Zmniejszenie zużycia energii przez systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) staje się coraz ważniejsze ze względu na rosnące koszty paliw kopalnych i kwestie środowiskowe. Dlatego znalezienie nowych sposobów na zmniejszenie zużycia energii w budynkach bez pogarszania komfortu i jakości powietrza w pomieszczeniach jest nieustannym wyzwaniem badawczym. Jednym ze sprawdzonych sposobów osiągnięcia efektywności energetycznej w systemach HVAC jest projektowanie systemów wykorzystujących nowatorskie konfiguracje istniejących komponentów systemu. Każda dziedzina HVAC ma określone wymagania projektowe i każda stwarza możliwości oszczędności energii. Energooszczędne systemy HVAC można tworzyć poprzez rekonfigurację tradycyjnych systemów w celu bardziej strategicznego wykorzystania istniejących części systemu. Ostatnie badania wykazały, że połączenie istniejących technologii klimatyzacyjnych może zaoferować skuteczne rozwiązania w zakresie oszczędzania energii i komfortu cieplnego. W tym artykule zbadano i dokonano przeglądu różnych technologii i podejść oraz pokazano ich zdolność do poprawy wydajności systemów HVAC w celu zmniejszenia zużycia energii. Dla każdej strategii najpierw przedstawiany jest krótki opis, a następnie, poprzez przegląd poprzednich badań, badany jest wpływ tej metody na oszczędność energii HVAC. Na koniec przeprowadza się badanie porównawcze między tymi podejściami.
5. Systemy odzysku ciepła
Normy ASHRAE zalecają ilość wymaganego świeżego powietrza dla różnych budynków. Nieklimatyzowane powietrze znacznie zwiększa zapotrzebowanie budynku na chłodzenie, co ostatecznie prowadzi do wzrostu całkowitego zużycia energii przez systemy HVAC budynku. W centralnej instalacji chłodniczej ilość świeżego powietrza określana jest na podstawie górnych limitów stężeń zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, które zwykle wynoszą od 10% do 30% całkowitego natężenia przepływu powietrza [69]. W nowoczesnych budynkach straty wentylacyjne mogą stanowić ponad 50% całkowitych strat cieplnych [70]. Jednak wentylacja mechaniczna może zużywać do 50% energii elektrycznej wykorzystywanej w budynkach mieszkalnych [71]. Ponadto w regionach gorących i wilgotnych systemy wentylacji mechanicznej odpowiadają za około 20-40% całkowitego zużycia energii przez systemy klimatyzacji[72]. Nasif i in. [75] zbadali roczne zużycie energii przez klimatyzator sprzężony z entalpiiowo-membranowym wymiennikiem ciepła i porównali je z konwencjonalną klimatyzacją. Odkryli, że w wilgotnym klimacie możliwa jest roczna oszczędność energii do 8% przy zastosowaniu membranowego wymiennika ciepła zamiast konwencjonalnego systemu HVAC.
Całkowity wymiennik ciepła Holtop jest wykonany z papieru ER, który charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością wilgoci, dobrą szczelnością, doskonałą odpornością na rozdarcie i starzeniem. Prześwit między włóknami jest bardzo mały, przez co mogą przejść tylko cząsteczki wilgoci o małej średnicy, cząsteczki zapachu o większej średnicy nie są w stanie przez niego przejść. W ten sposób można płynnie odzyskać temperaturę i wilgotność oraz zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń do świeżego powietrza.
6.Wpływ zachowania budynku
Zużycie energii przez system HVAC zależy nie tylko od jego wydajności i parametrów operacyjnych, ale także od charakterystyki zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie oraz zachowania termodynamicznego budynku. Rzeczywiste obciążenie systemów HVAC jest mniejsze niż projektowane w większości okresów eksploatacji ze względu na zachowanie budynku. Dlatego najważniejszymi czynnikami, które przyczyniają się do zmniejszenia zużycia energii HVAC w danym budynku, jest właściwa kontrola zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie. Zintegrowane sterowanie komponentami obciążenia chłodzenia budynku, takimi jak promieniowanie słoneczne, oświetlenie i świeże powietrze, może skutkować znacznymi oszczędnościami energii w instalacji chłodniczej budynku. Szacuje się, że około 70% oszczędności energii jest możliwe dzięki zastosowaniu lepszych technologii projektowych w celu skoordynowania zapotrzebowania budynku z wydajnością systemu HVAC. Korolija i in. zbadali związek między obciążeniem ogrzewania i chłodzenia budynku a późniejszym zużyciem energii w różnych systemach HVAC. Ich wyniki wskazują, że charakterystyki energetycznej budynku nie można ocenić wyłącznie na podstawie zapotrzebowania budynku na ogrzewanie i chłodzenie ze względu na jego zależność od charakterystyki termicznej HVAC. Huang et. opracował i ocenił pięć funkcji sterowania zarządzaniem energią zaprogramowanych zgodnie z zachowaniem budynku i wdrożonych w systemie HVAC o zmiennej objętości powietrza. Wyniki symulacji wykazały, że można osiągnąć oszczędność energii na poziomie 17%, gdy system jest obsługiwany z tymi funkcjami sterowania.
Konwencjonalne systemy HVAC w dużym stopniu opierają się na energii wytwarzanej z paliw kopalnych, które szybko się wyczerpują. To, wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na opłacalną infrastrukturę i urządzenia, spowodowało konieczność nowych instalacji i poważnych modernizacji w zamieszkanych budynkach w celu osiągnięcia efektywności energetycznej i zrównoważenia środowiskowego. Dlatego znalezienie nowatorskich sposobów na ekologiczne budynki bez uszczerbku dla komfortu i jakości powietrza w pomieszczeniach pozostaje wyzwaniem dla badań i rozwoju. Ogólna osiągalna redukcja zużycia energii i poprawa komfortu ludzi w budynkach zależą od wydajności systemów HVAC. Jednym ze sprawdzonych sposobów osiągnięcia efektywności energetycznej w systemach HVAC jest projektowanie systemów wykorzystujących nowatorskie konfiguracje istniejących komponentów systemu. Ostatnie badania wykazały, że połączenie istniejących technologii klimatyzacyjnych może zaoferować skuteczne rozwiązania w zakresie oszczędzania energii i komfortu cieplnego. W niniejszym artykule zbadano różne strategie oszczędzania energii w systemach HVAC i omówiono ich potencjał do poprawy wydajności systemu. Stwierdzono, że kilka czynników, takich jak warunki klimatyczne, oczekiwany komfort cieplny, koszt początkowy i kapitałowy, dostępność źródeł energii oraz zastosowanie.
Przeczytaj cały artykuł pt.
TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 2015/12/01
SP -
T1 – Dokument przeglądowy na temat technologii efektywności energetycznej dla ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC)
VL – 6
JO – International Journal of Scientific & Engineering Research
ER -
