열 회수 환기

Heat recovery ventilation
열펌프 및과 환기 장치, 접지 열 교환기-냉각.

이것은 두개 소식통 사이에 다른 온도에서 일한다 열 회수 환기(HRV), 또한 기계 환기 열 회수(MVHR)으로 알려져 있으며, 주사 에너지 회수 환기 시스템이다.는 난방과 건물들의 요구 냉각을 줄이는 데 사용됩니다 열은 회복은 한 방법이다.배기 가스의 잔열을 복구함으로써 신선한 공기가 에어컨 시스템 안으로 들어오곳은 예열된 상태입니다(pre-cooled), 그리고 신선한 공기 엔탈피 증가하(감소)전에 신선한 공기가 공기 조절 장치의 공기 냉각기 열과 습기 치료를 수행하는 방 또는 들어간다.[1]건물의 전형적인 열 회수 장치는 핵심적인 단위 및 배기 신선한 공기를 위해 채널과 송풍기 팬들로 구성되어 있다.건물 배기 압축 공기는 열 발생원 또는 기후 조건에 따라 열제 거원, 1년의 시간과 그 건물의 요건으로 사용됩니다.열 회수 시스템은 일반적으로 배기의 약 60–95%를 회수하고 [2]건물의 에너지 효율을 크게 향상시켰습니다.

작동 원리

열회수 시스템은 일정 [3]온도를 유지하기 위해 점유 공간에 조건부 공기를 공급하도록 설계되어 있습니다.열회수시스템은 내부환경에서 방출되는 열을 회수하면서 주택의 환기를 완전히 유지한다.열 회수 시스템의 목적은 열 에너지를 한 유체에서 다른 유체로, 한 유체에서 고체로, 또는 고체 표면에서 유체로, 다른 온도와 열 접촉으로 전달하는 것입니다.대부분의 열 회수 시스템에서는 유체와 유체 또는 유체와 고체 사이에 직접적인 상호작용이 없습니다.일부 열 회수 시스템에서는 유체 간의 압력 차이로 인한 유체 누출이 관찰되어 두 [4]유체가 혼합됩니다.

종류들

로터리 서멀 휠

로터리 서멀 휠은 열 회수를 위한 기계적 수단입니다.회전하는 다공질 금속 휠은 각 유체를 교대로 통과시킴으로써 하나의 공기 흐름에서 다른 공기 흐름으로 열에너지를 전달한다.이 시스템은 열 저장 질량으로 작동하여 공기의 열이 휠 매트릭스 내에 일시적으로 저장되고 냉기 흐름으로 [2]전달됩니다.

로터리 서멀 휠에는 히트 휠과 엔탈피(건조제) 휠의 두 가지 유형이 있습니다.열과 엔탈피 휠은 기하학적 유사성이 있지만 각 설계의 작동에 영향을 미치는 차이가 있습니다.건조제 바퀴를 이용한 시스템에서 상대습도가 가장 높은 공기류 중의 수분을 바퀴를 흐르는 후 반대 공기류로 이동시킨다.이는 유입 공기가 배출되는 방향과 유입되는 공기로 배출되는 방향 모두에서 작동할 수 있습니다.그런 다음 공급 공기를 직접 사용하거나 공기를 더 냉각하는 데 사용할 수 있습니다.이것은 에너지 집약적인 [5]프로세스입니다.

고정판 열교환기

고정판 열교환기는 가장 일반적으로 사용되는 유형의 열교환기로 40년 동안 개발되어 왔습니다.얇은 금속판이 판 사이에 작은 간격을 두고 쌓여 있다.두 개의 다른 공기 흐름이 서로 인접한 이러한 공간을 통과합니다.열전달은 온도가 플레이트를 통해 한 공기 흐름에서 다른 공기 흐름으로 전달될 때 발생합니다.이러한 장치의 효율성은 한 공기 흐름에서 다른 [6]공기 흐름으로 감지되는 열을 전달할 때 90%의 감지 열 효율 값을 보여 줍니다.높은 수준의 효율은 사용된 재료의 높은 열 전달 계수, 작동 압력 및 온도 [2]범위에 기인합니다.

히트 파이프

히트 파이프는 다상 프로세스를 사용하여 한 [2]공기 흐름에서 다른 공기 흐름으로 열을 전달하는 열 회수 장치입니다.증발기와 콘덴서를 사용하여 열을 전달하기 위해 일정한 위상 변화를 겪는 유체가 포함된 밀봉된 잘못된 파이프 내에서 열이 전달됩니다.파이프 내부의 유체가 증발기 섹션의 유체에서 기체로 변화하여 온기 흐름의 열에너지를 흡수합니다.가스는 다시 응축되어 응축기 섹션의 유체로 돌아가며, 여기서 열에너지가 차가운 공기 흐름으로 방출되어 온도를 높입니다.오일/가스는 히트 파이프의 배열에 따라 압력, 윅 힘 또는 중력을 통해 히트 파이프의 한쪽에서 다른 쪽으로 운반됩니다.

열교환기의 [citation needed]종류.

런어라운드

런어라운드 시스템은 다른 열 회수 기술의 특성을 통합하여 단일 장치를 형성하는 하이브리드 열 회수 시스템입니다. 한 공기 흐름에서 열을 회수하고 상당한 거리를 두고 다른 공기 흐름으로 전달할 수 있습니다.일반적으로 런어라운드 열 회수 시 두 개의 고정 플레이트 열 교환기가 두 개의 개별 기류에 위치하며 두 개의 열 교환기 사이에 지속적으로 펌핑되는 오일이 포함된 폐쇄 루프에 의해 연결됩니다.오일은 루프 주위를 흐르는 동안 지속적으로 가열 및 냉각되어 열 회수를 제공합니다.오일이 루프를 통해 지속적으로 흐르려면 펌프가 두 열 교환기 사이를 이동해야 합니다.이는 추가적인 에너지 수요이지만 펌프를 사용하여 유체를 순환시키는 것은 공기를 [7]순환시키는 팬보다 에너지 집약도가 낮습니다.

상변화 재료

상변화 재료(PCM)는 건물 구조 내에서 표준 건물 재료보다 높은 저장 용량으로 지각 및 잠열을 저장하는 데 사용되는 기술입니다.PCM(추진 제어 모듈)은 열을 저장하고 난방 및 냉방 수요를 기존의 피크 시간대에서 오프 피크 시간대로 전달하는 기능을 통해 광범위하게 연구되어 왔습니다.

건물의 물리적 구조가 열을 흡수하여 공기를 냉각시킨다는 열 저장용 건물의 열 질량 개념은 오랫동안 이해되고 연구되어 왔습니다.PCM을 기존 건축 자재와 비교하여 조사한 결과, PCM의 열 저장 용량은 동일한 [8]온도 범위에서 표준 건축 자재보다 12배나 높은 것으로 나타났습니다.PCM 전체의 압력 강하는 소재가 공기 흐름에 미치는 영향에 대해 언급할 수 있는 것으로 조사되지 않았습니다.그러나 PCM은 건물 구조에 직접 통합될 수 있기 때문에 다른 열교환기 기술과 같은 방식으로 흐름에 영향을 미치지 않습니다. 건물 [9]패브릭에 PCM을 포함시킴으로써 발생하는 압력 손실은 없을 수 있습니다.

적용들

German Passivhouse 표준을 달성하기 위해 필수적인 토공 열 교환기를 통한 열 회수 환기.

로터리 서멀 휠

O'Connor [10]등은 회전식 열륜이 건물에 공급되는 공기 유량에 미치는 영향을 연구했다.상업용 풍탑 시스템에 통합될 때 회전식 열 바퀴가 공기 유량에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위해 계산 모델이 생성되었습니다.시뮬레이션은 폐쇄 루프 아음속 풍동에서의 스케일 모델 실험을 통해 검증되었다.두 테스트에서 얻은 데이터를 비교하여 유량을 분석하였다.회전식 서멀 휠을 포함하지 않은 풍력 타워에 비해 유량이 감소했지만, 학교나 사무실 건물의 거주자에 대한 지침 환기율은 영국의 평균 풍속(4-5m/s)보다 낮은 3m/s 이상의 외부 풍속을 충족했다.

본 연구에서는 풀스케일 실험 또는 현장 테스트 데이터가 완료되지 않았으므로 회전식 열 바퀴가 상용 풍력탑 시스템에 통합될 수 있다는 것을 결론적으로 입증할 수 없다.그러나 로터리 서멀 휠 도입 후 건물 내 공기 유량이 감소했음에도 불구하고 환기 가이드라인 비율을 충족할 수 있을 만큼 감소폭이 크지 않았습니다.로터리 서멀 휠의 자연 환기 적합성을 결정하기 위한 충분한 연구가 아직 수행되지 않았으며, 환기 공급률은 충족될 수 있지만 로터리 서멀 휠의 열적 능력은 아직 조사되지 않았습니다.더 많은 작업이 시스템에 [9]대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다.

고정판 열교환기

기초벽 내부 플레이트 지열교환기

Mardiana [11]et al.는 고정판 열교환기를 상업용 풍탑에 통합하여 간단히 변경할 수 있는 제로 에너지 환기 수단으로서 이러한 유형의 시스템의 장점을 강조하였습니다.복합 시스템의 효과와 효율성을 결정하기 위해 전체 규모의 실험실 테스트가 수행되었다.윈드타워는 고정판 열교환기와 통합되어 밀폐된 테스트룸 중앙에 설치되었다.

이 연구 결과는 윈드타워 수동 환기 시스템과 고정판 열 회수 장치를 결합하면 에너지 수요가 0인 상태에서 배기의 폐열을 회수하고 유입되는 따뜻한 공기를 냉각하는 효과적인 결합 기술을 제공할 수 있다는 것을 보여줍니다.시험실 내 환기율에 대한 정량적 데이터는 제공되지 않았지만 열교환기 전체의 고압 상실로 인해 풍탑의 표준 작동보다 현저히 감소했다고 가정할 수 있다.이 테크놀로지의 조합에 대한 추가 조사는 시스템의 [9]공기 흐름 특성을 이해하는 데 필수적입니다.

히트 파이프

히트 파이프 시스템의 저압 손실 때문에 다른 열 회수 시스템보다 수동 환기에 이 기술을 통합하는 연구가 더 많이 수행되었습니다.이 열 회수 기술을 통합하기 위한 수동 환기 시스템으로 상업용 풍력탑이 다시 사용되었습니다.이는 상업용 풍력탑이 공기를 동시에 [9]공급하고 배출할 수 있는 기계적 환기에 대한 가치 있는 대안을 제공한다는 점을 더욱 높여줍니다.

런어라운드 시스템

Flaga-Maryanczyk [12]등은 스웨덴에서 유입 공기를 따뜻하게 하기 위한 열원으로 지상원 열 펌프를 사용하는 런어라운드 시스템을 통합한 수동 환기 시스템을 조사한 연구를 수행했다.실험에 사용된 패시브 하우스에서 실험 측정과 날씨 데이터를 가져왔습니다.패시브 하우스의 CFD 모델은 입력 데이터로 사용된 센서와 기상 관측소에서 얻은 측정으로 작성되었다.이 모델은 런어라운드 시스템의 효과와 접지원 열 펌프의 성능을 계산하기 위해 실행되었습니다.

지상 열원 열 펌프는 지상 표면 10-20m 아래에 묻었을 때 일관된 열 에너지원을 안정적으로 제공합니다.지면 온도는 겨울에는 주변 공기보다 따뜻하고 여름에는 주변 공기보다 낮아서 열원과 히트 싱크를 모두 제공합니다.기후에서 가장 추운 달인 2월에 지상원 열 펌프가 가정과 [9]거주자의 난방 요구량의 거의 25%를 공급할 수 있는 것으로 나타났습니다.

상변화 재료

PCM에 대한 연구 관심의 대부분은 콘크리트나 벽판 같은 전통적인 다공질 건축 재료에 상변화 재료 통합을 적용하는 것입니다.Kosny et al.[13]은 구조 내에 PCM 강화 건축 자재가 있는 건물의 열성능을 분석했다.분석 결과, PCM을 추가하는 것이 열성능 향상 측면에서 유리하다고 나타났습니다.

열회수를 위한 수동 환기 시스템에서 PCM을 사용하는 데 있어 중요한 단점은 서로 다른 기류를 통해 순간적으로 열이 전달되지 않는다는 것입니다.상변화 재료는 열 저장 기술입니다. 열을 PCM(추진 제어 모듈) 내에 저장하여 대기 온도가 상당히 낮아지면 다시 공기 흐름으로 방출할 수 있습니다.지속적이고 순간적인 열 전달이 발생할 수 있는 서로 다른 온도의 두 기류 간에 PCM을 사용하는 것에 대한 연구는 아직 이루어지지 않았습니다.이 영역에 대한 조사는 수동 환기 열 회수 [9]연구에 도움이 될 것입니다.

장점과 단점[9]

HRV의 종류 이점 단점들 퍼포먼스 파라미터 효율 % 압력 강하(Pa) 습도 조절
로터리 서멀 휠 고효율

합리적인 잠열 회수

콤팩트한 디자인

성에 제어 가능

 교차 오염 가능성 인접 공기 흐름 필요

기계 구동식, 에너지 입력 필요

 회전 속도

기속

휠 다공성

 80+ 4-45 네.
고정판 가동 부품이 없어 신뢰성이 높다

높은 열전달계수

교차 오염 없음

서리 제어 가능

합리적인 잠열 회수

 교환기 전체의 고압 손실

2개의 개별 공기 흐름으로 제한

결로가 쌓이다

추운 기후에서 서리가 쌓이다

 재료 종류

작동 압력

온도

흐름 배치

 70-90 7-30 네.
히트 파이프 가동 부품 없음, 높은 신뢰성

교차 오염 없음

저압 손실

콤팩트한 디자인

양방향으로 열 회수 가능

 근접 공기 흐름 필요

내부 오일이 현지 기후 조건과 일치해야 합니다.

 유체형

연락 시간

배치/구성

구조.

 80 1-5 아니요.
런어라운드 기류가 분리될 수 있습니다.

교차 오염 없음

저압 손실

다중 열 회수원

 유체 이동에 여러 개의 펌프가 필요

기존 구조로의 통합이 어렵다

저효율

비용.

 교환기 타입

유체형

열원

 50-80 ~1 아니요.
상변화 재료 건축자재에 쉽게 통합

피크 에너지 수요 상쇄

압력 손실 없음

교차 오염 없음

가동 부품 없음

긴 라이프 사이클

 순간 전송이 아닌 열 스토리지

비싼.

실증되지 않은 테크놀로지

적절한 재료를 선택하는 데 어려움

 함침법 ~ 0 아니요.

환경에[14] 미치는 영향

에너지 절약은 화석 연료 소비와 지구 환경 보호에 있어 중요한 이슈 중 하나이다.에너지 비용 상승과 지구 온난화는 온실가스 배출을 줄이면서 에너지 효율을 높이기 위해 개선된 에너지 시스템의 개발이 필요하다는 것을 강조했다.에너지 수요를 줄이는 가장 효과적인 방법은 에너지를 보다 효율적으로 사용하는 것입니다.따라서, 폐열 회수는 에너지 효율을 향상시켜, 최근 몇년간 인기를 끌고 있습니다.많은 [15]국가에서 산업 에너지의 약 26%가 여전히 뜨거운 가스 또는 유체로 낭비되고 있습니다.그러나 지난 20년 동안 다양한 산업으로부터 폐열을 회수하고 폐가스에서 열을 흡수하는 데 사용되는 장치를 최적화하는 데 상당한 관심이 있었습니다.따라서, 이러한 시도는 에너지 수요뿐만 아니라 지구 온난화의 감소를 강화한다.

소비 전력

대부분의 선진국에서는 HVAC가 총 에너지 소비량의 3분의 1을 차지한다.또한, 외부 환기 공기의 냉각 및 제습은 덥고 습한 기후 지역의 HVAC 총 에너지 부하의 20-40%를 구성합니다.그러나 100%의 외부 공기 환기가 필요한 경우에는 이 비율이 더 높을 수 있습니다.즉, 탑승자의 신선한 공기 요구 사항을 충족하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다.열회수는 신선한 공기를 처리하는 데 드는 에너지 비용 증가로 인해 필수적입니다.열 회수 시스템의 주요 목적은 폐열을 회수하여 난방, 냉방 및 환기를 위한 건물의 에너지 소비를 줄이는 것입니다.이와 관련하여 독립형 또는 복합 열 회수 시스템을 에너지 절약을 위해 주거용 또는 상업용 건물에 통합할 수 있다.에너지 소비 수준의 감소는 또한 지속 가능한 세계의 온실가스 배출을 줄이는데 현저하게 기여할 수 있습니다.

온실 가스

CO2, NO2, CH는4 일반적인 온실 가스이며2 CO는 기후 변화의 가장 큰 원인입니다.따라서 온실 가스 배출은 종종 CO 등가 배출로2 표시된다.2000년부터 2005년까지 전 세계 온실가스 배출량은 12.7% 증가했습니다.2005년에는 약 8.3Gt의2 CO가 빌딩 섹터로 방출되었습니다.게다가 대부분의 선진국에서 매년 온실가스 배출량의 30% 이상을 빌딩이 차지하고 있다.또 다른 연구에 따르면, 유럽연합 국가의 건물들은 대기 중 CO 배출량의2 약 50%를 유발한다.적절한 조치가 취해지면 2030년에 예상되는 온실가스 배출량 대비 70% 감축이 가능하다.높은 에너지 사용 수요로 인한 온실가스 배출 증가는 지구 온난화로 귀결되었다.이 점에서 대기 중 가스 방출을 완화하는 것은 오늘날 해결해야 할 가장 중요한 문제 중 하나이다.열 회수 시스템은 건물의 난방 및 냉각에 필요한 에너지를 줄임으로써 온실가스 배출을 줄이는 데 기여할 수 있는 놀라운 잠재력을 가지고 있습니다.스카치 위스키 협회는 글렌모랭지 증류소에서 새로운 세척용 스틸에서 잠열을 회수하여 다른 공정수를 가열하는 프로젝트를 수행했습니다.그들은 1년 미만의 투자 회수 기간으로 연간 175t의 CO를2 절감할 수 있다는 것을 알아냈습니다.또 다른 보고서에서는 10MW의 회수 열을 사용하여 연간 350,000유로의 배출 비용을 절감할 수 있다고 강조했습니다.2008년 영국의 기후변화법은 2020년까지 온실가스 배출량을 1990년 대비 34%, 2050년까지 80% 감축하는 것을 목표로 하고 있다.이들은 이 목표를 달성하기 위해 열 회수 기술의 현저한 잠재력과 중요성을 강조합니다.

「 」를 참조해 주세요.

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