Ventilační chlazení - Ventilative cooling

Ventilační chlazení je použití přírodní nebo mechanická ventilace k chlazení vnitřních prostor.[1] Použití venkovního vzduchu snižuje chlazení zatížení a spotřeba energie těchto systémů při zachování vysoce kvalitních vnitřních podmínek. Strategie ventilačního chlazení se používají v široké škále budovy a může být dokonce zásadní pro realizaci renovovaných nebo nových vysoce efektivních budov a budovy s nulovou energií (ZEB ) [2]. Větrání je přítomen v budovách hlavně pro kvalita vzduchu důvodů. Může být použit dodatečně k odstranění jak přebytečných tepelných zisků, tak ke zvýšení rychlosti vzduchu a tím k rozšíření tepelná pohoda rozsah.[3] Ventilační chlazení je hodnoceno dlouhodobými hodnotícími indexy [4].Ventilační chlazení závisí na dostupnosti vhodných vnějších podmínek a na tepelně-fyzikálních vlastnostech budovy.

Pozadí

V posledních letech bylo přehřátí budov výzvou nejen během fáze projektování, ale také během provozu. Důvody jsou: [5][6]

  • Vysoce výkonné energetické standardy, které snižují poptávku po vytápění v podnebí s ovládáním vytápění. Zejména se jedná o zvýšení izolace úrovně a omezení na infiltrace sazby
  • Výskyt vyšších venkovních teplot během chladicí sezóny z důvodu klimatická změna a účinek tepelného ostrova ve fázi návrhu se neuvažuje
  • Interní tepelné zisky a chování obsazení nebyly během fáze návrhu (mezera ve výkonu) vypočítány s přesností.

V mnoha studiích komfortu po obsazení je přehřátí často uváděným problémem nejen v letních měsících, ale také v přechodných obdobích, také v mírném podnebí.

Potenciály a omezení

Účinnost ventilačního chlazení byla zkoumána mnoha vědci a byla dokumentována v mnoha zprávách o hodnocení po obsazení [7][8][9]Účinnost chlazení systému (přírodní nebo mechanická ventilace ) závisí na tom proud vzduchu sazbu, kterou lze stanovit, tepelná kapacita stavby a přenos tepla prvků. Během chladných období je chladicí výkon venkovního vzduchu velký. Důležité je také riziko průvanu. V letních a přechodových měsících nemusí výkon chlazení venkovním vzduchem stačit k vyrovnání přehřátí uvnitř během dne a použití ventilačního chlazení bude omezeno pouze v noci. Noční větrání může účinně odstraňovat akumulované tepelné zisky (vnitřní a sluneční ) během dne v stavební konstrukce [10]Pro posouzení chladicího potenciálu místa byly vyvinuty zjednodušené metody [11][12][13][14]. Tyto metody využívají zejména informace o vlastnostech budov, indexy komfortního rozsahu a údaje o místním klimatu. Ve většině zjednodušených metod tepelná setrvačnost je ignorován.

Kritická omezení ventilačního chlazení jsou:

Stávající předpisy

Požadavky na ventilační chlazení v předpisech jsou složité. Výpočty energetické náročnosti v mnoha zemích světa výslovně nezohledňují ventilační chlazení. Dostupné nástroje používané pro výpočty energetické náročnosti nejsou vhodné k modelování dopadu a účinnosti ventilačního chlazení, zejména prostřednictvím ročních a měsíčních výpočtů [15].

Případové studie

Po celém světě již bylo postaveno velké množství budov využívajících strategie ventilačního chlazení [16][17][18]. Ventilační chlazení lze nalézt nejen v tradiční architektuře před klimatizací, ale také v dočasných evropských a mezinárodních nízkoenergetické budovy. U těchto budov jsou pasivní strategie prioritou. Pokud pasivní strategie nestačí k dosažení pohodlí, použijí se aktivní strategie. Ve většině případů pro letní období a přechodné měsíce, automaticky řízeno přirozené větrání se používá. Během topné sezóny mechanické větrání s rekuperace tepla se používá pro kvalita vnitřního vzduchu důvodů. Většina budov je vysoko tepelná hmota. Chování uživatele je klíčovým prvkem pro úspěšný výkon metody.

Budování komponent a strategií řízení

Stavební prvky ventilačního chlazení se používají na všech třech úrovních klimaticky citlivého designu budov, tj. Návrh místa, architektonický návrh a technické zásahy. Následuje seskupení těchto komponent [1] [19]:

  • Součásti ventilace vedoucí k proudění vzduchu (Okna, světlíky, dveře, tlumiče a grily, fanoušci, klapky, žaluzie, ventilační otvory pro speciální efekty)
  • Větrací prvky zvyšující proudění vzduchu (komíny, atria, venturiho ventilátory, lapače větru, větrné věže a kopečky, dvojité fasády, větrané stěny )
  • Pasivní chlazení stavebních prvků (konvekční komponenty, odpařovací komponenty, komponenty fázové změny)
  • Pohony (řetězové, lineární, rotační)
  • Senzory (teplota, vlhkost vzduchu, proud vzduchu, záření, CO2 déšť, vítr )

Strategie řízení v řešeních ventilačního chlazení musí řídit velikost a směr proudění vzduchu v prostoru a čase [1]. Efektivní strategie řízení zajišťují vysokou úroveň vnitřního pohodlí a minimum spotřeba energie. Strategie v mnoha případech zahrnují monitorování teploty a CO2 [20]. V mnoha budovách, ve kterých se obyvatelé naučili ovládat systémy, bylo dosaženo snížení spotřeby energie. Hlavními regulačními parametry jsou provozní (vzduchová a sálavá) teplota (špičková, skutečná nebo průměrná), obsazenost, koncentrace oxidu uhličitého a úrovně vlhkosti [20]. Automatizace je efektivnější než osobní kontrola [1]. Ruční ovládání nebo manuální přepsání automatického ovládání jsou velmi důležité, protože to pozitivně ovlivňuje přijetí a zhodnocení vnitřního klimatu uživatelem (také náklady)[21]Třetí možností je, že provozování fasád je ponecháno na osobní kontrolu obyvatel, ale systém automatizace budov poskytuje aktivní zpětnou vazbu a konkrétní rady.

Stávající metody a nástroje

Návrh budovy se vyznačuje různými podrobnými úrovněmi designu. Aby se podpořil rozhodovací proces směrem k ventilačním řešením chlazení, používají se modely proudění vzduchu s různým rozlišením. V závislosti na požadovaném rozlišení rozlišení lze modely proudění vzduchu rozdělit do dvou kategorií.[1]:

  • Nástroje pro modelování v rané fázi, které zahrnují empirické modely, monozónový model, modely sítě s dvojím rozměrem proudění vzduchu a
  • Podrobné modelovací nástroje, které zahrnují síťové modely proudění vzduchu, spojené modely BES-AFN, zonální modely, Výpočetní dynamika tekutin, spojené modely CFD-BES-AFN.

Stávající literatura obsahuje přehled dostupných metod pro modelování proudění vzduchu. [9] [22][23][24][25][26][27]

Příloha 62 IEA EBC

Příloha 62 „Ventilační chlazení“ byl výzkumný projekt „Program Energie v budovách a komunitách (EBC) “ Mezinárodní energetická agentura (IEA) se čtyřletou pracovní fází (2014–2018)[28]Hlavním cílem bylo učinit ventilační chlazení atraktivním a energeticky úsporné chladicí řešení, aby se zabránilo přehřátí nových i zrekonstruované budovy. Výsledky z přílohy usnadňují lepší možnosti pro predikci a odhad rizika odvodu tepla a přehřátí - jak pro účely návrhu, tak pro výpočet energetické náročnosti. Dokumentovaný výkon ventilačních chladicích systémů prostřednictvím analýzy případových studií zaměřených na podporu využití této technologie v budoucích vysoce výkonných a konvenčních budovách [29]Ke splnění hlavního cíle měla příloha pro výzkumné a vývojové práce následující cíle:

  • Vyvinout a vyhodnotit vhodné konstrukční metody a nástroje pro predikci potřeby chlazení, ventilačního výkonu chlazení a rizika přehřátí budov.
  • Vypracovat pokyny pro energeticky účinné snížení rizika přehřátí ventilačním chlazením a za návrh a provoz ventilačního chlazení v obou obytný a komerční budovy.
  • Vypracovat pokyny pro integraci ventilačního chlazení do metod a předpisů pro výpočet energetické náročnosti, včetně specifikace a ověření klíčových ukazatelů výkonu.
  • Vypracovat pokyny pro zlepšení ventilačního chladicího výkonu stávajících systémů a pro vývoj nových řešení ventilačního chlazení včetně jejich regulačních strategií.
  • Demonstrovat výkon řešení ventilačního chlazení pomocí analýzy a vyhodnocení dobře zdokumentovaných případových studií.

Výzkumná práce podle přílohy 62 byla rozdělena do tří dílčích úkolů.

  • Dílčí úkol A „Metody a nástroje“ analyzuje, vyvíjí a hodnotí vhodné konstrukční metody a nástroje pro predikci potřeby chlazení, ventilačního výkonu chlazení a rizika přehřátí budov. Dílčí úkol také dal pokyny pro integraci ventilačního chlazení do metod výpočtu a regulace energetické náročnosti, včetně specifikace a ověření klíčových ukazatelů výkonu.
  • Dílčí úkol B „Řešení“ zkoumala chladicí výkon stávajících mechanických, přírodních a hybridních ventilačních systémů a technologií a typická řešení řízení komfortu jako výchozí bod pro rozšíření hranic pro jejich použití. Na základě těchto výzkumů dílčí úkol také vyvinul doporučení pro nové druhy flexibilních a spolehlivých řešení ventilačního chlazení, která vytvářejí pohodlí v široké škále klimatických podmínek.
  • Dílčí úkol C „Případové studie“ demonstrovaly výkon ventilačního chlazení analýzou a hodnocením dobře zdokumentovaných případových studií.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E P. Heiselberg, M. Kolokotroni. "Ventilační chlazení. Nejmodernější recenze ". Katedra stavebnictví. Aalborg University, Dánsko. 2015
  2. ^ venticool, mezinárodní platforma pro ventilační chlazení. "Co je ventilační chlazení ? “. Citováno červen 2018
  3. ^ F. Nicol, M. Wilson. „Přehled evropské normy EN 15251“. Sborník příspěvků z konference: Přizpůsobení se změně: Nové myšlení o pohodlí. Cumberland Lodge, Windsor, Velká Británie, 9. – 11. Dubna 2010.
  4. ^ S. Carlucci, L. Pagliano. „Přehled indexů pro dlouhodobé hodnocení obecných podmínek tepelné pohody v budovách“. Energie a budovy 53: 194–205 · říjen 2012
  5. ^ AECOM “Vyšetřování přehřátí v domácnostech “. Ministerstvo pro komunity a místní správu, UK. ISBN  978-1-4098-3592-9. Červenec 2012
  6. ^ NHBC Foundation. "Přehřátí v nových domovech. Přezkum důkazů ”. ISBN  978-1-84806-306-8. 6. prosince 2012.
  7. ^ H. Awbi. "Ventilační systémy: design a výkon “. Taylor & Francis. ISBN  978-0419217008. 2008.
  8. ^ M. Santamouris, P. Wouters. „Building Ventilation: The State of the Art“. Routledge. ISBN  978-1844071302. 2006
  9. ^ A b F. Allard. „Přirozené větrání v budovách: Příručka k designu“. Earthscan Publications Ltd. ISBN  978-1873936726. 1998
  10. ^ M. Santamouris, D. Kolokotsa. „Techniky pasivního chlazení v budovách a jiných strukturách: stav techniky“. Energy and Building 57: 74-94. 2013
  11. ^ C. Ghiaus. "Potenciál pro volné chlazení větráním ". Solární energie 80: 402-413. 2006
  12. ^ N. Artmann, P. Heiselberg. „Klimatický potenciál pro pasivní chlazení budov nočním větráním v Evropě“. Aplikovaná energie. 84 (2): 187-201. 2006
  13. ^ A. Belleri, T. Psomas, P. Heiselberg, Per. "Vyhodnocovací nástroj klimatického potenciálu pro ventilační chlazení ". 36. konference AIVC" Efektivní ventilace ve vysoce výkonných budovách ", Madrid, Španělsko, 23. - 24. září 2015. s. 53 - 66. 2015
  14. ^ R. Yao, K. Steemers, N. Baker. "Strategický návrh a metoda analýzy přirozeného větrání pro letní chlazení". Build Serv Eng Res Technol. 26 odst. 4. 2005
  15. ^ M. Kapsalaki, F.R. Carrié. "Přehled opatření pro ventilační chlazení v 8 evropských předpisech o energetické náročnosti budov ". venticool, mezinárodní platforma pro ventilační chlazení. 2015.
  16. ^ P. Holzer, T. Psomas, P. O’Sullivan. "Mezinárodní databáze aplikací chlazení větráním". CLIMA 2016: Sborník z 12. světového kongresu REHVA, 22. – 25. Května 2016, Aalborg, Dánsko. 2016
  17. ^ venticool, mezinárodní platforma pro ventilační chlazení. "Databáze aplikací ventilačního chlazení “. Citováno červen 2018
  18. ^ P. O’Sullivan, A. O ‘Donovan. Případové studie ventilačního chlazení. Aalborg University, Dánsko. 2018
  19. ^ P. Holzer, T.Psomas. Zdrojový list ventilačního chlazení. Aalborg University, Dánsko. 2018
  20. ^ A b P. Heiselberg (ed.). "Průvodce designem ventilačního chlazení “. Aalborg University, Dánsko. 2018
  21. ^ R.G. de Vážený, G.S. Brager. "Tepelná pohoda v přirozeně větraných budovách: revize normy ASHRAE 55 ". Energie a budovy. 34 (6). 2002
  22. ^ M. Caciolo, D. Marchio, P. Stabat. "Průzkum stávajících přístupů k hodnocení a návrhu přirozeného větrání a potřeba dalšího vývoje „11. mezinárodní konference IBPSA, Glasgow. 2009.
  23. ^ Q. Chen. "Predikce výkonu ventilace pro budovy: Přehled metod a nejnovější aplikace “. Building and Environment, 44 (4), 848-858. 2009
  24. ^ A. Delsante, T. A. Vik. "Hybridní ventilace - přehled nejnovějších poznatků „Příloha IEA-ECBCS 35. 1998.
  25. ^ J. Zhai, M. Krarti, M.H Johnson. „Posuzujte a implementujte modely přirozené a hybridní ventilace v energetických simulacích celé budovy,“ Katedra civilního, environmentálního a architektonického inženýrství, University of Colorado, ASHRAE TRP-1456. 2010.
  26. ^ A. Foucquier, S. Robert, F. Suard, L. Stéphan, A. Jay. „State of the art in building modeling and energy performance prediction: A review,“ Renewable and Sustainable Energy Reviews, sv. 23. str. 272-288. 2013.
  27. ^ J. Hensen „Integrovaná simulace proudění vzduchu v budově“. Pokročilá simulace budovy. 87-118. Taylor & Francis. 2004
  28. ^ Program Energie v budovách a komunitách Mezinárodní energetické agentury, “Příloha 62 EBC Větrací chlazení “, Citováno červen 2018
  29. ^ venticool, mezinárodní platforma pro ventilační chlazení. "O příloze 62 “. Citováno červen 2018