Wentylacja z odzyskiem energii

- płytowy przeciwprądowy wymiennik ciepła z odzyskiem ciepła

Wentylacja z odzyskiem energii ( ERV ) to proces odzyskiwania energii w domowych i komercyjnych systemach HVAC , który polega na wymianie energii zawartej w normalnie wywiewanym powietrzu z budynku lub klimatyzowanej przestrzeni, wykorzystując ją do uzdatniania (kondycjonowania) napływającego powietrza wentylacyjnego . Konkretny zaangażowany sprzęt można nazwać Wentylatorem Odzysku Energii, również w skrócie ERV .

W cieplejszych porach roku system ERV wstępnie chłodzi i osusza; podczas chłodniejszych pór roku system nawilża i wstępnie nagrzewa. System ERV pomaga projektowi HVAC spełnić standardy wentylacyjne i energetyczne (np. ASHRAE ), poprawia jakość powietrza w pomieszczeniach i zmniejsza całkowitą wydajność urządzeń HVAC, zmniejszając w ten sposób zużycie energii.

Systemy ERV umożliwiają systemowi HVAC utrzymanie wilgotności względnej w pomieszczeniu na poziomie 40-50%, zasadniczo w każdych warunkach. ERV muszą wykorzystywać moc dmuchawy, aby przezwyciężyć spadek ciśnienia w systemie, co wiąże się z niewielkim zapotrzebowaniem na energię.

Znaczenie

Prawie połowa globalnej energii jest zużywana w budynkach, a połowa kosztów ogrzewania/chłodzenia jest spowodowana wentylacją, gdy odbywa się to metodą „otwartego okna” [potrzebna definicja ] zgodnie z przepisami [ potrzebne źródło ] . Po drugie, wytwarzanie energii i sieć są przystosowane do zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na moc. Aby korzystać z właściwej wentylacji; odzysk jest opłacalnym, zrównoważonym i szybkim sposobem na zmniejszenie globalnego zużycia energii i poprawę jakości powietrza w pomieszczeniach (IAQ) oraz ochronę budynków i środowiska.

Metody transferu

ERV to rodzaj wymiennika ciepła typu powietrze-powietrze, który przenosi zarówno ciepło jawne , jak i utajone . Ponieważ przenoszona jest zarówno temperatura, jak i wilgoć, ERV są opisywane jako urządzenia całkowicie entalpiczne . Natomiast wentylator z odzyskiem ciepła (HRV) może przenosić tylko ciepło jawne. HRV można uznać za wyłącznie sensowne, ponieważ wymieniają tylko ciepło jawne. Innymi słowy, wszystkie ERV są HRV, ale nie wszystkie HRV są ERV. Błędem jest używanie zamiennie terminów HRV, AAHX (wymiennik ciepła powietrze-powietrze) i ERV.

W sezonie chłodniczym system pracuje w celu schłodzenia i osuszenia napływającego powietrza zewnętrznego. W tym celu system pobiera odrzucone ciepło i przesyła je do strumienia powietrza wywiewanego. Następnie powietrze to schładza wężownicę skraplacza do niższej temperatury, niż gdyby odrzucone ciepło nie przedostało się do strumienia powietrza wywiewanego. W okresach grzewczych system działa odwrotnie. Zamiast odprowadzać ciepło do strumienia powietrza wywiewanego, system pobiera ciepło ze strumienia powietrza wywiewanego w celu wstępnego ogrzania powietrza wlotowego. Na tym etapie powietrze przechodzi przez jednostkę podstawową, a następnie do klimatyzowanej przestrzeni. W tego typu systemie normalne jest, że w sezonach chłodniczych powietrze wywiewane jest chłodniejsze niż powietrze wentylacyjne, aw sezonach grzewczych jest cieplejsze niż powietrze wentylacyjne. Z tego powodu system działa wydajnie i efektywnie. Współczynnik wydajności (COP) będzie wzrastał, gdy warunki staną się bardziej ekstremalne (tj. bardziej gorące i wilgotne w przypadku chłodzenia i chłodniejsze w przypadku ogrzewania).

Efektywność

Sprawność systemu ERV to stosunek energii przenoszonej między dwoma strumieniami powietrza do całkowitej energii przenoszonej przez wymiennik ciepła.

Wraz z różnorodnością produktów dostępnych na rynku, wydajność również będzie się różnić. Wiadomo, że niektóre z tych systemów mają sprawność wymiany ciepła sięgającą 70-80%, podczas gdy inne mają zaledwie 50%. Mimo że ta niższa liczba jest lepsza niż podstawowy system HVAC, nie dorównuje pozostałym elementom swojej klasy. Prowadzone są badania mające na celu zwiększenie wydajności wymiany ciepła do 90%.

Zastosowanie nowoczesnej, niskonakładowej technologii wymienników ciepła w fazie gazowej pozwoli na znaczną poprawę sprawności. Uważa się, że zastosowanie porowatego materiału o wysokiej przewodności zapewnia skuteczność wymiany przekraczającą 90%. Przekroczenie efektywnego współczynnika 90% daje poprawę nawet o pięć czynników utraty energii.

Home Ventilation Institute (HVI) opracował standardowy test dla wszystkich urządzeń wyprodukowanych w Stanach Zjednoczonych. Niezależnie od tego, nie wszystkie zostały przetestowane. Konieczne jest zbadanie oświadczeń dotyczących wydajności, porównując dane opracowane przez HVI z danymi dostarczonymi przez producenta. (Uwaga: wszystkie jednostki sprzedawane w Kanadzie są objęte programem R-2000 , standardowym testem będącym synonimem testu HVI).

Rodzaje urządzeń do odzyskiwania energii

Urządzenie do odzyskiwania energii Rodzaj przelewu
Obrotowe koło entalpii Całkowity i rozsądny
Płyta stała Całkowity** i rozsądny
Rura cieplna Rozsądny
Biegaj wokół cewki Rozsądny
Termosyfon Rozsądny
Bliźniacze wieże Rozsądny

**Całkowita wymiana energii dostępna tylko w jednostkach higroskopijnych i jednostkach odprowadzania kondensatu

Obrotowe koło entalpii powietrze-powietrze

Główny artykuł: Koło termiczne

Wymiennik ciepła z obrotowym kołem jest obrotowym cylindrem wypełnionym materiałem przepuszczającym powietrze, zwykle polimerem, aluminium lub włóknem syntetycznym, zapewniającym dużą powierzchnię wymaganą do jawnego transferu entalpii. ( Entalpia jest miarą ciepła.) Gdy koło obraca się między strumieniem powietrza nawiewanego i wywiewanego, pobiera energię cieplną i uwalnia ją do strumienia zimniejszego powietrza. Siłą napędową wymiany jest różnica temperatur między przeciwstawnymi strumieniami powietrza (gradient termiczny).

Wymiana entalpii odbywa się za pomocą osuszaczy . Osuszacze przenoszą wilgoć w procesie adsorpcji , który jest głównie napędzany różnicą ciśnień cząstkowych pary w przeciwnych strumieniach powietrza. Typowe osuszacze składają się z żelu krzemionkowego i sit molekularnych .

Koła entalpii są najskuteczniejszymi urządzeniami do przenoszenia zarówno utajonej , jak i jawnej energii cieplnej. Wybór materiałów konstrukcyjnych wirnika, najczęściej polimeru, aluminium lub włókna szklanego, decyduje o trwałości.

W przypadku stosowania obrotowych urządzeń do odzysku energii oba strumienie powietrza muszą przylegać do siebie, aby umożliwić lokalny transfer energii. Ponadto w chłodniejszym klimacie należy zwrócić szczególną uwagę na uniknięcie oszronienia kół. Systemy mogą uniknąć szronu poprzez modulację prędkości obrotowej kół, wstępne podgrzewanie powietrza lub zatrzymywanie/uruchamianie systemu.

Płytowy wymiennik ciepła

Główny artykuł: Rekuperator

Stałe płytowe wymienniki ciepła nie mają ruchomych części i składają się z naprzemiennych warstw płyt, które są oddzielone i uszczelnione. Typowy przepływ to prąd krzyżowy, a ponieważ większość płyt jest lita i nieprzepuszczalna, wynikiem jest tylko sensowny transfer.

Hartowanie napływającego świeżego powietrza odbywa się za pomocą rdzenia odzysku ciepła lub energii. W tym przypadku rdzeń jest wykonany z aluminiowych lub plastikowych płyt. Poziomy wilgotności są regulowane poprzez przenoszenie pary wodnej. Odbywa się to za pomocą obracającego się koła zawierającego osuszający lub przepuszczalne płyty.

Płyty entalpii zostały wprowadzone w 2006 roku przez firmę Paul, specjalizującą się w systemach wentylacyjnych dla domów pasywnych . Krzyżowoprądowy przeciwprądowy wymiennik ciepła powietrze-powietrze zbudowany z materiału przepuszczającego wilgoć. Przeciwprądowe wentylatory z odzyskiem energii z polimerowymi płytami stałymi zostały wprowadzone w 1998 roku przez firmę Building Performance Equipment (BPE), producenta urządzeń do odzyskiwania energii powietrze-powietrze w budynkach mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych. Te wymienniki ciepła można wprowadzić zarówno jako modernizację w celu zwiększenia oszczędności energii i świeżego powietrza, jak i jako alternatywę dla nowej konstrukcji. W nowych sytuacjach budowlanych odzyskiwanie energii skutecznie zmniejszy wymaganą wydajność ogrzewania/chłodzenia systemu. Procent całkowitej zaoszczędzonej energii będzie zależał od sprawności urządzenia (do 90% jawnej) oraz szerokości geograficznej budynku.

Ze względu na konieczność stosowania wielu sekcji, stałe płytowe wymienniki energii często wiążą się z dużym spadkiem ciśnienia i większymi gabarytami. Ze względu na ich niezdolność do oferowania dużej ilości utajonego transferu energii, systemy te mają również dużą szansę na oszronienie w chłodniejszym klimacie.

Technologia opatentowana przez fińską firmę RecyclingEnergy Int. Corp. bazuje na regeneracyjnym płytowym wymienniku ciepła wykorzystującym wilgotność powietrza poprzez cykliczne skraplanie i odparowywanie np. ciepła utajonego, co pozwala nie tylko na uzyskanie wysokiej rocznej sprawności cieplnej, ale także na płyty wolne od drobnoustrojów dzięki samooczyszczaniu/myciu. Dlatego urządzenie jest nazywane wentylatorem z odzyskiem entalpii, a nie wentylatorem z odzyskiem ciepła lub energii. Opatentowana przez firmę LatentHeatPump opiera się na wentylatorze z odzyskiem entalpii, którego COP wynosi 33 latem i 15 zimą.

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Energy_recovery_ventilation&oldid=1137401324 ”