ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के साथ वेंटिलेशन प्रणाली इमारतों के लिए ऊर्जा बचा सकती है?

ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के साथ वेंटिलेशन प्रणाली कैसे इमारत की ऊर्जा खपत को कम करती है

ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों का उपयोग करके तापन और शीतलन भार को कम करने में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति की भूमिका की व्याख्या

ऊष्मा पुनःप्राप्ति तकनीक से लैस वेंटिलेशन प्रणालियाँ उस हवा में तापीय ऊर्जा को स्थानांतरित करके ऊर्जा की आवश्यकता कम कर देती हैं, जिसे हम बाहर निकाल रहे होते हैं, और ताज़ी हवा में भीतर आने पर। इन प्रणालियों को एचआरवी (हीट रिकवरी वेंटिलेटर) और ईआरवी (एनर्जी रिकवरी वेंटिलेटर) के नाम से जाना जाता है, जो विशेष ऊष्मा विनिमयकों के माध्यम से काम करती हैं जो लगभग 80 प्रतिशत बर्बाद हो रही गर्मी को हमारी आंतरिक हवा से पकड़ लेती हैं। इस पकड़ी गई ऊष्मा के बाद बाहर की हवा को मुख्य एचवीएसी प्रणाली तक पहुँचने से पहले गर्म या ठंडा किया जाता है। ऊर्जा विभाग, संयुक्त राज्य अमेरिका का अनुमान है कि ये प्रणालियाँ वास्तव में बहुत अंतर डाल सकती हैं, पूर्ण हीटिंग या कूलिंग चक्रों की आवश्यकता को काफी कम कर सकती हैं। परिणामस्वरूप, इमारतों में एचवीएसी संचालन के लिए कुल मिलाकर लगभग 30 से लेकर शायद ही 50 प्रतिशत तक कम ऊर्जा का उपयोग होता है।

थर्मल नुकसान के बिना निरंतर वायु विनिमय के माध्यम से ऊर्जा संरक्षण

पारंपरिक वेंटिलेशन प्रणाली केवल स्थिति वाली हवा को बाहर फेंक देती है और ऊर्जा की टनों की बर्बादी करती है, लेकिन आधुनिक ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणाली उस गर्मी को बाहर जाने से रोके हुए आंतरिक हवा को ताज़ा रखती है। जब प्रणाली ठीक से काम करती है, तो यह एक विशेष ऊष्मा विनिमयक घटक के माध्यम से आने वाली और जाने वाली हवा के प्रवाह को संतुलित करती है, जो आमतौर पर सिरेमिक सामग्री या कुछ प्रकार के प्लास्टिक बहुलकों से बना होता है। इस विनिमय प्रक्रिया के दौरान 60 से 90 प्रतिशत तक ऊष्मा पकड़ ली जाती है। वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए इसका क्या अर्थ है? भवन प्रत्येक वर्ष वेंटिलेशन लागत पर ऊर्जा का लगभग आधा से तीन चौथाई तक कम खोते हैं, इसलिए लोग वास्तव में विभिन्न मौसमों के दौरान अधिक स्थिर तापमान का अनुभव करते हैं, बजाय उन असुविधाजनक तापमान परिवर्तनों के जिनके लिए हम सभी पुरानी प्रणालियों से अपेक्षा करते आए हैं।

HRV/ERV में ऊष्मा विनिमयक कैसे आंतरिक तापमान स्थिरता बनाए रखने के लिए आने वाली हवा की पूर्व-स्थिति करते हैं

सर्दियों के महीनों में, जब बाहर के तापमान लगभग -5 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाते हैं, तो यह प्रणाली गर्म निकास वायु (लगभग 20°C) से ऊष्मा खींचकर ठंडी बाहरी वायु में स्थानांतरित करती है। जो कुछ भी बाहर आता है, वह पहले से ही लगभग 11°C तक गर्म हो चुका होता है, इससे पहले कि वह इमारत में प्रवेश करे। यह सरल ऊष्मा विनिमय घरों द्वारा प्रतिदिन हीटिंग पर किए जाने वाले खर्च को कम कर देता है, जिससे लगभग 3 से 5 किलोवाट-घंटे तक की ऊर्जा बचत होती है। गर्मियों में, स्थिति उलट जाती है। प्रक्रिया अभी भी लागू होती है लेकिन अब यह बाहर से आने वाली तपती गर्म वायु को ठंडा करने में मदद करती है, अतिरिक्त ऊष्मा को बाहर जाने वाली निकास धारा में स्थानांतरित करके। इसका अर्थ है कि इमारतों के अंदर का तापमान आरामदायक बना रहता है बिना एयर कंडीशनिंग इकाइयों को लगातार पूरे दिन चलाने की आवश्यकता के। लोग वास्तव में अपने घरों में तापमान स्थिरता में सुधार महसूस करते हैं और महीने के अंत में बड़े HVAC बिलों पर कम पैसा खर्च करते हैं।

डेटा अंतर्दृष्टि: आवासीय इमारतों में तापन और शीतलन ऊर्जा खपत में औसतन 50–70% की कमी

थीसेफ फाउंडेशन द्वारा किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि ऊष्मा रिकवरी वेंटिलेशन वाली आवासीय इमारतें पारंपरिक प्रणालियों वाली इमारतों की तुलना में तापन और शीतलन के लिए 50–70% कम ऊर्जा की खपत करती हैं। निष्क्रिय घरों (पैसिव हाउस) में, जहां एचआरवी मानक हैं, तापन की आवश्यकता अक्सर 15 किलोवाट-घंटा/मीटर²/वर्ष से कम हो जाती है—जो सामान्य घरों की तुलना में 80% कमी को दर्शाता है।

विभिन्न जलवायु में ऊष्मा रिकवरी के साथ वेंटिलेशन प्रणाली का प्रदर्शन

ठंडी जलवायु में एचआरवी का एचवीएसी प्रणाली के आकार और ऊर्जा दक्षता पर प्रभाव

जब तापमान हिमांक से नीचे चला जाता है, तो एचआरवी (HRVs) गर्म करने की आवश्यकता को लगभग 38% से लेकर लगभग आधे तक कम कर देते हैं, जिसका अर्थ है कि एचवीएसी (HVAC) प्रणालियों को छोटा बनाया जा सकता है और वे बेहतर ढंग से काम कर सकती हैं। काउंटर फ्लो हीट एक्सचेंजर तकनीक वास्तव में बाहर की तुलना में आने वाली ताज़ी हवा को लगभग 8 से 12 डिग्री सेल्सियस तक गर्म कर देती है, इसलिए अब इंजीनियरों को उन बड़ी गर्म करने वाली इकाइयों को स्थापित करने की आवश्यकता नहीं होती, शायद उन्हें 1 या 2 टन उपकरण की बचत हो सकती है, फिर भी अच्छे परिणाम मिलते हैं। ये आधुनिक फ्रॉस्ट नियंत्रण सुविधाएं अधिकांश समय चीजों को सुचारू रूप से चलाती रहती हैं, भले ही बाहर बहुत ठंड हो, ऋणात्मक 25 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 89% अपटाइम प्राप्त करते हुए। इससे एचआरवी (HRVs) कठोर शीतकालीन परिस्थितियों वाले स्थानों के लिए भी व्यावहारिक समाधान बन जाते हैं। 2022 में रिन्यूएबल एंड सस्टेनेबल एनर्जी रिव्यूज़ में प्रकाशित एक अध्ययन चरम जलवायु में उनकी प्रभावशीलता के बारे में इस दावे का समर्थन करता है।

आर्द्र और मिश्रित जलवायु में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति वेंटिलेशन की प्रभावशीलता

ERV प्रणाली वास्तव में उन गर्म, आर्द्र क्षेत्रों और मिश्रित मौसम की स्थिति वाले स्थानों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करती हैं क्योंकि वे तापमान नियंत्रण और नमी प्रबंधन दोनों को एक साथ संभालती हैं। इन इकाइयों में नमी को एक तरफ से दूसरी तरफ चुनिंदा रूप से स्थानांतरित करने की क्षमता होती है, जिसके कारण वे सामान्य प्रणालियों की तुलना में जगहों को सूखा रखने में काफी बेहतर होती हैं, और अतिरिक्त शीतलन की आवश्यकता को लगभग 18 से 27 प्रतिशत तक कम कर सकती हैं। जब हम विशेष रूप से भूमध्यसागरीय प्रकार के जलवायु को देखते हैं, तो ड्यूल कोर मॉडल ठंडे महीनों के दौरान लगभग 74% ऊष्मा की पुनः प्राप्ति करके बेहतरीन परिणाम देते हैं जो अन्यथा नष्ट हो जाती। इसी समय, ये प्रणाली गर्म मौसम के दौरान आंतरिक वायु को अत्यधिक नम होने से रोकती रहती हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि मानक एयर कंडीशनिंग सेटअप अक्सर 20 से 30% ऊर्जा को तब बर्बाद कर देते हैं जब वे बहुत अधिक वेंटिलेशन करते हैं, जो कि कई घरों और इमारतों में काफी आम है।

केस अध्ययन: 12 महीनों में HRV का उपयोग करके कनाडा में एक निष्क्रिय घर में ऊर्जा बचत

सासकाचेवान में एक पुराने घर को 92% दक्षता पर काम करने वाले ऊष्मा रिकवरी वेंटिलेटर के साथ निष्क्रिय घर के रूप में पुनः बनाया गया था। इस अपग्रेड से गर्मी के बिल में लगभग दो तिहाई की कमी आई, जिसका अर्थ है कि नियमित निकास प्रशंसकों के साथ उनके पास होने की तुलना में हर साल लगभग 1,240 डॉलर की बचत होती है। ऊर्जा और भवन पत्रिका के शोध के अनुसार, इस घर ने समग्र ऊर्जा उपयोग में लगभग 42% की कमी करते हुए कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर को 800 प्रति मिलियन भागों से कम बनाए रखा। वास्तव में, यह उचित वेंटिलेशन के लिए ASHRAE 62.2 मानकों द्वारा आवश्यकता की तुलना में 31 अंक बेहतर है। आराम और लागत बचत दोनों में ऐसे महत्वपूर्ण सुधार के लिए काफी प्रभावशाली परिणाम।

भवन डिजाइन में शुरुआती एकीकरण के माध्यम से ऊर्जा बचत को अधिकतम करना

डिजाइन चरण के दौरान ऊष्मा रिकवरी के साथ वेंटिलेशन प्रणाली को एकीकृत करके एचवीएसी लोड को कम करना

जब वास्तुकार अपने डिज़ाइन में शुरुआत से ही ऊष्मा पुनःप्राप्ति वेंटिलेशन प्रणालियों को शामिल करते हैं, तो आमतौर पर इमारतों में एचवीएसी प्रदर्शन में 30 से 50 प्रतिशत तक का सुधार देखा जाता है, तुलना में उन प्रणालियों की जब उन्हें बाद में जोड़ा जाता है। इसे शुरुआत में सही कर लेने का अर्थ है कि डिज़ाइनर वायुनलिका की योजना ठीक से बना सकते हैं और ऊष्मा विनिमयकों के आकार को इमारत की वास्तविक आवश्यकताओं के अनुरूप ढाल सकते हैं। अन्यथा, निर्माण के बाद इन प्रणालियों को स्थापित करने वाली इमारतों में लगभग 15 से 25 प्रतिशत तक की दक्षता की हानि होती है क्योंकि सब कुछ ठीक से फिट नहीं होता है। ऊर्जा संसाधनों के संबंध में यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी ने अपने ट्राइबल ऊर्जा संसाधनों में इसी तरह की बात कही है। उचित रूप से एकीकृत प्रणालियों वाली इमारतें विभिन्न मौसमों के दौरान वास्तविक प्रदर्शन बनाए रखती हैं, और बाहर तापमान में भारी परिवर्तन होने पर भी लगभग 80 से 90 प्रतिशत तक की दक्षता बनाए रखती हैं।

प्रवृत्ति विश्लेषण: शून्य-ऊर्जा इमारतों में ऊष्मा पुनःप्राप्ति वेंटिलेशन का अपनाया जाना

देश भर में सभी नेट जीरो ऊर्जा भवनों में अब लगभग दो-तिहाई भाग में ऊष्मा पुनःप्राप्ति वेंटिलेशन प्रणाली शामिल है, जिसका कारण मुख्य रूप से ऊर्जा विभाग द्वारा समग्र भवन डिज़ाइन पर दिशानिर्देश हैं। जब निर्माता इन प्रणालियों को उचित तरीके से शामिल करते हैं, तो ठंडे जलवायु क्षेत्रों में उनकी तापन उपकरणों की आवश्यकता लगभग आधी और उच्च आर्द्रता वाले क्षेत्रों में शीतलन की आवश्यकता लगभग एक तिहाई तक कम हो सकती है। विशेष रूप से पैसिव हाउस प्रमाणित निर्माण के लिए, आरएचवी (HRV) को शुरुआत में स्थापित करने से ऊर्जा दक्षता के लिए आवश्यक घने सील को बिना खराब किए उत्कृष्ट आंतरिक वायु गुणवत्ता बनाए रखने में मदद मिलती है। ताज़ी हवा के संचरण और हवा के प्रवाह को रोकने वाले आवरण के बीच यह संतुलन उन महत्वाकांक्षी नेट जीरो लक्ष्यों तक पहुँचने के लिए महत्वपूर्ण बना हुआ है।