Вентиляция с рекуперацией тепла
Вентиляция с рекуперацией тепла ( HRV ), также известная как механическая вентиляция с рекуперацией тепла ( MVHR ) или вентиляция с рекуперацией энергии ( ERV ), представляет собой систему вентиляции , которая восстанавливает энергию , работая между двумя источниками воздуха при разных температурах. Он используется для снижения требований к отоплению и охлаждению зданий.
За счет рекуперации остаточного тепла в выхлопных газах свежий воздух, подаваемый в систему кондиционирования воздуха, предварительно нагревается (или предварительно охлаждается) перед попаданием в помещение, или воздухоохладитель установки кондиционирования воздуха выполняет тепловую и влагообработку. [1] Типичная система рекуперации тепла в здании состоит из основного блока, каналов для свежего и вытяжного воздуха и нагнетательных вентиляторов. Отработанный воздух здания используется либо в качестве источника тепла, либо в качестве радиатора, в зависимости от климатических условий, времени года и требований здания. Системы рекуперации тепла обычно восстанавливают около 60–95% тепла из отработанного воздуха и значительно повышают энергоэффективность зданий . [2]
Вентиляция с рекуперацией энергии (ERV) — это процесс рекуперации энергии в жилых и коммерческих системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, который обменивает энергию, содержащуюся в обычно вытяжном воздухе здания или кондиционируемого помещения, и использует ее для обработки (предварительного кондиционирования) поступающего наружного вентиляционного воздуха. Конкретное используемое оборудование можно назвать вентилятором с рекуперацией энергии, также обычно называемым просто ERV .
ERV — это тип воздухо-воздушного теплообменника, который передает как скрытое, так и явное тепло . Поскольку передаются и температура, и влага, ERV описываются как с полной энтальпией устройства . Напротив, вентилятор с рекуперацией тепла (HRV) может передавать только ощутимое тепло. HRV можно считать устройствами, предназначенными только для разумного использования , поскольку они обмениваются только явным теплом. Другими словами, все ERV являются HRV, но не все HRV являются ERV. Неправильно использовать термины HRV, AAHX ( теплообменник «воздух-воздух» ) и ERV как взаимозаменяемые. [3]
В теплое время года система ERV предварительно охлаждает и осушает воздух; в прохладное время года система увлажняет [ нужна цитата для проверки ] и предварительный нагрев. [4] Система ERV помогает проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха соответствовать стандартам вентиляции и энергопотребления (например, ASHRAE ), улучшает качество воздуха в помещении и снижает общую мощность оборудования HVAC, тем самым снижая потребление энергии. Системы ERV позволяют системе HVAC поддерживать относительную влажность в помещении на уровне 40-50% практически в любых условиях. ERV должны использовать мощность нагнетателя, чтобы преодолеть падение давления в системе, что приводит к небольшому потреблению энергии. [4]
Принцип работы
[ редактировать ]Система рекуперации тепла предназначена для подачи кондиционированного воздуха в занимаемое помещение для поддержания определенной температуры. [5] Система рекуперации тепла помогает поддерживать вентиляцию дома, одновременно восстанавливая тепло, выделяемое из внутренней среды. Целью систем рекуперации тепла является передача тепловой энергии от одной жидкости к другой жидкости, от одной жидкости к твердому телу или от поверхности твердого тела к жидкости при различных температурах и при тепловом контакте. В большинстве систем рекуперации тепла нет прямого взаимодействия между жидкостью и жидкостью или жидкостью и твердым телом. В некоторых системах рекуперации тепла наблюдается утечка жидкости из-за разницы давлений между жидкостями, что приводит к смешиванию двух жидкостей. [6]
Типы
[ редактировать ]Тепловое колесо
[ редактировать ]Тепловое колесо , также известное как роторный теплообменник или вращающееся энтальпийное колесо воздух-воздух, колесо рекуперации энергии или колесо рекуперации тепла, представляет собой тип утилизатора энергии теплообменника- , расположенного внутри потоков приточного и вытяжного воздуха воздуха. установках обработки или установках на крыше или в выхлопных газах промышленного процесса для рекуперации тепловой энергии. Другие варианты включают энтальпийные колеса и осушающие колеса. Тепловое колесо, предназначенное для охлаждения, иногда называют «киотским колесом».
Роторные тепловые колеса представляют собой механическое средство рекуперации тепла. Вращающееся пористое металлическое колесо передает тепловую энергию от одного воздушного потока к другому, проходя через каждую жидкость поочередно. Система работает как аккумулирующая тепло масса, при этом тепло воздуха временно сохраняется внутри матрицы колеса, пока оно не будет передано более холодному воздушному потоку. [7]
Существует два типа вращающихся термических колес: тепловые колеса и энтальпийные ( осушающие ) колеса. Хотя существует геометрическое сходство между тепловыми и энтальпийными колесами, существуют различия, которые влияют на работу каждой конструкции. В системе, использующей осушительное колесо, влага из воздушного потока с самой высокой относительной влажностью передается противоположному воздушному потоку после прохождения через колесо. Это может работать в обоих направлениях: входящий воздух в вытяжной воздух и вытяжной воздух в входящий воздух. Затем приточный воздух можно использовать напрямую или использовать для дальнейшего охлаждения воздуха. Это энергозатратный процесс. [8] [ нужна цитата для проверки ] [ почему? ]
Вращающийся энтальпийный теплообменник «воздух-воздух» представляет собой вращающийся цилиндр, заполненный воздухопроницаемым материалом, обычно полимером, алюминием или синтетическим волокном, обеспечивающим большую площадь поверхности, необходимую для ощутимой передачи энтальпии ( энтальпия — это мера тепла). . Когда колесо вращается между потоками приточного и вытяжного воздуха, оно собирает тепловую энергию и передает ее в поток более холодного воздуха. Движущей силой обмена является разница температур противоположных потоков воздуха (термический градиент).
Обмен энтальпии осуществляется за счет использования осушителей . Осушители переносят влагу посредством процесса адсорбции , который преимущественно обусловлен разницей парциального давления пара в противоположных воздушных потоках. Типичные осушители состоят из силикагеля и молекулярных сит .
Энтальпийные колеса являются наиболее эффективными устройствами для передачи как скрытой , так и явной тепловой энергии. Выбор конструкционных материалов ротора, чаще всего полимера, алюминия или стекловолокна, определяет долговечность.
При использовании вращающихся устройств рекуперации энергии два воздушных потока должны располагаться рядом друг с другом, чтобы обеспечить местную передачу энергии. Кроме того, в холодном климате следует уделять особое внимание предотвращению обледенения колес. Системы могут избежать обледенения, регулируя скорость вращения колес, предварительно нагревая воздух или останавливая/перезагружая систему.
О'Коннор и др. [9] изучили влияние вращающегося теплового колеса на скорость потока приточного воздуха в здание. Была создана вычислительная модель для моделирования влияния вращающегося теплового колеса на скорость потока воздуха при его включении в систему коммерческой ветряной башни . Моделирование было подтверждено экспериментом на масштабной модели в дозвуковой аэродинамической трубе с замкнутым контуром. Данные, полученные в результате обоих испытаний, сравнивались для анализа скоростей потока. Хотя скорость потока была снижена по сравнению с ветряной башней, в которой не было вращающегося теплового колеса, нормативные показатели вентиляции для находящихся в школе или офисном здании были соблюдены при скорости внешнего ветра 3 м/с, что ниже, чем средняя скорость ветра Великобритании (4–5 м/с).
В этом исследовании не было получено полномасштабных экспериментальных или полевых испытаний, поэтому невозможно окончательно доказать, что вращающиеся тепловые колеса можно интегрировать в коммерческую систему ветряных башен. Однако, несмотря на снижение расхода воздуха внутри здания после внедрения вращающегося теплового колеса, это снижение не было достаточно большим, чтобы не допустить соблюдения нормативных показателей вентиляции. Достаточные исследования для определения пригодности вращающихся термических колес для естественной вентиляции еще не проведены, показатели притока вентиляции могут быть соблюдены, но тепловые возможности вращающегося термического колеса еще не исследованы. Дальнейшая работа будет полезна для улучшения понимания системы. [10]Фиксированный пластинчатый теплообменник
[ редактировать ]Неподвижные пластинчатые теплообменники не имеют движущихся частей и состоят из чередующихся слоев пластин, которые разделены и герметизированы. Типичным потоком является перекрестный ток, и поскольку большинство пластин являются твердыми и непроницаемыми, результатом является только разумный перенос.
Уравновешивание поступающего свежего воздуха осуществляется с помощью рекуператора тепла или энергии. В этом случае сердечник изготавливается из алюминиевых или пластиковых пластин. Уровень влажности регулируется путем переноса водяного пара. Это делается с помощью вращающегося колеса, содержащего осушающий материал или проницаемые пластины. [11]
Энтальпийные плиты были представлены в 2006 году компанией Paul, специальной компанией по системам вентиляции для пассивных домов . Противоточный теплообменник «воздух-воздух» с перекрестным током, изготовленный из влагопроницаемого материала. Противоточные вентиляторы с рекуперацией энергии с фиксированной пластиной были представлены в 1998 году компанией Building Performance Equipment (BPE), производителем рекуперации энергии воздух-воздух в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. Эти теплообменники могут быть использованы как в качестве модернизации для повышения экономии энергии и свежего воздуха, так и в качестве альтернативы новому строительству. В условиях нового строительства рекуперация энергии эффективно снизит требуемую мощность отопления/охлаждения системы. Процент общей экономии энергии будет зависеть от эффективности устройства (до 90 %) и широты здания.
Из-за необходимости использования нескольких секций теплообменники с фиксированными пластинами часто связаны с высоким перепадом давления и занимают большую площадь. Из-за своей неспособности обеспечить передачу большого количества скрытой энергии эти системы также имеют высокую вероятность обледенения в более холодном климате.
Технология запатентована финской компанией RecyclingEnergy Int. Корп. [12] основан на регенеративном пластинчатом теплообменнике, использующем влажность воздуха за счет циклической конденсации и испарения, например, скрытого тепла, что обеспечивает не только высокий годовой тепловой КПД, но и отсутствие микробов на пластинах благодаря методу самоочистки/мойки. Поэтому данный агрегат называется вентилятором с рекуперацией энтальпии, а не вентилятором с рекуперацией тепла или энергии. Запатентованный компанией LatentHeatPump основан на вентиляторе с рекуперацией энтальпии, имеющем КПД 33 летом и 15 зимой.
Фиксированные пластинчатые теплообменники являются наиболее часто используемым типом теплообменников и разрабатываются уже 40 лет. Тонкие металлические пластины укладываются друг на друга с небольшим расстоянием между пластинами. Через эти пространства, прилегающие друг к другу, проходят два разных потока воздуха. Передача тепла происходит при передаче температуры через пластину от одного воздушного потока к другому. Эффективность этих устройств достигла 90% эффективности явного тепла при передаче явного тепла от одного воздушного потока к другому. [13] Высокий уровень эффективности объясняется высокими коэффициентами теплопередачи используемых материалов, рабочим давлением и температурным диапазоном. [2]
Тепловые трубки
[ редактировать ]Тепловые трубы — это устройство рекуперации тепла, в котором используется многофазный процесс передачи тепла от одного воздушного потока к другому. [2] Тепло передается с помощью испарителя и конденсатора внутри герметичной герметичной трубы, содержащей жидкость, которая претерпевает постоянный фазовый переход для передачи тепла. Жидкость внутри труб превращается из жидкости в газ в секции испарителя, поглощая тепловую энергию из потока теплого воздуха. Газ конденсируется обратно в жидкость в секции конденсатора, где тепловая энергия рассеивается в поток более холодного воздуха, повышая температуру. Жидкость/газ переносится с одной стороны тепловой трубы на другую под действием давления, сил фитиля или силы тяжести, в зависимости от расположения тепловой трубы.
Обход
[ редактировать ]Обходные системы представляют собой гибридную систему рекуперации тепла, которая объединяет характеристики других технологий рекуперации тепла в единое устройство, способное рекуперировать тепло из одного воздушного потока и передавать его другому, находящемуся на значительном расстоянии. В общем случае кольцевой рекуперации тепла два фиксированных пластинчатых теплообменника расположены в двух отдельных воздушных потоках и соединены замкнутым контуром, содержащим жидкость, которая постоянно перекачивается между двумя теплообменниками. Жидкость постоянно нагревается и охлаждается по мере прохождения контура, обеспечивая рекуперацию тепла. Постоянный поток жидкости через контур требует перемещения насосов между двумя теплообменниками. Хотя это требует дополнительных затрат энергии, использование насосов для циркуляции жидкости менее энергозатратно, чем использование вентиляторов для циркуляции воздуха. [14]
Материалы с фазовым переходом
[ редактировать ]Материалы с фазовым переходом , или PCM, представляют собой технологию, которая используется для хранения явного и скрытого тепла внутри конструкции здания с более высокой емкостью, чем стандартные строительные материалы. PCM были тщательно изучены из-за их способности накапливать тепло и передавать потребности в отоплении и охлаждении из обычного времени пиковой нагрузки в непиковое время.
Концепция тепловой массы здания для хранения тепла, заключающаяся в том, что физическая структура здания поглощает тепло, помогая охлаждать воздух, уже давно понята и исследована. Исследование ПКМ по сравнению с традиционными строительными материалами показало, что теплоемкость ПКМ в двенадцать раз выше, чем у стандартных строительных материалов в том же температурном диапазоне. [15] Падение давления на PCM не исследовалось, чтобы можно было прокомментировать влияние, которое материал может оказывать на воздушные потоки. Однако, поскольку PCM может быть встроен непосредственно в конструкцию здания, это не повлияет на поток так же, как другие технологии теплообменников, можно предположить, что при включении PCM в конструкцию здания потери давления не возникают. . [16]
Приложения
[ редактировать ]Фиксированные пластинчатые теплообменники
[ редактировать ]Мардиана и др. [17] интегрировали фиксированный пластинчатый теплообменник в коммерческую ветряную башню, подчеркнув преимущества этого типа системы как средства вентиляции с нулевым энергопотреблением, которое можно легко модифицировать. Для определения эффекта и эффективности комбинированной системы были проведены полномасштабные лабораторные испытания. Ветряная башня была интегрирована с фиксированным пластинчатым теплообменником и установлена по центру герметичной испытательной камеры.
Результаты этого исследования показывают, что сочетание пассивной системы вентиляции ветряной башни и устройства рекуперации тепла с фиксированной пластиной может обеспечить эффективную комбинированную технологию для рекуперации отработанного тепла из отработанного воздуха и охлаждения входящего теплого воздуха с нулевым потреблением энергии. Хотя никаких количественных данных о скорости вентиляции в испытательном помещении предоставлено не было, можно предположить, что из-за потерь высокого давления в теплообменнике они были значительно снижены по сравнению со стандартной работой ветряной башни. Дальнейшее исследование этой комбинированной технологии имеет важное значение для понимания характеристик воздушного потока системы. [16]
Тепловые трубки
[ редактировать ]Из-за низких потерь давления в системах тепловых трубок было проведено больше исследований по интеграции этой технологии в пассивную вентиляцию, чем по другим системам рекуперации тепла. Коммерческие ветряные башни снова использовались в качестве пассивной системы вентиляции для интеграции этой технологии рекуперации тепла. Это еще больше подтверждает предположение о том, что коммерческие ветряные башни представляют собой достойную альтернативу механической вентиляции, способную одновременно подавать и вытягивать воздух. [16]
Обходные системы
[ редактировать ]Flaga-Maryanczyk et al. [18] провела исследование в Швеции, в ходе которого исследовалась система пассивной вентиляции, в которой интегрирована система обхода, использующая геотермальный тепловой насос в качестве источника тепла для нагрева входящего воздуха. Экспериментальные измерения и погодные данные были взяты из пассивного дома, использованного в исследовании. CFD-модель пассивного дома была создана с использованием измерений, полученных от датчиков и метеостанции, которые использовались в качестве входных данных. Модель была запущена для расчета эффективности системы обхода и возможностей геотермального теплового насоса.
Геотермальные тепловые насосы обеспечивают надежный источник постоянной тепловой энергии, если их зарыть на глубине 10–20 м под поверхностью земли. Температура земли теплее, чем окружающий воздух зимой, и холоднее, чем окружающий воздух летом, обеспечивая одновременно источник тепла и теплоотвод. Было обнаружено, что в феврале, самом холодном месяце в климате, геотермальный тепловой насос был способен обеспечить почти 25% потребностей в отоплении дома и жильцов. [16]
Материалы с фазовым переходом
[ редактировать ]Основной исследовательский интерес к ПКМ представляет собой применение интеграции материалов с фазовым переходом в традиционные пористые строительные материалы, такие как бетон и стеновые плиты. Косни и др. [19] проанализировали тепловые характеристики зданий, в конструкции которых используются строительные материалы, улучшенные PCM. Анализ показал, что добавление PCM полезно с точки зрения улучшения тепловых характеристик.
Существенным недостатком ПКМ, используемых в пассивной системе вентиляции с рекуперацией тепла, является отсутствие мгновенной передачи тепла по разным воздушным потокам. Материалы с фазовым переходом представляют собой технологию аккумулирования тепла, при которой тепло сохраняется внутри PCM до тех пор, пока температура воздуха не упадет до значительного уровня, при котором оно может быть выпущено обратно в воздушный поток. Никаких исследований по использованию PCM между двумя воздушными потоками с разными температурами, где может происходить непрерывная мгновенная теплопередача, не проводилось. Исследование этой области было бы полезно для исследования рекуперации тепла пассивной вентиляции. [16]
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Источник: [16]
Тип ВСР | Преимущества | Недостатки | Параметры производительности | Эффективность % | Падение давления (Па) | Контроль влажности |
Вращающееся тепловое колесо | Высокая эффективность Явная и скрытая рекуперация тепла Компактный дизайн Доступен контроль замерзания | Возможно перекрестное загрязнение. Требуются соседние воздушные потоки. Механический привод, требующий затрат энергии | Скорость вращения Скорость воздуха Пористость колеса | 80+ | 4-45 | Да |
Фиксированная пластина | Отсутствие движущихся частей, что обеспечивает высокую надежность. Высокий коэффициент теплопередачи Отсутствие перекрестного загрязнения Возможен контроль замерзания Явная и скрытая рекуперация тепла | Высокие потери давления в теплообменнике Ограничено двумя отдельными воздушными потоками Образование конденсата В холодном климате накапливается мороз | Тип материала Рабочее давление Температура Расположение потока | 70-90 | 7-30 | Да |
Тепловые трубки | Отсутствие движущихся частей, высокая надежность. Отсутствие перекрестного загрязнения Низкая потеря давления Компактный дизайн Возможна рекуперация тепла в двух направлениях. | Требует тесных потоков воздуха. Внутренняя жидкость должна соответствовать местным климатическим условиям. | Тип жидкости Время контакта Расположение/конфигурация Структура | 80 | 1-5 | Нет |
Обход | Воздушные потоки могут быть отдельными Отсутствие перекрестного загрязнения Низкая потеря давления Несколько источников рекуперации тепла | Для перемещения жидкости требуется несколько насосов Трудно интегрироваться в существующие структуры. Низкая эффективность Расходы | Тип обменника Тип жидкости Источник тепла | 50-80 | ~1 | Нет |
Материалы с фазовым переходом | Легкое включение в строительные материалы. Компенсация пиковых потребностей в энергии Нет потери давления Отсутствие перекрестного загрязнения Нет движущихся частей Длинный жизненный цикл | Термическое хранение в отличие от мгновенной передачи Дорогой Не проверенная технология Сложность выбора подходящего материала. | Метод пропитки | ~ | 0 | Нет |
Виды устройств рекуперации энергии
[ редактировать ]Устройство рекуперации энергии | Тип трансфера |
---|---|
Вращающееся энтальпийное колесо | Тотальный и разумный |
Фиксированная пластина | Итого** и разумно |
Тепловая трубка | Разумный |
Бегать вокруг катушки | Разумный |
Термосифон | Разумный |
Башни-близнецы [20] | Разумный |
**Полный энергетический обмен доступен только в гигроскопических агрегатах и агрегатах с возвратом конденсата.
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Источник: [21]
Энергосбережение является одним из ключевых вопросов как для потребления ископаемого топлива, так и для защиты глобальной окружающей среды. Рост стоимости энергии и глобальное потепление подчеркнули, что разработка усовершенствованных энергетических систем необходима для повышения энергоэффективности и одновременного сокращения выбросов парниковых газов . Одним из наиболее эффективных способов снижения спроса на энергию является более эффективное использование энергии. Поэтому в последние годы утилизация отходящего тепла становится популярной. [ когда? ] поскольку это повышает энергоэффективность. Во многих странах около 26% промышленной энергии по-прежнему тратится в виде горячего газа или жидкости. [22] Однако в течение последних двух десятилетий [ когда? ] значительное внимание уделялось утилизации отработанного тепла различных отраслей промышленности и оптимизации установок, используемых для поглощения тепла из отходящих газов. Таким образом, эти попытки способствуют снижению глобального потепления, а также спроса на энергию.
Потребление энергии
[ редактировать ]В большинстве промышленно развитых стран на системы отопления, вентиляции и кондиционирования приходится треть общего потребления энергии . При этом охлаждение и осушение свежего вентиляционного воздуха составляют 20–40% общей энергетической нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования в регионах с жарким и влажным климатом. Однако этот процент может быть выше, если требуется 100% вентиляция свежим воздухом. Это означает, что для удовлетворения потребностей жильцов в свежем воздухе требуется больше энергии. Рекуперация тепла становится все более необходимой из-за увеличения затрат энергии на обработку свежего воздуха. Основная цель систем рекуперации тепла — снизить потребление энергии зданиями на отопление, охлаждение и вентиляцию за счет рекуперации отходящего тепла. В связи с этим автономные или комбинированные системы рекуперации тепла могут быть встроены в жилые или коммерческие здания для экономии энергии. Снижение уровня энергопотребления также может внести существенный вклад в сокращение выбросов парниковых газов. [ нужна ссылка ]
Вентиляция с рекуперацией энергии
[ редактировать ]Важность
[ редактировать ]Почти половина мировой энергии используется в зданиях. [23] [ устаревший источник ] и половина затрат на отопление/охлаждение приходится на вентиляцию, если она осуществляется методом «открытого окна». [ необходимо определение ] согласно правилам [ нужна ссылка ] . Во-вторых, производство энергии и сеть созданы для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию. Использовать правильную вентиляцию; Восстановление — это экономичный, устойчивый и быстрый способ сократить глобальное потребление энергии и улучшить качество воздуха в помещениях (IAQ), а также защитить здания и окружающую среду. [ нужна ссылка ]
Способы передачи
[ редактировать ]В сезон охлаждения система охлаждает и осушает поступающий наружный воздух. Для этого система забирает отброшенное тепло и отправляет его в поток вытяжного воздуха. Впоследствии этот воздух охлаждает змеевик конденсатора при более низкой температуре, чем если бы отведенное тепло не попадало в поток вытяжного воздуха. В отопительный сезон система работает в обратном порядке. Вместо того, чтобы отводить тепло в поток отработанного воздуха, система забирает тепло из потока отработанного воздуха для предварительного нагрева входящего воздуха. На этом этапе воздух проходит через первичный блок и затем попадает в кондиционируемое помещение. В системах этого типа обычно в сезоны охлаждения вытяжной воздух оказывается холоднее вентиляционного воздуха, а в отопительный сезон теплее вентиляционного воздуха. Именно по этой причине система работает эффективно и результативно. Коэффициент производительности (COP) будет увеличиваться по мере того, как условия становятся более экстремальными (т. е. становится более жарко и влажно для охлаждения и холоднее для отопления). [24]
Эффективность
[ редактировать ]Эффективность системы ERV — это отношение энергии, передаваемой между двумя воздушными потоками, к общей энергии, передаваемой через теплообменник. [25] [26]
Учитывая разнообразие продуктов на рынке, эффективность также будет различаться. Известно, что некоторые из этих систем имеют эффективность теплообмена до 70-80%, тогда как у других - всего 50%. Несмотря на то, что этот более низкий показатель предпочтительнее базовой системы HVAC, он не соответствует остальным моделям своего класса. Проводятся исследования по увеличению эффективности теплопередачи до 90%. [25] [ устаревший источник ]
Использование современной недорогой технологии газофазного теплообменника позволит значительно повысить эффективность. Считается, что использование пористого материала с высокой проводимостью обеспечивает эффективность обмена, превышающую 90%, что обеспечивает пятикратное улучшение рекуперации энергии. [25] [ устаревший источник ]
Институт домашней вентиляции (HVI) разработал стандартные испытания для всех устройств, производимых на территории США. Несмотря на это, не все были проверены. Крайне важно исследовать заявления об эффективности, сравнивая данные, предоставленные HVI, а также данные, предоставленные производителем. (Примечание: все устройства, продаваемые в Канаде, участвуют в программе R-2000 — стандартном тесте, эквивалентном тесту HVI). [26] [ устаревший источник ]
Тепловой насос вытяжного воздуха
[ редактировать ]Тепловой насос вытяжного воздуха (EAHP) извлекает тепло из вытяжного воздуха здания и передает его приточному воздуху, горячей водопроводной воде и/или водяной системе отопления ( полы с подогревом , радиаторы). [27] [28] Для этого требуется как минимум механический выхлоп, но механическая подача не является обязательной; см. механическая вентиляция . Тепловому насосу этого типа требуется определенная скорость воздухообмена для поддержания его выходной мощности. Поскольку температура внутреннего воздуха круглый год составляет примерно 20–22 градуса Цельсия, максимальная выходная мощность теплового насоса не зависит от времени года и температуры наружного воздуха. [ нужна ссылка ]
Воздух, выходящий из здания при работающем компрессоре теплового насоса, в большинстве версий обычно имеет температуру около -1°. [29] Таким образом, установка извлекает тепло из воздуха, который необходимо заменить (со скоростью около половины воздухообмена в час ). Воздух, поступающий в дом, конечно, обычно теплее, чем воздух, проходящий через установку, поэтому существует чистый «выигрыш». Необходимо следить за тем, чтобы они использовались только в домах правильного типа. Тепловые насосы вытяжного воздуха имеют минимальную скорость потока, поэтому при установке в небольшой квартире поток воздуха постоянно приводит к чрезмерной вентиляции квартиры и увеличивает потери тепла за счет втягивания большого количества нежелательного наружного воздуха. [30] Однако есть некоторые модели, которые могут поглощать дополнительный наружный воздух, чтобы избежать этого, и этот воздух также подается в компрессор, чтобы избежать чрезмерной вентиляции. всего около 1,8 кВт от процесса компрессора/теплового насоса, но если это не соответствует потребностям здания, будет автоматически активировано дополнительное тепло в виде погружных нагревателей или внешнего газового котла. Пополнение погружного нагревателя может быть значительным (если вы выберете неправильный агрегат), а когда агрегат с погружным нагревателем мощностью 6 кВт работает на полную мощность, его работа будет стоить 1 фунт стерлингов в час. [31] [32]
Проблемы
[ редактировать ]В период с 2009 по 2013 год в Великобритании было построено около 15 000 новых социальных домов, в которых в качестве основного отопления использовались системы NIBE EAHP. Владельцы и жильцы жилищных ассоциаций сообщили о огромных счетах за электричество. [33] [34] Высокие эксплуатационные расходы являются обычным явлением для тепловых насосов с вытяжным воздухом, и их следует ожидать из-за очень незначительной рекуперации тепла с помощью этих агрегатов. Обычно поток воздуха при вентиляции составляет около 31 литра в секунду, а мощность рекуперации тепла — 750 Вт и не более.Все дополнительное тепло, необходимое для отопления и горячего водоснабжения, поступает от электричества, либо от компрессора, либо от погружного нагревателя.При температуре наружного воздуха ниже 0 градусов по Цельсию тепловой насос этого типа отводит больше тепла из дома, чем отдает. В течение года около 60% энергии, потребляемой объектом с тепловым насосом с вытяжным воздухом, будет приходиться на электричество. [35]
Многие семьи до сих пор борются с застройщиками за замену своих систем EAHP на более надежные и эффективные системы отопления, отмечая успех жителей Ковентри. [36]
См. также
[ редактировать ]Этот раздел может содержать чрезмерное количество сложных деталей, которые могут заинтересовать только определенную аудиторию . ( февраль 2024 г. ) |
- Центр инфильтрации и вентиляции воздуха
- ОВиК
- Теплообменник
- Солнечное тепло воздуха
- Возобновляемое тепло
- Рециркуляция тепла воды
- Сезонное хранение тепловой энергии
- Пассивное охлаждение
- Солнечное кондиционирование
- Пассивный дом
- Низкоэнергетический дом
- Низкоэнергетическое здание
- Список методов строительства с низким энергопотреблением
- Зеленое здание
- Здание с нулевым энергопотреблением
- Устойчивая архитектура
- Устойчивый дизайн
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чжунчжэн, Лу; Цзуньюань, Се; Цянь, Лу; Чжиджин, Чжао (2000). Энциклопедия архитектуры и гражданского строительства Китая . Китайская архитектурно-строительная пресса.
- ^ Перейти обратно: а б с Мардиана-Идаю, А.; Риффат, С.Б. (февраль 2012 г.). «Обзор технологий рекуперации тепла в строительстве» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 16 (2): 1241–1255. дои : 10.1016/j.rser.2011.09.026 . ISSN 1364-0321 . S2CID 108291190 .
- ^ Институт здорового дома. Персонал. «ЭРВ». Понимание вентиляции: как спроектировать, выбрать и установить системы вентиляции для жилых помещений. 4 июня 2009 г. 9 декабря 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б Дикманн, Джон. «Улучшение контроля влажности с помощью вентиляции с рекуперацией энергии». Журнал ASHRAE . 50, нет. 8, (2008)
- ^ СК Шугармен (2005). Основы отопления, вентиляции и кондиционирования . Fairmont Press, Inc.
- ^ Рамеш К. Шах, Душан П. Секулич (2003). Основы проектирования теплообменников . Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc.
- ^ Мардиана-Идаю, А.; Риффат, С.Б. (февраль 2012 г.). «Обзор технологий рекуперации тепла в строительстве» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 16 (2): 1241–1255. дои : 10.1016/j.rser.2011.09.026 . ISSN 1364-0321 . S2CID 108291190 .
- ^ Ферм, Матс; Райнерс, Вильгельм; Унгемах, Матиас (июнь 2002 г.). «Рекуперация тепла вытяжного воздуха в зданиях». Международный журнал холодильного оборудования . 25 (4): 439–449. дои : 10.1016/s0140-7007(01)00035-4 . ISSN 0140-7007 .
- ^ О'Коннор, Доминик; Калаутит, Джон Кайзер; Хьюз, Бен Ричард (октябрь 2014 г.). «Исследование пассивной вентиляции, интегрированной с рекуперацией тепла» (PDF) . Энергия и здания . 82 : 799–811. дои : 10.1016/j.enbuild.2014.05.050 . ISSN 0378-7788 .
- ^ О'Коннор, Доминик; Калаутит, Джон Кайзер С.; Хьюз, Бен Ричард (февраль 2016 г.). «Обзор технологии рекуперации тепла для пассивной вентиляции» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 54 : 1481–1493. дои : 10.1016/j.rser.2015.10.039 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Хюлман, Пэт, Ванда Олсон. Общие вопросы о вентиляторах с отоплением и рекуперацией энергии. Архивировано 30 декабря 2010 г. в расширении Университета Wayback Machine в Миннесоте. 1999. 2010.
- ^ Переработка энергии
- ^ Нильсен, Токе Раммер; Роуз, Йорген; Краг, Джеспер (февраль 2009 г.). «Динамическая модель противоточного воздухо-воздушного теплообменника для комфортной вентиляции с образованием конденсата и инея». Прикладная теплотехника . 29 (2–3): 462–468. Бибкод : 2009AppTE..29..462N . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2008.03.006 . ISSN 1359-4311 .
- ^ Вали, Алиреза; Симонсон, Кэри Дж.; Безант, Роберт В.; Махмуд, Гази (декабрь 2009 г.). «Численная модель и корреляции эффективности для системы рекуперации тепла с комбинированным противотоком и перекрестноточными теплообменниками». Международный журнал тепломассообмена . 52 (25–26): 5827–5840. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.07.020 . ISSN 0017-9310 .
- ^ Фельдман, Д.; Бану, Д.; Хоуз, Д.В. (февраль 1995 г.). «Разработка и применение смесей с органическим фазовым переходом в теплоаккумулирующих гипсовых плитах». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 36 (2): 147–157. дои : 10.1016/0927-0248(94)00168-р . ISSN 0927-0248 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж О'Коннор, Доминик; Калаутит, Джон Кайзер С.; Хьюз, Бен Ричард (февраль 2016 г.). «Обзор технологии рекуперации тепла для пассивной вентиляции» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 54 : 1481–1493. дои : 10.1016/j.rser.2015.10.039 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Мардиана А., Риффат С.Б., Уоралл М. Интегрированная система рекуперации тепла с ветроуловителем для зданий: на пути к энергоэффективным технологиям. В: Мендес-Вилас А., редактор. Материалы и процессы для энергетики: информация о текущих исследованиях и технологических разработках. Бадахос: Исследовательский центр Formatex; 2013 .
- ^ Флага-Марьянчик, Агнешка; Шнотале, Яцек; Радон, Ян; Был, Кшиштоф (январь 2014 г.). «Экспериментальные измерения и CFD-моделирование наземного теплообменника, работающего в холодном климате, для пассивной системы вентиляции дома». Энергия и здания . 68 : 562–570. Бибкод : 2014EneBu..68..562F . дои : 10.1016/j.enbuild.2013.09.008 . ISSN 0378-7788 .
- ^ Косни Дж., Ярбро Д., Миллер В., Петри Т., Чайлдс П., Сайед А.М., Лейтольд Д. Тепловые характеристики систем ограждающих конструкций зданий с улучшенными PCM. В: Материалы конференции ASHRAE/DOE/BTECC по термическим характеристикам наружных оболочек целых зданий X. Клир-Уотер-Бич, Флорида; 2–7 декабря 2007 г. с. 1–8 .
- ^ «Глава 44: Рекуперация энергии воздух-воздух» (PDF) . Справочник по системам и оборудованию ASHRAE . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Июль 2000. с. 44.17 . ISBN 978-1883413804 .
- ^ Куче, Пинар Мерт; Риффат, Саффа (июль 2015 г.). «Всесторонний обзор систем рекуперации тепла для зданий». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 47 : 665–682. дои : 10.1016/j.rser.2015.03.087 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Теке, Исмаил; Агра, Озден; Атайылмаз, Ш. Бесплатно; Демир, Хакан (май 2010 г.). «Определение лучшего типа теплообменников для рекуперации тепла». Прикладная теплотехника . 30 (6–7): 577–583. Бибкод : 2010AppTE..30..577T . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2009.10.021 . ISSN 1359-4311 .
- ^ «2.3 Сектор зданий – Межакадемический совет» . www.interacademycouncil.net . Архивировано из оригинала 1 июня 2008 года.
- ^ Браун, Джеймс Э., Кевин Б. Мерсер. «Документы симпозиума - OR-05-11 - Вентиляция с рекуперацией энергии: энергия, влажность и экономические последствия - Оценка вентиляционного теплового насоса для небольших коммерческих зданий». Сделки ASHRAE. 111, нет. 1, (2005)
- ^ Перейти обратно: а б с Пульсифер, Дж. Э., А. Р. Раффрей и М. С. Тиллак. «Повышение производительности вентиляторов с рекуперацией энергии с использованием усовершенствованных пористых теплопередающих материалов». UCSD-ENG-089. Декабрь 2001 года.
- ^ Перейти обратно: а б Кристенсен, Билл. «Справочник по устойчивому строительству». Программа зеленого строительства города Остина. Рекомендации 3.0. 1994. Архивировано 28 сентября 2011 года в Wayback Machine.
- ^ Ферм, Матс (1993), «Опыт тепловых насосов с отработанным воздухом» , Тепловые насосы для энергоэффективности и экологического прогресса , Elsevier, стр. 177–181, doi : 10.1016/b978-0-444-81534-7.50027-9 , ISBN 978-0-444-81534-7 , получено 1 сентября 2022 г.
- ^ «Вытяжные тепловые насосы» . Трест энергосбережения . Проверено 22 февраля 2024 г.
- ^ Ге, Фэнхуа; Го, Синлун; Лю, Хонкай; Ван, Цзянь; Лу, Цуйинь (2013). «Энергетическая эффективность систем воздушного охлаждения с учетом температуры и относительной влажности в помещении в различных климатических зонах Китая» . Энергия и здания . 64 : 145–153. Бибкод : 2013EneBu..64..145G . дои : 10.1016/j.enbuild.2013.04.007 .
- ^ «Как работает воздушный тепловой насос?» . www.heatpumpchooser.com . Проверено 1 сентября 2022 г.
- ^ Ширани, Арсалан; Мерцкирх, Александр; Рослер, Дженнифер; Лейер, Стефан; Шольцен, Франк; Маас, Стефан (2021). «Экспериментально-аналитическая оценка эффективности работы вытяжных тепловых насосов в вентиляционных системах отопления» . Журнал строительной техники . 44 : 102638. doi : 10.1016/j.jobe.2021.102638 .
- ^ «Калькулятор эксплуатационных расходов погружного электрического водонагревателя» . Sust-it – просто эффективный шопинг . Проверено 1 сентября 2022 г.
- ^ « Эффективная» система отопления оставила семьям большие счета» . Новости Би-би-си . 10 сентября 2012 года . Проверено 23 октября 2022 г.
- ^ NIBE на Rip Off Britain , 10 сентября 2012 г. , получено 23 октября 2022 г.
- ^ « Эффективная» система отопления оставила семьям большие счета» . Новости BBC онлайн. 10 сентября 2012 года . Проверено 21 ноября 2012 г.
- ^ «Победа соседей по поместью Тайл-Хилл в кампании за демонтаж котлов» . Ковентри Телеграф. 31 мая 2013 года . Проверено 31 мая 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Анимация, объясняющая, как работает ВСР.
- Рекуперация тепла в промышленности
- Вентиляторы с рекуперацией энергии и тепла (ERV/HRV)
- Описание MHRV для одноместного номера (SRMHRV) в доме в Великобритании
- Бюллетень Builder Insight - Вентиляция с рекуперацией тепла
- http://www.engineeringtoolbox.com/heat-recovery-efficiency-d_201.html
- Вентиляторы с рекуперацией энергии и тепла (ERV/HRV)