האם מערכת אוורור עם החזרת חום יכולה לחסוך אנרגיה לבניינים?

איך מערכת אוורור עם החזרת חום מצמצמת את צריכה של האנרגיה בבניין

הבנת התפקיד של החזרת חום בהפחתת עומסי חימום וקירור באמצעות מערכות החזרת אנרגיה

מערכות ת ventilation עם טכנולוגיית החזרת חום מפחיתות את הצריכה האנרגטית על ידי העברת אנרגיה תרמית מהאוויר שאנו מאפלים לאוויר הצהיר הנכנס. מערכות אלו, הידועות כ-HRVs (מערכת החזרת חום) וכ-ERVs (מערכת החזרת אנרגיה), פועלות באמצעותمبادלי חום מיוחדים אשר אוספים כ-80 אחוז מהחום המבוזבז מהאוויר הפנימי. חום זה משמש לאחר מכן לה calת או קירור של האוויר החיצוני לפני שהוא מגיע למערכת ה- HVAC הראשית. לפי הערכת משרד האנרגיה של ארצות הברית, מערכות אלו יכולות ליצור הבדל משמעותי, ולצמצם בצורה ניכרת את הצורך במחזורי חימום או קירור מלאים. כתוצאה מכך, מבנים משתמשים בכ-30 ועד 50 אחוז פחות אנרגיה לצורך פעילות ה- HVAC שלהם.

שימור אנרגיה באמצעות החלפת אוויר מתמדת ללא איבוד תרמי

מערכות ת ventilation מסורתיות פשוט דוחפות החוצה אויר מאובזר ומבזבזות כמויות עצומות של אנרגיה, אך מערכות חידוש חום מודרניות שומרות על האויר הפנימי טרי מבלי לאפשר לכל החום הזה לברוח. כאשר המערכת פועלת כראוי, היא מאזנת את זרמי האויר הנכנס והיוצא דרך רכיב מחליף חום מיוחד, שבדרך כלל בנוי מחומרים קרמיים או מסוגי פלסטיק מסוימים. בין 60 ל-90 אחוז מהחום נאספים בתהליך ההחלפה הזה. מה זה אומר ליישומים בעולם האמיתי? בניינים מאבדים פחות בחצי עד שלושה רבעים פחות אנרגיה על עלות התרוואה בכל שנה, כך שאנשים באמת חווים טמפרטורות יציבות יותר לאורך העונות השונות במקום להתמודד עם תנודות הטמפרטורה המolestות שאנחנו כבר רגילים להן במערכות ישנות.

איך מחלפי חום במערכות HRV/ERV מקדמים את עיבוד האויר הנכנס כדי לשמור על יציבות טמפרטורה בתוך помещения

בחודשי החורף, כאשר טמפרטורות האוויר בצד חוץ יורדות לערך של כ-5 מעלות צלזיוס, המערכת פועלת על ידי שאיבת חום מהאוויר החם יותר של הפליטה (בערך 20 מעלות צלזיוס) אל האוויר הצונח מבחוץ. מה שיוצא כבר מחומם מראש בערך ל-11 מעלות צלזיוס עוד לפני שנכנס לבניין. החלפת החום הפשוטה הזו מקטינה את מה שהבתים צריכים להוציא על חימום בכל יום, בין 3 ל-5 קילוואט שעה של חיסכון באנרגיה. במהלך הקיץ, המצב מתהפך. התהליך עדיין תקף, אך כעת הוא עוזר לקרר את האוויר החם המגיע מבחוץ על ידי העברת החום הנוסף אל זרם הפליטה היוצא. זה אומר שבנינו נשאר נוח בתוכו מבלי שהמיזוגים צריכים לפעול ללא הרף כל היום. אנשים באמת מבחינים בשיפור בהיציבות הטמפרטורה בבתיהם, תוך כדי שהם מוציאים פחות כסף על חשבונות ה-HVAC הגדולים בסוף החודש.

תובנות נתונים: ירידה ממוצעת של 50–70% בצריכת אנרגיה לקליטה וקירור בבניינים מגורים

מחקרים של קרן THESEF מראים שבניינים מגורים עם שחלוף חום לצורכי אוורור צורכים 50–70% פחות אנרגיה לקליטה וקירור בהשוואה לאלו עם מערכות קונבנציונליות. בבתים פסיביים, שבהם שחלופי חום הם סטנדרטיים, דרישות החימום נופלות לעתים קרובות מתחת ל-15 קוט"ש/מ"ר/שנה – מה שמייצג ירידה של 80% בהשוואה לבתים טיפוסיים.

ביצועי מערכת אוורור עם שיחלוף חום במגוון אקלימים

השפעת שחלופי חום על גודל מערכת ה- HVAC וכفاءת האנרגיה באקלימים קרים

כאשר הטמפרטורות יורדות מתחת לנקודת הקיפאון, מתקני החילוף חשמליים (HRV) מקטינים את דרישות החימום בטווח של כ-38% כמעט לחצי, מה שאומר שמערכות ה- HVAC יכולות להיות קטנות יותר ויעילות יותר. טכנולוגיית מחליף החום בזרימה נגדית ממשיכה לחמם את האוויר התازר הנכנס בכ-8 עד 12 מעלות צלזיוס לעומת האוויר בחוץ, כך שמהנדסים לא צריכים יותר להתקין יחידות חימום גדולות במיוחד, ויוכלו לחסוך כטון אחד או שניים של ציוד, תוך שמירה על ביצועים טובים. תכונות הבקרת קור המודרניות הללו שומרות על פעילות חלקה ברוב הזמן, גם כאשר נעשה קר מאוד בחוץ, עם זמינות של כ-89% בטמפרטורה של מינוס 25 מעלות צלזיוס. זה הופך את מתקני ה-HRV לפתרונות מעשיים גם באזורים בעלי תנאי חורף קיצוניים. מחקר שפורסם בשנת 2022 בכתב העת Renewable and Sustainable Energy Reviews תומך בטענה לגבי יעילותם באקלימים קיצוניים.

יעילות של שיטת החזון חום בש ventilation באקלימים לחים ואקלימים מעורבים

מערכות ERV בולטות במיוחד באזורים חמים ולחים ובמקומות עם תנאי מזג אוויר מעורבים, מכיוון שהן מטפלות בבקרה על הטמפרטורה ועל ניהול הרטיבות בו-זמנית. благодаря ליכולתן להעביר רטיבות באופן סלקטיבי מאחד צד לשני, יחידות אלו יכולות לצמצם את הצורך בקירור נוסף ב-18 עד 27 אחוז, מה שהופך אותן ליעילות בהרבה בהשגת יבשות בחלל בהשוואה למערכות רגילות. כאשר מסתכלים על אקלימים מסוג הצלבני, מודלים דו-ליבתיים מצטיינים בחודשי החורף על ידי שאיבת כ-74% מהחום שנאבד אחרת. באותו זמן, מערכות אלו מונעות מהאוויר הפנימי להפוך לחומץ מדי בעונה החמה. זה חשוב מכיוון שמערכות קירור סטנדרטיות מבוזבזות לעיתים קרובות בין 20 ל-30 אחוז מהאנרגיה כשיש בהן ת ventilation מוגזמת, דבר שמתרחש לעתים קרובות מאוד בבית רבים ובמבנים.

מקרה לדוגמה: חיסכון באנרגיה בבית פסיבי בקנדה באמצעות מערכת HRV לאורך 12 חודשים

בית ישן בססקטצ'ואן הותאם מחדש כבית פסיבי עם מחליף חום שעובד ביעילות של כ-92%. שדרוג זה הפחית את עלות החימום בכמעט שני שליש, כלומר חיסכון של כ-1,240 דולר מדי שנה בהשוואה לתקופת השימוש במפוחים רגילים. לפי מחקר שפורסם בכתב העת Energy and Buildings, הבית הזה שמר על רמות דו-תחמוצת הפחמן מתחת ל-800 חלקים למיליון, תוך צמצום צריכה כוללת של אנרגיה בכ-42%. זהו הישג טוב ב-31 נקודות מהדרישות של תקני ASHRAE 62.2 לצורך אוורור תקין. תוצאות מרשים למדי לשיפור משמעותי כזה גם בנוחות וגם בחיסכון בעלויות.

הגדלת חיסכון האנרגיה באמצעות אינטגרציה מוקדמת לתכנון בניין

הפחתת עומס מערכת ה- HVAC באמצעות אינטגרציה של מערכת אוורור עם שחזור חום בשלב התכנון

כאשר אדריכלים מבנים מערכות שיקום חום ישירות בתכנונים שלהם מההתחלה, הבניינים לרוב רואים שיפור של כ-30 עד 50 אחוז בביצועי מיזוג האוויר בהשוואה למקרים שבהם מתקנים את המערכות בשלב מאוחר יותר. הצלחה מוקדמת כזו מאפשרת לעורכי תכנון לתכנן נכון את מערכת הערבות ולהתאים את גודל מחלפי החום לצרכים הממשיים של הבניין. אחרת, בניינים שמתקינים מערכות אלו לאחר סיום הבנייה מאבדים לרוב כ-15 עד 25 אחוזי יעילות מכיוון שהכל פשוט לא מתאמה היטב. המחלקה לאנרגיה של ארצות הברית מצטטת משהו דומה במשאבי האנרגיה של השבטים. בניינים עם מערכות משולבות נכון שומרים על ביצועים טובים מאוד לאורך העונות השונות, תוך שימור יעילות של 80 עד 90 אחוז גם כשיש שינויים דרמטיים בטמפרטורה בחוץ.

ניתוח מגמות: אימוץ של שיקום חום במבנים עם צפיה לאפס אנרגיה

כשני שליש מהמבנים בני אפס פחמן ברחבי הארץ כוללים כיום מערכות שחלוף חום, ובתודה רבה להנחיות של משרד האנרגיה לעיצוב בניין כוללני. כשבונים משקיעים נכון במערכות אלו, הם יכולים לצמצם את צורכי ציוד החימום כמעט לחצי באקלימים קרים, ולצמצם את דרישות הקירור בכ-שליש באזורים בעלי רמה גבוהה של לחות. בבנייה מאושרת לפי תקני בית פסיבי במיוחד, התקנת שחלוף חום מוקדמת עוזרת לשמור על איכות אויר פנימי מעולה מבלי לפגוע בחותמים הדוקים הנדרשים לצורך יעילות אנרגטית. האיזון הזה בין סילוק אויר נקי לבין שמירה על מעטפת אטומה לשינויים נשאר קריטי להשגת היעדים הכפולים האלה של אפס פחמן.