologie di condizionamento esistenti può offrire soluzioni efficaci per il risparmio energetico e il comfort termico. Questo documento indaga e rivede le diverse tecnologie e approcci e dimostra la loro capacità di migliorare le prestazioni dei sistemi HVAC al fine di ridurre il consumo di energia. Per ciascuna strategia viene prima presentata una breve descrizione e poi, rivedendo gli studi precedenti, si studia l'influenza di tale metodo sul risparmio energetico HVAC. Infine, viene condotto uno studio di confronto tra questi approcci.
5.Sistemi di recupero del calore
Gli standard ASHRAE raccomandano la quantità di aria fresca necessaria per i diversi edifici. L'aria non condizionata aumenta notevolmente le esigenze di raffreddamento dell'edificio, il che alla fine porta ad un aumento del consumo energetico complessivo dei sistemi HVAC dell'edificio. Nell'impianto di raffreddamento centralizzato, la quantità di aria fresca è determinata in base ai limiti superiori delle concentrazioni di inquinanti dell'aria interna che normalmente è compresa tra il 10% e il 30% della portata d'aria totale [69]. Negli edifici moderni le perdite di ventilazione possono superare il 50% delle perdite termiche totali [70]. Tuttavia, la ventilazione meccanica può consumare fino al 50% dell'energia elettrica utilizzata negli edifici residenziali [71]. Inoltre, nelle regioni calde e umide i sistemi di ventilazione meccanica si appropriano di circa il 20-40% del consumo totale di energia dei sistemi di condizionamento dell'aria[72]. Nasif et al. [75] hanno studiato il consumo energetico annuo di un condizionatore d'aria accoppiato a uno scambiatore di calore entalpico/membrana e lo hanno confrontato con un condizionamento d'aria convenzionale. Hanno scoperto che in climi umidi, è possibile un risparmio energetico annuo fino all'8% quando si utilizza lo scambiatore di calore a membrana invece di un sistema HVAC convenzionale.
Lo scambiatore di calore totale Holtop è realizzato in carta ER caratterizzata da elevata permeabilità all'umidità, buona tenuta all'aria, eccellente resistenza allo strappo e resistenza all'invecchiamento. Lo spazio tra le fibre è molto piccolo, quindi solo le molecole di umidità di piccolo diametro possono attraversarlo, le molecole di odore di diametro maggiore non possono attraversarlo. In questo modo, la temperatura e l'umidità possono essere recuperate senza problemi, ed evitare che gli inquinanti si infiltrino nell'aria fresca.
6.Effetto del comportamento dell'edificio
Il consumo energetico di un sistema HVAC dipende non solo dalle sue prestazioni e parametri operativi, ma anche dalle caratteristiche della richiesta di riscaldamento e raffrescamento e dal comportamento termodinamico dell'edificio. Il carico effettivo dei sistemi HVAC è inferiore a quello progettato nella maggior parte dei periodi operativi a causa del comportamento dell'edificio. Pertanto, i fattori più importanti che contribuiscono alla riduzione del consumo di energia HVAC in un determinato edificio è il controllo adeguato della domanda di riscaldamento e raffreddamento. Il controllo integrato dei componenti del carico di raffreddamento dell'edificio, come la radiazione solare, l'illuminazione e l'aria fresca, può comportare un notevole risparmio energetico nell'impianto di raffreddamento di un edificio. Si stima che circa il 70% del risparmio energetico sia possibile attraverso l'uso di migliori tecnologie di progettazione per coordinare la domanda dell'edificio con la sua capacità del sistema HVAC. Korolija et al. ha studiato la relazione tra il carico di riscaldamento e raffreddamento dell'edificio e il successivo utilizzo di energia con diversi sistemi HVAC. I loro risultati hanno indicato che la prestazione energetica dell'edificio non può essere valutata solo sulla base della domanda di riscaldamento e raffreddamento dell'edificio a causa della sua dipendenza dalle caratteristiche termiche HVAC. Huang et. sviluppato e valutato cinque funzioni di controllo della gestione dell'energia programmate in base al comportamento dell'edificio e implementate per un sistema HVAC a volume d'aria variabile. I risultati della loro simulazione hanno dimostrato che è possibile ottenere un risparmio energetico del 17% quando il sistema viene utilizzato con queste funzioni di controllo.
I sistemi HVAC convenzionali dipendono fortemente dall'energia generata dai combustibili fossili, che si stanno rapidamente esaurendo. Questo, insieme a una crescente domanda di infrastrutture ed elettrodomestici convenienti, ha reso necessarie nuove installazioni e grandi ammodernamenti negli edifici occupati per raggiungere l'efficienza energetica e la sostenibilità ambientale. Pertanto, trovare nuove strade verso edifici ecologici senza compromettere il comfort e la qualità dell'aria interna rimane una sfida per la ricerca e lo sviluppo. La riduzione complessiva ottenibile del consumo energetico e il miglioramento del comfort umano negli edifici dipendono dalle prestazioni dei sistemi HVAC. Un modo collaudato per raggiungere l'efficienza energetica nei sistemi HVAC è progettare sistemi che utilizzino nuove configurazioni di componenti di sistema esistenti. Ricerche recenti hanno dimostrato che una combinazione di tecnologie di condizionamento esistenti può offrire soluzioni efficaci per il risparmio energetico e il comfort termico. In questo documento sono state studiate varie strategie di risparmio energetico per i sistemi HVAC e sono state discusse le loro potenzialità per migliorare le prestazioni del sistema. È stato riscontrato che diversi fattori come le condizioni climatiche, il comfort termico atteso, il costo iniziale e di capitale, la disponibilità di fonti energetiche e l'applicazione.
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TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 01/12/2015
SP -
T1 – Documento di revisione sulle tecnologie di efficienza energetica per il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento (HVAC)
VL – 6
JO – Giornale internazionale di ricerca scientifica e ingegneristica
ER -
