Zmniejszenie zużycia energii w systemach ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) staje się coraz ważniejsze ze względu na rosnące koszty paliw kopalnych i obawy dotyczące środowiska. Dlatego znalezienie nowych sposobów na zmniejszenie zużycia energii w budynkach bez uszczerbku dla komfortu i jakości powietrza w pomieszczeniach jest ciągłym wyzwaniem badawczym. Jednym ze sprawdzonych sposobów osiągnięcia efektywności energetycznej w systemach HVAC jest projektowanie systemów wykorzystujących nowe konfiguracje istniejących komponentów systemu. Każda dyscyplina HVAC ma określone wymagania projektowe i każda stwarza możliwości oszczędzania energii. Energooszczędne systemy HVAC można tworzyć, rekonfigurując tradycyjne systemy w celu bardziej strategicznego wykorzystania istniejących części systemu. Ostatnie badania wykazały, że połączenie istniejących technologii klimatyzacyjnych może oferować skuteczne rozwiązania w zakresie oszczędzania energii i komfortu cieplnego. W niniejszym dokumencie zbadano i omówiono różne technologie i podejścia oraz wykazano ich zdolność do poprawy wydajności systemów HVAC w celu zmniejszenia zużycia energii. Najpierw przedstawiono krótki opis każdej strategii, a następnie, przeglądając poprzednie badania, zbadano wpływ tej metody na oszczędność energii HVAC. Na koniec przeprowadzono badanie porównawcze tych podejść.
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 jest określana na podstawie górnych limitów stężeń zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, które normalnie wynoszą od 10% do 30% całkowitego natężenia przepływu powietrza [69]. W nowoczesnych budynkach straty wentylacyjne mogą stanowić ponad 50% całkowitych strat ciepła [70]. Jednak wentylacja mechaniczna może zużywać do 50% energii elektrycznej wykorzystywanej w budynkach mieszkalnych [71]. Ponadto w gorących i wilgotnych regionach systemy wentylacji mechanicznej pochłaniają około 20–40% całkowitego zużycia energii przez systemy klimatyzacji [72]. Nasif i in. [75] badali roczne zużycie energii przez klimatyzator połączony z wymiennikiem ciepła entalpicznym/membranowym i porównali je z konwencjonalną klimatyzacją. Stwierdzono, że w wilgotnym klimacie możliwe jest osiągnięcie rocznych oszczędności energii rzędu 8%, jeśli zamiast konwencjonalnego systemu HVAC zastosuje się wymiennik ciepła membranowy.
Całkowity wymiennik ciepła Holtopjest wykonany z papieru ER, który charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością wilgoci, dobrą szczelnością powietrza, doskonałą odpornością na rozdarcie i starzenie. Prześwit między włóknami jest bardzo mały, więc mogą przez niego przejść tylko cząsteczki wilgoci o małej średnicy, cząsteczki zapachu o większej średnicy nie są w stanie przez niego przejść. Dzięki temu temperatura i wilgotność mogą być płynnie odzyskane, a zanieczyszczenia nie przedostają się do świeżego powietrza.
6.Wpływ zachowania budynku
Zużycie energii przez system HVAC zależy nie tylko od jego parametrów wydajnościowych i operacyjnych, ale także od charakterystyki zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie oraz termodynamicznego zachowania budynku. Rzeczywiste obciążenie systemów HVAC jest mniejsze niż zaprojektowane w większości okresów eksploatacji ze względu na zachowanie budynku. Dlatego najważniejszymi czynnikami, które przyczyniają się do zmniejszenia zużycia energii przez HVAC w danym budynku, jest właściwa kontrola zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie. Zintegrowana kontrola składników obciążenia chłodzenia budynku, takich jak promieniowanie słoneczne, oświetlenie i świeże powietrze, może skutkować znacznymi oszczędnościami energii w chłodni budynku. Szacuje się, że około 70% oszczędności energii jest możliwe dzięki zastosowaniu lepszych technologii projektowych w celu skoordynowania zapotrzebowania budynku z wydajnością jego systemu HVAC. Korolija i in. zbadali związek między obciążeniem ogrzewania i chłodzenia budynku a późniejszym zużyciem energii w różnych systemach HVAC. Ich wyniki wskazały, że efektywności energetycznej budynku nie można oceniać wyłącznie na podstawie zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie budynku ze względu na jego zależność od charakterystyki termicznej HVAC. Huang i in. opracowali i ocenili pięć funkcji sterowania zarządzaniem energią zaprogramowanych zgodnie z zachowaniem budynku i wdrożonych dla systemu HVAC o zmiennej objętości powietrza. Wyniki ich symulacji wykazały, że można osiągnąć oszczędność energii na poziomie 17%, gdy system jest obsługiwany za pomocą tych funkcji sterowania.
Konwencjonalne systemy HVAC w dużym stopniu opierają się na energii wytwarzanej z paliw kopalnych, które szybko się wyczerpują. To wraz ze wzrastającym zapotrzebowaniem na ekonomiczną infrastrukturę i urządzenia wymusiło nowe instalacje i duże modernizacje w zajmowanych budynkach w celu osiągnięcia efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju środowiska. Dlatego znalezienie nowych sposobów na zielone budynki bez uszczerbku dla komfortu i jakości powietrza w pomieszczeniach pozostaje wyzwaniem dla badań i rozwoju. Całkowita możliwa 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, które wykorzystują nowe konfiguracje istniejących komponentów systemu. Ostatnie badania wykazały, że połączenie istniejących technologii klimatyzacyjnych może oferować skuteczne rozwiązania w zakresie oszczędzania energii i komfortu cieplnego. W tym artykule zbadano różne strategie oszczędzania energii dla systemów HVAC i omówiono ich potencjał w zakresie poprawy wydajności systemu. Stwierdzono, że kilka czynników, takich jak warunki klimatyczne, oczekiwany komfort cieplny, początkowy i kapitałowy koszt, dostępność źródeł energii i zastosowanie.
Przeczytaj cały artykuł naARTYKUŁ-PRZEGLĄDOWY-NA-TEMAT-TECHNOLOGII-EFEKTYWNOŚCI-ENERGETYCZNEJ-DLA-OGRZEWANIA-WENTYLACJI-I-KLIMATYZACJI-HVAC
TY – DZIENNIK
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 w ogrzewaniu, wentylacji i klimatyzacji (HVAC)
WL-6
JO – Międzynarodowe czasopismo badań naukowych i inżynieryjnych
ER--
Czas publikacji: 10-07-2020
