Poate un sistem de ventilare cu recuperare de căldură economisi energie pentru clădiri?

Cum reduce sistemul de ventilare cu recuperare de căldură consumul de energie al clădirilor

Înțelegerea rolului recuperării căldurii în reducerea sarcinilor de încălzire și răcire prin utilizarea sistemelor de recuperare a energiei

Sistemele de ventilare echipate cu tehnologie de recuperare a căldurii reduc necesarul de energie prin transferul energiei termice din aerul evacuat către aerul proaspăt care intră. Aceste sisteme, cunoscute sub numele de HRV (ventilatoare cu recuperare de căldură) și ERV (ventilatoare cu recuperare de energie), funcționează prin schimbătoare de căldură speciale care captează aproximativ 80 la sută din căldura risipită din aerul interior. Această căldură captată încălzește sau răcește aerul exterior înainte ca acesta să ajungă la sistemul principal de climatizare. Departamentul de Energie al Statelor Unite estimează că aceste sisteme pot face o diferență reală, reducând semnificativ necesitatea ciclurilor complete de încălzire sau răcire. Ca urmare, clădirile ajung să consume cu aproximativ 30 până la 50 la sută mai puțină energie pentru operațiunile HVAC în ansamblu.

Economisirea energiei prin schimbul continuu de aer fără pierderi termice

Sistemele tradiționale de ventilare doar elimină aerul condiționat și risipesc tone de energie, dar sistemele moderne de recuperare a căldurii mențin aerul interior proaspăt fără a permite căldurii să scape. Când sistemul funcționează corect, echilibrează fluxurile de aer care intră și care ies prin intermediul unui component special de schimb de căldură, construit de obicei din materiale ceramice sau anumite tipuri de polimeri plastici. În acest proces de schimb, se capturează între 60 și 90 la sută din căldură. Ce înseamnă acest lucru în aplicații reale? Clădirile pierd cu jumătate până la trei sferturi mai puțină energie pentru costurile de ventilare în fiecare an, astfel încât oamenii experimentează temperaturi mai stabile pe parcursul diferitelor anotimpuri, în loc să se confrunte cu variațiile neplăcute de temperatură la care ne-am obișnuit din cauza sistemelor mai vechi.

Cum precondiționează schimbatoarele de căldură din HRV/ERV aerul care intră pentru a menține stabilitatea temperaturii interioare

În lunile de iarnă, când temperaturile exterioare scad la aproximativ -5 grade Celsius, sistemul funcționează extrăgând căldura din aerul de evacuare mai cald (aproximativ 20°C) și o transferă în aerul rece de afară. Ceea ce rezultă este deja ușor încălzit, până la aproximativ 11°C, înainte chiar de a intra în clădire. Acest schimb simplu de căldură reduce cantitatea pe care gospodăriile trebuie să o cheltuiască zilnic pentru încălzire, economisind undeva între 3 și poate 5 kilowatt-ore de energie. În perioada estivală, situația se inversează. Procesul se aplică în continuare, dar acum ajută la răcirea aerului foarte cald care vine din exterior, transferând căldura în exces către fluxul de aer de evacuare. Asta înseamnă că interiorul clădirilor rămâne confortabil fără ca unitățile de aer condiționat să funcționeze constant pe tot parcursul zilei. Oamenii observă de fapt o stabilitate mai bună a temperaturii în întreaga locuință, cheltuind în același timp mai puțini bani pentru facturile mari de HVAC la sfârșitul lunii.

Informații privind datele: Reducerea medie a consumului de energie pentru încălzire și răcire cu 50–70% în clădirile rezidențiale

Studiile realizate de Fundația THESEF arată că clădirile rezidențiale echipate cu ventilare cu recuperare de căldură consumă cu 50–70% mai puțină energie pentru încălzire și răcire decât cele cu sisteme convenționale. În casele pasive, unde ventilarea cu recuperare de căldură este standard, necesarul de încălzire scade adesea sub 15 kWh/m²/an—reprezentând o reducere de 80% comparativ cu locuințele obișnuite.

Performanța sistemului de ventilare cu recuperare de căldură în diferite tipuri de climă

Impactul ventilării cu recuperare de căldură asupra dimensiunii sistemelor HVAC și eficienței energetice în zonele cu climă rece

Când temperaturile scad sub punctul de îngheț, ventilatoarele cu recuperare de căldură reduc cerințele de încălzire cu aproximativ 38% până la aproape jumătate, ceea ce înseamnă că sistemele HVAC pot fi construite mai mici și pot funcționa mai eficient. Tehnologia schimbătorului de căldură în contracurent încălzește efectiv aerul proaspăt care intră cu aproximativ 8-12 grade Celsius față de temperatura exterioară, astfel încât inginerii nu mai trebuie să instaleze acele unități mari de încălzire, economisind poate 1 sau 2 tone de echipamente, menținând totodată rezultate bune. Aceste caracteristici moderne de control al înghețului mențin funcționarea fără probleme majoritatea timpului, chiar și atunci când afară este foarte frig, atingând o disponibilitate de aproximativ 89% la minus 25 de grade Celsius. Acest lucru face ca ventilatoarele cu recuperare de căldură să fie soluții practice și pentru locurile cu condiții riguroase de iarnă. Un studiu publicat în 2022 în Renewable and Sustainable Energy Reviews susține această afirmație privind eficacitatea lor în climatul extrem.

Eficacitatea ventilatiei cu recuperare de căldură în climat umed și mixt

Sistemele ERV se remarca în special în zonele calde, umede și în locurile cu condiții meteo variabile, deoarece gestionează simultan atât controlul temperaturii, cât și al umidității. Aceste unități pot reduce nevoia de răcire suplimentară cu aproximativ 18-27 la sută datorită capacității lor de a transfera selectiv umiditatea de la un flux la altul, ceea ce le face mult mai eficiente în menținerea spațiilor uscate comparativ cu sistemele obișnuite. În climatul de tip mediteranean, modelele cu dublu nucleu oferă rezultate excelente în lunile reci, recuperând aproximativ 74% din căldura care ar fi fost altfel pierdută. În același timp, aceste sisteme previn apariția unei umidități excesive în interior în sezoanele mai calde. Acest lucru este important deoarece instalațiile standard de aer condiționat risipesc adesea între 20 și 30 la sută din energie atunci când ventilația este prea intensă, o situație frecventă în multe case și clădiri.

Studiu de caz: Economii de energie într-o casă pasivă canadiană utilizând HRV pe o perioadă de 12 luni

O casă veche din Saskatchewan a fost modernizată ca o casă pasivă cu un ventilator cu recuperare de căldură care funcționează la aproximativ 92% eficiență. Această modernizare a redus facturile de încălzire cu aproape două treimi, ceea ce înseamnă o economie de aproximativ 1.240 USD anual comparativ cu perioada în care aveau doar ventilatoare de evacuare obișnuite. Conform unui studiu publicat în jurnalul Energy and Buildings, această locuință a menținut nivelul dioxidului de carbon sub 800 de părți pe milion, reducând în același timp consumul total de energie cu aproximativ 42%. Acest rezultat este cu 31 de puncte mai bun decât cerințele standardului ASHRAE 62.2 pentru ventilare corespunzătoare. Rezultate destul de impresionante pentru o astfel de îmbunătățire semnificativă atât în confort, cât și în economii de costuri.

Maximizarea economiilor de energie prin integrarea timpurie în proiectarea clădirilor

Reducerea sarcinii HVAC prin integrarea sistemului de ventilare cu recuperare de căldură în faza de proiectare

Când arhitecții integrează sistemele de ventilare cu recuperare de căldură direct în proiectele lor încă de la început, clădirile obțin în mod tipic o performanță HVAC cu aproximativ 30-50 la sută mai bună în comparație cu situația în care aceste sisteme sunt adăugate ulterior. Implementarea corectă din faza incipientă permite proiectanților să planifice corespunzător instalațiile de canalizare și să dimensioneze schimbatoarele de căldură conform nevoilor reale ale clădirii. În caz contrar, clădirile care instalează aceste sisteme după finalizarea construcției pierd adesea între 15 și 25 la sută din eficiență, deoarece componentele nu se potrivesc corespunzător. Departamentul de Energie al Statelor Unite menționează ceva similar în resursele sale privind energia pentru triburi. Clădirile cu sisteme corect integrate își mențin o performanță foarte bună pe tot parcursul anotimpurilor, păstrând o eficiență de 80-90 la sută chiar și atunci când temperaturile exterioare se modifică semnificativ.

Analiza tendințelor: Adoptarea ventilării cu recuperare de căldură în clădirile cu consum net zero de energie

Aproximativ două treimi dintre toate clădirile cu emisii nete zero din țară includ acum sisteme de ventilare cu recuperare a căldurii, în mare parte datorită recomandărilor Departamentului pentru Energie privind proiectarea integrală a clădirilor. Când constructorii integrează corect aceste sisteme, pot reduce nevoia de echipamente de încălzire cu aproape jumătate în climatul rece și pot diminua cerințele de răcire cu aproximativ o treime în zonele cu umiditate ridicată. În cazul construcțiilor certificate Passive House, instalarea timpurie a ventilatoarelor cu recuperare a căldurii contribuie la menținerea unei calități excelente a aerului interior fără a compromite etanșeitatea necesară eficienței energetice. Această echilibrare între circulația aerului proaspăt și menținerea unei închideri etanșe rămâne esențială pentru atingerea acestor obiective ambițioase de emisii nete zero.