Чи економить енергію система вентиляції з рекуперацією тепла?

Як система вентиляції з рекуперацією тепла економить енергію

Основний механізм: передача теплової енергії в режимі реального часу за допомогою теплообмінників

Системи вентиляції з рекуперацією тепла працюють за рахунок обміну тепловою енергією між відпрацьованим і припливним повітрям, не допускаючи їхнього змішування. Основою цього процесу є спеціальний теплообмінний елемент, який може передавати до 90% фактичного тепловмісту від теплого, затхлого витяжного повітря до прохолодного свіжого повітря, що надходить у будівлю. Розглянемо типовий сценарій, коли температура всередині тримається близько 20 градусів Цельсія, а назовні морозно, мінус 5 градусів. Устаткування з ККД 80% нагріє це холодне зовнішнє повітря до приблизно 16 градусів, перш ніж воно потрапить у основну систему опалення. Така попередня терморегуляція зменшує навантаження на систему опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, оскільки зменшується різниця між температурою припливного та внутрішнього повітря. А в теплі місяці процес зворотний: система використовує прохолодне повітря, що виходить із приміщення, для охолодження гарячого повітря, яке надходить ззовні, завдяки чому кондиціонеру не потрібно так наполегливо боротися з спекотним літнім кліматом.

Основні компоненти включають:

• Теплообмінник ядра (пластинчатий, роторний або термосифонного типу), що забезпечує теплопровідність або конвективний теплообмін
• Системи фільтрації , видаляючи повітряні частинки, зберігаючи при цьому цілісність повітряного потоку
• Збалансовані вентилятори , підтримуючи стабільний тиск і об'ємну витрату повітря

Польові дані показують, що таке замкнуте повторне використання енергії скорочує витрати енергії на опалення та охолодження на 30–50% у житлових приміщеннях — особливо там, де механічна вентиляція замінює неконтрольоване проникнення повітря.

Чинники ефективності: клімат, конструкція та якість монтажу

Фактична економія енергії залежить від трьох взаємопов’язаних чинників:

• Клімат : Холодні регіони (наприклад, середньозимові температури < -10 °C) забезпечують більший коефіцієнт відновлення чутної теплоти через більші температурні перепади між внутрішнім і зовнішнім середовищем. Вологі або змішано-вологі кліматичні умови більше виграють від установок рекуперації енергії (ERV), які передають як тепло, так і вологу для управління прихованими навантаженнями.
• Дизайн :
  • Правильний підбір потужності запобігає короткому циклу (при надмірних розмірах) або недостатній вентиляції (при недостатніх розмірах)
  • Вибір теплообмінника має значення: пластинчасті теплообмінники забезпечують максимальну чутливу ефективність у сухому кліматі; роторні ядра краще впораються з вологістю та ризиком обмерзання
  • Трасування повітроводів має мінімізувати вигини та переходи, щоб зберегти проектну швидкість повітряного потоку та статичний тиск
• Монтаж :
  • Витік повітря з повітроводів може знизити ефективність системи на 15–30% (ASHRAE 2022)
  • Неправильне балансування повітряного потоку збільшує неконтрольовані втрати інфільтрації на 20–40%
  • Встановлення блоку всередині опалюваного приміщення запобігає замерзанню та зберігає продуктивність теплообмінника

При оптимальному встановленні в холодному кліматі ці системи скорочують потребу в тепловій енергії на 40–60% порівняно з будівлями без вентиляції. Щоквартальне очищення фільтрів та щорічний професійний огляд допомагають зберігати понад 85% номінальної ефективності протягом часу

Кількісна економія енергії завдяки системі вентиляції з рекуперацією тепла

Житлові модернізації: виміряне скорочення потреби в тепловій енергії

Коли в старих будинках встановлюють системи HRV або ERV, власники житла зазвичай спостерігають зниження рахунків за опалення на 25–40 відсотків у холодніших регіонах, таких як кліматичні зони 5–7. Ці системи вентиляції з рекуперацією працюють шляхом використання приблизно 80% тепла з повітря, що виводиться з будинку, тож ми не втрачаємо все це тепло кожного разу, коли потрібне свіже повітря всередині. Наприклад, будинки, побудовані в середині 1900-х років, після встановлення таких систем показали середнє зниження витрат на опалення близько 32%. Це означає економію приблизно 1200–1800 кіловат-годин електроенергії щороку для більшості сімей. Така економія означає меншу залежність від викопного палива та нижчі щомісячні рахунки одночасно.

Зменшення навантаження на системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря та вплив на комунальні рахунки: дані дослідження ASHRAE RP-1679

Дослідження ASHRAE RP-1679 (2019) кількісно визначило зниження навантаження в комерційних будівлях із використанням вентиляції з рекуперацією тепла:

Попереднє кондиціонування зовнішнього повітря скоротило час роботи системи опалення, вентиляції та кондиціонування на 26%, щороку знижуючи комунальні платежі на $0,15–$0,28 за квадратний фут — найбільший ефект у регіонах із більш ніж 4000 градусо-днів опалювального сезону.

HRV проти ERV: Яку систему вентиляції з рекуперацією тепла обрати залежно від клімату

Рекуператори тепла (HRV) та вентилятори з рекуперацією енергії (ERV) обидва використовують теплообмінники для відновлення теплової енергії, але суттєво відрізняються за способом обробки вологості, що призводить до різниці в ефективності залежно від кліматичних умов.

У холодних і сухих районах користуються HRV, які в основному утилізують чутливу теплоту, зменшуючи потребу у опаленні взимку приблизно на 60–80 відсотків згідно з рекомендаціями ASHRAE. Ці системи також допомагають уникнути надмірного висихання повітря в приміщеннях під час суворих зим. Однак для районів із помірною вологістю необхідні ERV, оскільки вони регулюють передачу як тепла, так і вологи. У літні місяці ці установки виводять зайву зовнішню вологість, що може знизити потребу у охолодженні приблизно на 15–30%. Взимку вони зберігають вологість у приміщенні, що має дуже важливе значення під час великих сезонних коливань вологості, які впливають як на комфорт, так і на довговічність обладнання будівель з часом.

Невідповідність вибору загрожує втратою ефективності на 20–40 %: у дуже холодних зонах ERV можуть страждати від обмерзання без систем розморожування, тоді як HRV у вологих зонах збільшують витрати на осушення та спричиняють дискомфорт мешканцям.

Реальна окупність: експлуатаційна динаміка та співвідношення витрат і вигод системи вентиляції з рекуперацією тепла

Системи вентиляції з рекуперацією тепла зазвичай окупаються протягом 2–4 років у житлових і комерційних будівлях — насамперед за рахунок зменшення енергонавантаження на опалення та кондиціонування. У холодному кліматі економія теплової енергії становить 25–40 %; у зонах із мішаним вологим кліматом додаткова вартість забезпечується стабільністю вологості та зниженням потреби у прихованому охолодженні.

У одній лікарні, де були впроваджені ці системи, спостерігали приблизно на 30% менше споживання енергії щороку. Фактичні випробування показали, що механічна вентиляція працювала довші періоди часу, не погіршуючи якість повітря всередині приміщення. При аналізі всіх витрат — придбання обладнання, його встановлення та поточні витрати на технічне обслуговування — лікарні виявили, що їхні щомісячні рахунки за електроенергію знизилися від 20% до майже половини. Найважливішим чинником для збереження цих економій є правильний підбір потужності системи з самого початку, забезпечення належної роботи всього обладнання під час первинного запуску та залучення персоналу й пацієнтів до реального використання наявних можливостей. Досвід показує, що гарний прибуток із часом залежить не просто від наявності сучасного обладнання, яке бездіяльно стоїть, а від того, наскільки добре всі учасники взаємодіють у повсякденних операціях.

ЧаП

• Що таке Теплообмінник?

  Теплообмінник — це пристрій, який передає тепло від одного середовища до іншого. У системах вентиляції він дозволяє використовувати тепло відпрацьованого повітря для підігріву свіжого припливного повітря.

• Скільки енергії може зекономити система вентиляції із рекуперацією тепла?

  Ці системи можуть зменшити витрати енергії на опалення та охолодження на 30–50% у житлових будинках, особливо там, де використовується механічна вентиляція.

• У чому різниця між HRV та ERV?

  HRV переважно вловлює чутне тепло і підходить для холодних, сухих кліматичних умов, тоді як ERV забезпечує передачу як тепла, так і вологи, що ідеально підходить для вологих кліматів ізі змінними умовами.

• Що впливає на ефективність системи вентиляції з рекуперацією тепла?

  На ефективність впливають клімат, проектування та якість монтажу. Правильний підбір потужності та монтаж зменшують втрати, тоді як витоки повітря через повітроводи та неправильний баланс потоку повітря можуть знижувати ефективність.

• Як довго триває окупність таких систем?

  Зазвичай окупність настає протягом 2–4 років завдяки зниженню навантаження на системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, що залежить від клімату.