Може ли вентилациони систем са рекуперацијом топлоте да уштеди енергију за зграде?

Како вентилациони систем са рекуперацијом топлоте смањује потрошњу енергије у зградама

Разумевање улоге рекуперације топлоте у смањивању терета грејања и хлађења коришћењем система за рекуперацију енергије

Системи вентилације опремљени технологијом рекуперације топлоте смањују потребу за енергијом преносом топлотне енергије из ваздуха који испуштамо у свеж ваздух који улази. Ови системи, познати као HRV (вентилатори са рекуперацијом топлоте) и ERV (вентилатори са рекуперацијом енергије), раде преко посебних размењивача топлоте који преузимају око 80 процената напуштене топлоте из нашег унутрашњег ваздуха. Ова прикуплена топлота затим загрева или хлади спољашњи ваздух пре него што стигне до главног HVAC система. Министарство енергетике САД процењује да ови системи заиста могу учинити велику разлику, смањујући потребу за потпуним циклусима грејања или хлађења. Као резултат тога, зграде укупно користе око 30, чак и до 50 процената мање енергије за своје HVAC операције.

Уштеда енергије кроз сталну размену ваздуха без губитка топлоте

Традиционални системи вентилације само испуштају кондиционисани ваздух и троше огромне количине енергије, док савремени системи рекуперације топлоте одржавају свеж ваздух у просторијима, али без губитка топлоте. Када систем ради исправно, балансира улазне и излазне струје ваздуха кроз посебну компоненту разменјивача топлоте, која је најчешће направљена од керамичких материјала или одређених врста пластичних полимера. Током овог процеса размене, приближно 60 до 90 процената топлоте се задржава. Шта то значи у пракси? Зграде губе око половине до три четвртине мање енергије на трошкове вентилације сваке године, због чега људи заправо имају стабилније температуре током различитих годишњих доба, уместо да подносе непријатне флуктуације температуре на које смо се сви навикли код старијих система.

Како разменјивачи топлоте у системима HRV/ERV-а предкондиционирају улазни ваздух како би одржали стабилност унутрашње температуре

Tokom zimskih meseci, kada spoljašnje temperature padnu na oko -5 stepeni Celzijusa, sistem funkcioniše tako što izvlači toplotu iz toplijeg ispušnog vazduha (oko 20°C) i prenosi je u hladan spoljašnji vazduh. Ono što izađe već je delimično zagrejano na približno 11°C pre nego što uopšte uđe u zgradu. Ova jednostavna razmena toplote smanjuje potrošnju koju domaćinstva moraju da izdvoje za grejanje svakog dana, nekih 3 do možda 5 kilovat-sati uštede energije. U letnjim mesecima, situacija se obrće. Proces i dalje važi, ali sada pomaže da se ohladi vreo vazduh koji dolazi sa spoljašnje strane tako što prebacuje višak toplote na izlazni ispušni tok. To znači da unutrašnjost zgrada ostaje prijatna bez potrebe da se uređaji za klimatizaciju stalno rade tokom celog dana. Ljudi zapravo primećuju bolju stabilnost temperature u svojim domovima, a istovremeno troše manje novca na visoke račune za grejanje i hlađenje na kraju meseca.

Увид у податке: просечан смањење потрошње енергије за грејање и хлађење за 50–70% у стамбеним зградама

Студије Фондације THESEF показују да стамбене зграде са вентилацијом са рекуперацијом топлоте троше 50–70% мање енергије за грејање и хлађење у односу на оне са конвенционалним системима. У пасивним кућама, где су системи са рекуперацијом топлоте стандард, потребе за грејањем често падају испод 15 kWh/m²/годину — што представља смањење од 80% у поређењу са типичним становима.

Рад система вентилације са рекуперацијом топлоте у различитим климама

Утицај система са рекуперацијом топлоте на димензионисање HVAC система и енергетску ефикасност у хладнијим климама

Када температура падне испод тачке замрзавања, системи рекуперације топлоте смањују потребу за грејањем између око 38% и скоро половине, што значи да се системи грејања и хлађења могу изградити мањих димензија и ефикасније. Технологија рекуператора топлоте са супротним током заправо загрева свеж ваздух који улази за отприлике 8 до 12 степени Целзијуса у односу на спољашњу температуру, тако да инжењерима више није потребно постављање оних великих грејних јединица, чиме можда уштеде опрему масе од 1 или 2 тона и при том постигну добре резултате. Ове модерне функције контроле мраза омогућавају непрекидан рад већину времена, чак и када је ванском простору изузетно хладно, постижући отприлике 89% радног времена на минус 25 степени Целзијуса. Због тога су системи рекуперације топлоте практична решења и за подручја са строгим зимским условима. Студија објављена 2022. године у часопису „Renewable and Sustainable Energy Reviews“ потврђује ову тврдњу о њиховој ефикасности у екстремним климама.

Ефикасност вентилације са рекуперацијом топлоте у влажним и мешовитим климама

ERV системи заиста имају предност у врућим, влажним подручјима и местима са мешовитим временским приликама јер истовремено обављају контролу температуре и управљање влажношћу. Захваљујући својој способности да селективно премештају влагу са једне стране на другу, ови уређаји могу смањити потребу за додатним хлађењем за око 18 до 27 процената, чинећи их знатно ефикаснијим у одржавању суше средине у поређењу са обичним системима. Када посебно размотримо климу медитеранске врсте, модели са двоструким језгром изузетно добро функционишу током зимских месеци рекуперирајући око 74% топлоте која би иначе била изгубљена. Уз то, ови системи спречавају прекомерну влажност унутрашњег ваздуха током топлијих периода. Ово је важно зато што стандардни системи ваздушног хлађења често троше између 20 и 30% енергије када превише вентилишу, што се често дешава у многим кућама и зградама.

Студија случаја: Уштеда енергије у пасивној кући у Канади коришћењем HRV система током 12 месеци

Стара кућа у Саскачевану је опремљена као пасивна кућа са вентилатором за рекуперацију топлоте који ради са око 92% ефикасности. Ова надоградња је смањила рачуне за грејање за скоро две трећине, што значи да је сваке године уштеђено око 1.240 долара у поређењу са када су имали само редовне издувне вентилаторе. Према истраживању из часописа Energy and Buildings, у овој кући се ниво угљен-диоксида задржао испод 800 делова на милион, а у исто време је укупна потрошња енергије смањена за око 42%. То је заправо 31 борт боље од онога што АШРАЕ 62.2 стандарди захтевају за правилну вентилацију. Довољно импресивни резултати за тако значајно побољшање у удобности и штедњи трошкова.

Максимална уштеда енергије кроз рано интегрисање у дизајн зграде

Смањење натоварења ХВЦ-а интегрисањем система вентилације са рекуперацијом топлоте током фазе пројектовања

Када архитекте од самог почетка интегришу системе вентилације са рекуперацијом топлоте у своје пројекте, зграде обично имају око 30 до 50 процената бољу перформансу климатизације у поређењу са ситуацијама када се ови системи додају касније. Ако се то исправно уради на самом почетку, пројектанти могу правилно да планшају канале и прилагоде величину измењивача топлоте стварним потребама зграде. У супротном, зграде које инсталирају ове системе након завршетка изградње често губе око 15 до 25 процената ефикасности јер се све заједно не уклапа онолико добро. Министарство енергетике САД-а спомиње нешто слично у својим изворима енергије за племена. Зграде са правилно интегрисаним системима одржавају веома добре перформансе током различитих годишњих доба, задржавајући ефикасност од 80 до 90 процената чак и када се спољашње температуре драматично мењају.

Анализа трендова: Усвајање вентилације са рекуперацијом топлоте у зградама са нето нултом потрошњом енергије

Око две трећине свих зграда са нето нултом потрошњом енергије у целој земљи тренутно користи системе вентилације са рекуперацијом топлоте, углавном због смерница Министарства енергетике о холистичком пројектовању зграда. Када градитељи правилно уграде ове системе, могу смањити потребе за грејним уређајима скоро за половину у хладнијим климама и смањити потребе за хлађењем отприлике за трећину у подручјима са високом влажношћу. Посебно за конструкције сертификоване по стандарду Пасивне куће, рана инсталација HRV система помаже у одржавању изузетне квалитете ваздуха унутрашњих простора, без компромиса чврстих запечатења неопходних за енергетску ефикасност. Ова равнотежа између циркулације свежег ваздуха и одржавања ваздушно затворене омотаче остаје критична за достигнуће амбициозних циљева нето нулте потрошње.