Het verminderen van het energieverbruik van verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen (HVAC) wordt steeds belangrijker vanwege de stijgende kosten van fossiele brandstoffen en milieuproblemen. Daarom is het vinden van nieuwe manieren om het energieverbruik in gebouwen te verminderen zonder afbreuk te doen aan het comfort en de binnenluchtkwaliteit een voortdurende onderzoeksuitdaging. Een bewezen manier om energie-efficiëntie in HVAC-systemen te bereiken, is door systemen te ontwerpen die gebruik maken van nieuwe configuraties van bestaande systeemcomponenten. Elke HVAC-discipline heeft specifieke ontwerpeisen en biedt kansen voor energiebesparing. Energiezuinige HVAC-systemen kunnen worden gecreëerd door traditionele systemen opnieuw te configureren om meer strategisch gebruik te maken van bestaande systeemonderdelen. Recent onderzoek heeft aangetoond dat een combinatie van bestaande airconditioningtechnologieën effectieve oplossingen kan bieden voor energiebesparing en thermisch comfort. Dit document onderzoekt en beoordeelt de verschillende technologieën en benaderingen, en demonstreert hun vermogen om de prestaties van HVAC-systemen te verbeteren om het energieverbruik te verminderen. Voor elke strategie wordt eerst een korte beschrijving gegeven en vervolgens wordt aan de hand van eerdere studies de invloed van die methode op de HVAC-energiebesparing onderzocht. Ten slotte wordt een vergelijkend onderzoek tussen deze benaderingen uitgevoerd.
5. Warmteterugwinningssystemen
ASHRAE-normen bevelen de hoeveelheid vereiste verse lucht aan voor verschillende gebouwen. Ongeconditioneerde lucht verhoogt de koelbehoefte van het gebouw aanzienlijk, wat uiteindelijk leidt tot een toename van het totale energieverbruik van de HVAC-systemen van het gebouw. In de centrale koelinstallatie wordt de hoeveelheid verse lucht bepaald op basis van de bovengrenzen van de concentraties van luchtverontreinigende stoffen binnenshuis, die normaal gesproken tussen 10% en 30% van het totale luchtdebiet liggen [69]. In moderne gebouwen kunnen de ventilatieverliezen oplopen tot meer dan 50% van de totale thermische verliezen [70]. Mechanische ventilatie kan echter tot 50% van het elektriciteitsverbruik in woongebouwen verbruiken [71]. Bovendien nemen mechanische ventilatiesystemen in warme en vochtige gebieden ongeveer 20-40% van het totale energieverbruik van de airconditioningsystemen voor hun rekening[72]. Nasif et al. [75] bestudeerde het jaarlijkse energieverbruik van een airconditioner in combinatie met een enthalpie/membraanwarmtewisselaar en vergeleek dit met een conventionele airconditioning. Ze ontdekten dat in een vochtig klimaat de jaarlijkse energiebesparing tot 8% mogelijk is bij gebruik van de membraanwarmtewisselaar in plaats van een conventioneel HVAC-systeem.
De totale warmtewisselaar van Holtop is gemaakt van ER-papier dat wordt gekenmerkt door een hoge vochtdoorlatendheid, goede luchtdichtheid, uitstekende scheurweerstand en weerstand tegen veroudering. De speling tussen de vezels is erg klein, dus alleen de vochtmoleculen met een kleine diameter kunnen er doorheen, de geurmoleculen met een grotere diameter kunnen er niet doorheen. Op deze manier kunnen de temperatuur en vochtigheid soepel worden hersteld en wordt voorkomen dat de verontreinigende stoffen in de frisse lucht infiltreren.
6.Effect van bouwgedrag
Het energieverbruik van een HVAC-systeem hangt niet alleen af van de prestaties en operationele parameters, maar ook van de kenmerken van de vraag naar verwarming en koeling en het thermodynamisch gedrag van het gebouw. De werkelijke belasting van de HVAC-systemen is vanwege het gedrag van het gebouw in de meeste gebruiksperioden minder dan het is ontworpen. Daarom is een goede beheersing van de vraag naar verwarming en koeling de belangrijkste factoren die bijdragen aan de vermindering van het HVAC-energieverbruik in een bepaald gebouw. Geïntegreerde regeling van componenten van de koelbelasting van gebouwen, zoals zonnestraling, verlichting en verse lucht, kan leiden tot aanzienlijke energiebesparingen in de koelinstallatie van een gebouw. Geschat wordt dat ongeveer 70% van de energiebesparing mogelijk is door het gebruik van betere ontwerptechnologieën om de vraag van het gebouw af te stemmen op de capaciteit van het HVAC-systeem. Korolija et al. onderzocht de relatie tussen de verwarmings- en koelbelasting van het gebouw en het daaropvolgende energieverbruik met verschillende HVAC-systemen. Hun resultaten gaven aan dat de energieprestaties van gebouwen niet alleen kunnen worden geëvalueerd op basis van de vraag naar verwarming en koeling van het gebouw, vanwege de afhankelijkheid van de thermische eigenschappen van HVAC. Huang et al. ontwikkelde en evalueerde vijf regelfuncties voor energiebeheer, geprogrammeerd volgens het gedrag van het gebouw en geïmplementeerd voor een HVAC-systeem met variabel luchtvolume. Hun simulatieresultaten toonden aan dat een energiebesparing van 17% kan worden bereikt wanneer het systeem wordt bediend met deze regelfuncties.
Conventionele HVAC-systemen zijn sterk afhankelijk van energie die wordt opgewekt uit fossiele brandstoffen, die snel opraken. Dit, samen met een groeiende vraag naar kosteneffectieve infrastructuur en apparaten, heeft nieuwe installaties en grote renovaties in bewoonde gebouwen noodzakelijk gemaakt om energie-efficiëntie en ecologische duurzaamheid te bereiken. Daarom blijft het een uitdaging voor onderzoek en ontwikkeling om nieuwe manieren te vinden voor groene gebouwen zonder afbreuk te doen aan comfort en binnenluchtkwaliteit. De algemeen haalbare vermindering van het energieverbruik en verbetering van het menselijk comfort in de gebouwen zijn afhankelijk van de prestaties van HVAC-systemen. Een bewezen manier om energie-efficiëntie in HVAC-systemen te bereiken, is door systemen te ontwerpen die gebruik maken van nieuwe configuraties van bestaande systeemcomponenten. Recent onderzoek heeft aangetoond dat een combinatie van bestaande klimaattechnologieën effectieve oplossingen kan bieden voor energiebesparing en thermisch comfort. In dit document werden verschillende energiebesparende strategieën voor HVAC-systemen onderzocht en werd hun potentieel om de systeemprestaties te verbeteren besproken. Het bleek dat verschillende factoren, zoals klimatologische omstandigheden, verwacht thermisch comfort, initiële en investeringskosten, de beschikbaarheid van energiebronnen en de toepassing.
Lees het volledige artikel over REVIEW-PAPER-ON-ENERGY-EFFICIENCY-TECHNOLOGIES-FOR-HEATING-VENTILATION-AND-AIR-CONDITIONING-HVAC
TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 2015/12/01
SP-
T1 - Review Paper over energie-efficiëntietechnologieën voor verwarming, ventilatie en airconditioning (HVAC)
VL – 6
JO – International Journal of Scientific & Engineering Research
SEH -
