Aufgrund steigender Kosten für fossile Brennstoffe und Umweltbedenken wird die Reduzierung des Energieverbrauchs von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) immer wichtiger.Daher ist es eine ständige Forschungsherausforderung, neue Wege zu finden, um den Energieverbrauch in Gebäuden zu senken, ohne den Komfort und die Luftqualität in Innenräumen zu beeinträchtigen.Eine bewährte Möglichkeit, Energieeffizienz in HVAC-Systemen zu erreichen, besteht darin, Systeme zu entwerfen, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten nutzen.Jede HVAC-Disziplin hat spezifische Designanforderungen und bietet Möglichkeiten zur Energieeinsparung.Durch die Neukonfiguration herkömmlicher Systeme können energieeffiziente HVAC-Systeme geschaffen werden, um vorhandene Systemteile strategischer zu nutzen.Jüngste Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Kombination vorhandener Klimatisierungstechnologien wirksame Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann.In diesem Artikel werden die verschiedenen Technologien und Ansätze untersucht und bewertet und ihre Fähigkeit aufgezeigt, die Leistung von HVAC-Systemen zu verbessern und so den Energieverbrauch zu senken.Für jede Strategie wird zunächst eine kurze Beschreibung vorgelegt. Anschließend wird anhand früherer Studien der Einfluss dieser Methode auf die Energieeinsparung in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik untersucht.Abschließend wird eine Vergleichsstudie zwischen diesen Ansätzen durchgeführt.
ASHRAE-Standards empfehlen die Menge der erforderlichen Frischluft für verschiedene Gebäude.Unkonditionierte Luft erhöht den Kühlbedarf des Gebäudes erheblich, was letztendlich zu einem Anstieg des Gesamtenergieverbrauchs der HVAC-Systeme des Gebäudes führt.In der zentralen Kühlanlage wird die Frischluftmenge anhand der Obergrenzen der Innenraumluftschadstoffkonzentration bestimmt, die normalerweise zwischen 10 % und 30 % des Gesamtluftvolumenstroms liegt [69].In modernen Gebäuden können die Lüftungsverluste mehr als 50 % der gesamten Wärmeverluste ausmachen [70].Allerdings kann die mechanische Lüftung bis zu 50 % des Stromverbrauchs in Wohngebäuden verbrauchen [71].Darüber hinaus machen mechanische Lüftungssysteme in heißen und feuchten Regionen etwa 20–40 % des gesamten Energieverbrauchs der Klimaanlagen aus[72].Nasif et al.[75] untersuchten den jährlichen Energieverbrauch einer mit einem Enthalpie-/Membranwärmetauscher gekoppelten Klimaanlage und verglichen ihn mit einer herkömmlichen Klimaanlage.Sie fanden heraus, dass in feuchtem Klima eine jährliche Energieeinsparung von bis zu 8 % möglich ist, wenn der Membranwärmetauscher anstelle eines herkömmlichen HVAC-Systems verwendet wird.
Holtop-Gesamtwärmetauscherbesteht aus ER-Papier, das sich durch hohe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, gute Luftdichtheit, hervorragende Reißfestigkeit und Alterungsbeständigkeit auszeichnet.Der Abstand zwischen den Fasern ist sehr klein, so dass nur Feuchtigkeitsmoleküle mit kleinem Durchmesser hindurchtreten können, Geruchsmoleküle mit größerem Durchmesser jedoch nicht.Auf diese Weise können Temperatur und Luftfeuchtigkeit reibungslos wiederhergestellt und verhindert werden, dass Schadstoffe in die Frischluft gelangen.
6.Auswirkung des Gebäudeverhaltens
Der Energieverbrauch einer HVAC-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 HVAC-Anlagen ist aufgrund des Gebäudeverhaltens in den meisten Betriebsperioden geringer als vorgesehen.Daher ist die richtige Steuerung des Heiz- und Kühlbedarfs der wichtigste Faktor, der zur Reduzierung des HVAC-Energieverbrauchs in einem bestimmten Gebäude beiträgt.Durch die integrierte Steuerung der Kühllastkomponenten des Gebäudes wie Sonneneinstrahlung, Beleuchtung und Frischluft können erhebliche Energieeinsparungen in der Kühlanlage eines Gebäudes erzielt werden.Es wird geschätzt, dass rund 70 % der Energieeinsparungen durch den Einsatz besserer Designtechnologien möglich sind, um den Gebäudebedarf mit der Kapazität des HVAC-Systems zu koordinieren.Korolija et al.untersuchte den Zusammenhang zwischen der Heiz- und Kühllast von Gebäuden und dem daraus resultierenden Energieverbrauch bei verschiedenen HVAC-Systemen.Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Energieeffizienz eines Gebäudes aufgrund seiner Abhängigkeit von den thermischen Eigenschaften der HVAC nicht nur auf der Grundlage des Heiz- und Kühlbedarfs des Gebäudes bewertet werden kann.Huang et al.entwickelte und evaluierte fünf Energiemanagement-Steuerungsfunktionen, die entsprechend dem Gebäudeverhalten programmiert und für ein HVAC-System mit variabler Luftmenge implementiert wurden.Ihre Simulationsergebnisse zeigten, dass eine Energieeinsparung von 17 % erreicht werden kann, wenn das System mit diesen Steuerfunktionen betrieben wird.
Herkömmliche HVAC-Systeme sind stark auf Energie angewiesen, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, die jedoch schnell zur Neige gehen.Dies hat zusammen mit der wachsenden Nachfrage nach kosteneffizienter Infrastruktur und Geräten neue Installationen und umfassende Nachrüstungen in bewohnten Gebäuden erforderlich gemacht, um Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit zu erreichen.Daher bleibt es eine Herausforderung für Forschung und Entwicklung, neue Wege zu umweltfreundlichen Gebäuden zu finden, ohne den Komfort und die Luftqualität in Innenräumen zu beeinträchtigen.Die insgesamt erreichbare Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verbesserung des menschlichen Komforts in den Gebäuden hängen von der Leistung der HVAC-Systeme ab.Eine bewährte Möglichkeit, Energieeffizienz in HVAC-Systemen zu erreichen, besteht darin, Systeme zu entwerfen, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten nutzen.Neuere Forschungen haben gezeigt, dass eine Kombination vorhandener Klimatisierungstechnologien wirksame Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann.In diesem Artikel wurden verschiedene Energiesparstrategien für HVAC-Systeme untersucht und ihr Potenzial zur Verbesserung der Systemleistung diskutiert.Es wurde festgestellt, dass mehrere Faktoren wie klimatische Bedingungen, erwartete thermische Behaglichkeit, Anfangs- und Investitionskosten, die Verfügbarkeit von Energiequellen und die Anwendung berücksichtigt werden.
Lesen Sie den vollständigen Artikel aufÜBERBLICK ÜBER ENERGIEEFFIZIENZTECHNOLOGIEN FÜR HEIZUNG, LÜFTUNG UND KLIMAANLAGE
TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
Geschäftsjahr – 01.12.2015
SP -
T1 – Übersichtsartikel zu Energieeffizienztechnologien für Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK)
VL – 6
JO – Internationale Zeitschrift für wissenschaftliche und technische Forschung
ER -
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Juli 2020