Die Senkung des Energieverbrauchs von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) gewinnt aufgrund steigender Kosten für fossile Brennstoffe und Umweltbedenken zunehmend an Bedeutung. Daher ist die Suche nach neuen Wegen zur Senkung des Energieverbrauchs in Gebäuden ohne Beeinträchtigung von Komfort und Raumluftqualität eine ständige Forschungsaufgabe. Ein bewährter Weg zur Steigerung der Energieeffizienz von HLK-Systemen ist die Entwicklung von Systemen, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten nutzen. Jede HLK-Disziplin hat spezifische Designanforderungen und bietet Energieeinsparpotenziale. Energieeffiziente HLK-Systeme können durch die Neukonfiguration herkömmlicher Systeme geschaffen werden, um bestehende Systemkomponenten strategischer zu nutzen. Aktuelle Forschungen haben gezeigt, dass eine Kombination bestehender Klimatechnologien effektive Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann. Diese Arbeit untersucht und bewertet die verschiedenen Technologien und Ansätze und zeigt ihr Potenzial zur Leistungssteigerung von HLK-Systemen auf, um den Energieverbrauch zu senken. Jede Strategie wird zunächst kurz beschrieben. Anschließend wird anhand früherer Studien der Einfluss der jeweiligen Methode auf die HLK-Energieeinsparung untersucht. Abschließend wird eine Vergleichsstudie dieser Ansätze durchgeführt.
ASHRAE-Standards empfehlen die erforderliche Frischluftmenge für verschiedene Gebäude. Nicht aufbereitete Luft erhöht den Kühlbedarf eines Gebäudes erheblich, was letztendlich zu einem höheren Gesamtenergieverbrauch der HLK-Systeme des Gebäudes führt. In der zentralen Kühlanlage wird die Frischluftmenge anhand der Obergrenzen der Konzentration von Schadstoffen in der Raumluft bestimmt, die normalerweise zwischen 10 % und 30 % des gesamten Luftstroms liegt [69]. In modernen Gebäuden können die Lüftungsverluste mehr als 50 % der gesamten Wärmeverluste ausmachen [70]. Allerdings kann die mechanische Lüftung bis zu 50 % der in Wohngebäuden verbrauchten elektrischen Energie verbrauchen [71]. Darüber hinaus decken mechanische Lüftungssysteme in heißen und feuchten Regionen etwa 20–40 % des Gesamtenergieverbrauchs der Klimaanlagen ab [72]. Nasif et al. [75] untersuchten den jährlichen Energieverbrauch einer Klimaanlage mit Enthalpie-/Membran-Wärmetauscher und verglichen ihn mit einer herkömmlichen Klimaanlage. Sie fanden heraus, dass in feuchtem Klima eine jährliche Energieeinsparung von bis zu 8 % möglich ist, wenn anstelle eines herkömmlichen HLK-Systems ein Membranwärmetauscher 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 gering, sodass nur Feuchtigkeitsmoleküle mit kleinem Durchmesser durchdringen können, Geruchsmoleküle mit größerem Durchmesser hingegen nicht. Dadurch können Temperatur und Luftfeuchtigkeit gleichmäßig wiederhergestellt und das Eindringen von Schadstoffen in die Frischluft verhindert werden.
6.Auswirkung des Gebäudeverhaltens
Der Energieverbrauch einer HLK-Anlage hängt nicht nur von ihrer Leistung und ihren 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 Betriebsphasen geringer als vorgesehen. Daher ist die optimale Steuerung des Heiz- und Kühlbedarfs der wichtigste Faktor zur Reduzierung des HLK-Energieverbrauchs in einem Gebäude. Die integrierte Steuerung von Gebäudekühllastkomponenten wie Sonneneinstrahlung, Beleuchtung und Frischluft kann zu erheblichen Energieeinsparungen in der Gebäudekühlung führen. Schätzungsweise sind rund 70 % der Energieeinsparungen durch den Einsatz besserer Designtechnologien zur Abstimmung des Gebäudebedarfs mit der HLK-Anlagenkapazität möglich. Korolija et al. untersuchten den Zusammenhang zwischen der Heiz- und Kühllast eines Gebäudes und dem daraus resultierenden Energieverbrauch verschiedener HLK-Systeme. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Energieeffizienz eines Gebäudes nicht allein anhand des Heiz- und Kühlbedarfs bewertet werden kann, da dieser von den thermischen Eigenschaften der HLK-Anlage abhängt. Huang et al. entwickelten und evaluierten fünf Energiemanagement-Steuerungsfunktionen, die entsprechend dem Gebäudeverhalten programmiert und für ein HLK-System mit variablem Luftvolumen implementiert wurden. Ihre Simulationsergebnisse zeigten, dass eine Energieeinsparung von 17 % erreicht werden kann, wenn das System mit diesen Steuerfunktionen betrieben wird.
Herkömmliche HLK-Systeme sind stark von Energie aus fossilen Brennstoffen abhängig, deren Vorkommen rapide zur Neige gehen. Dies, zusammen mit der steigenden Nachfrage nach kostengünstiger Infrastruktur und Geräten, erfordert Neuinstallationen und umfangreiche Sanierungen in bewohnten Gebäuden, um Energieeffizienz und ökologische Nachhaltigkeit zu erreichen. Daher bleibt die Suche nach neuen Wegen für umweltfreundliche Gebäude ohne Kompromisse bei Komfort und Raumluftqualität eine Herausforderung für Forschung und Entwicklung. Die insgesamt erreichbare Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verbesserung des Wohnkomforts in Gebäuden hängen von der Leistung der HLK-Systeme ab. Ein bewährter Weg zur Steigerung der Energieeffizienz von HLK-Systemen ist die Entwicklung von Systemen, die neuartige Konfigurationen bestehender Systemkomponenten nutzen. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass eine Kombination bestehender Klimatechnologien effektive Lösungen für Energieeinsparung und thermischen Komfort bieten kann. In dieser Arbeit wurden verschiedene Energiesparstrategien für HLK-Systeme untersucht und ihr Potenzial zur Verbesserung der Systemleistung diskutiert. Es zeigte sich, dass verschiedene Faktoren wie klimatische Bedingungen, erwarteter thermischer Komfort, Anschaffungs- und Investitionskosten, die Verfügbarkeit von Energiequellen und die Anwendung eine Rolle spielen.
Lesen Sie den vollständigen Artikel aufÜbersichtsartikel zu energieeffizienten Technologien für Heizung, Lüftung und Klimaanlagen (HLK)
TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
GJ – 01.12.2015
SP -
T1 – Übersichtsartikel zu Energieeffizienztechnologien für Heizung, Lüftung und Klimaanlagen (HLK)
VL – 6
JO – Internationale Zeitschrift für wissenschaftliche und technische Forschung
ER -
Veröffentlichungszeit: 10. Juli 2020
