Вентиляционное охлаждение - Ventilative cooling

Вентиляционное охлаждение это использование естественный или же механическая вентиляция для охлаждения помещений.[1] Использование наружного воздуха снижает охлаждение нагрузка и потребление энергии этих систем, сохраняя при этом высококачественные условия в помещении. Стратегии вентиляционного охлаждения применяются в широком диапазоне здания и может даже иметь решающее значение для реализации отремонтированных или новых высокоэффективных зданий и здания с нулевым потреблением энергии (ZEBs ) [2]. Вентиляция присутствует в зданиях в основном для качество воздуха причины. Его можно использовать дополнительно для удаления избыточного тепловыделения, а также для увеличения скорости воздушного потока и тем самым расширения тепловой комфорт классифицировать.[3] Вентиляционное охлаждение оценивается по долгосрочным оценочным показателям. [4].Вентиляционное охлаждение зависит от наличия соответствующих внешних условий и теплофизических характеристик здания.

Фон

В последние годы перегрев зданий стал проблемой не только на этапе проектирования, но и во время эксплуатации. Причины: [5][6]

  • Высокие энергетические стандарты, которые снижают потребность в отоплении в климатических условиях с преобладанием отопления. В основном относятся к увеличению изоляция уровни и ограничение на проникновение тарифы
  • Возникновение более высоких наружных температур во время сезона охлаждения из-за изменение климата и эффект острова тепла не учитывается на этапе проектирования
  • Внутреннее тепловыделение и поведение людей не были рассчитаны с точностью на этапе проектирования (разрыв в производительности).

Во многих исследованиях комфорта после размещения часто сообщается о перегреве не только в летние месяцы, но и в переходные периоды, а также в умеренном климате.

Возможности и ограничения

Эффективность вентиляционного охлаждения была исследована многими исследователями и задокументирована во многих отчетах об оценке занятости персонала. [7][8][9].Эффективность охлаждения системы (естественный или же механическая вентиляция ) зависит от поток воздуха ставка, которая может быть установлена, теплоемкость строительства и теплопередача элементов. В холодные периоды охлаждающая способность наружного воздуха велика. Риск сквозняков также важен. В летние и переходные месяцы мощности охлаждения наружным воздухом может быть недостаточно для компенсации перегрева в помещении в дневное время, и применение вентиляционного охлаждения будет ограничено только в ночное время. Ночная вентиляция может эффективно удалять накопленное тепло (внутреннее и солнечный ) в дневное время в строительные конструкции [10].Для оценки охлаждающего потенциала локации были разработаны упрощенные методы. [11][12][13][14]. Эти методы используют в основном информацию о характеристиках здания, индексы комфортности и местные климатические данные. В большинстве упрощенных методов тепловая инерция игнорируется.

Критические ограничения для вентиляционного охлаждения:

Существующие правила

Требования к вентиляционному охлаждению в нормативных документах сложны. В расчетах энергетических характеристик во многих странах мира вентиляционное охлаждение явно не учитывается. Доступные инструменты, используемые для расчета энергоэффективности, не подходят для моделирования воздействия и эффективности вентиляционного охлаждения, особенно с помощью годовых и ежемесячных расчетов. [15].

Тематические исследования

Во всем мире уже построено большое количество зданий, использующих стратегии вентилируемого охлаждения. [16][17][18]. Вентиляционное охлаждение можно найти не только в традиционной архитектуре с предварительным кондиционированием воздуха, но и во временных европейских и международных. здания с низким энергопотреблением. Для этих построек приоритетными являются пассивные стратегии. Когда пассивных стратегий недостаточно для достижения комфорта, применяются активные стратегии. В большинстве случаев для летнего периода и переходных месяцев автоматически регулируется естественная вентиляция используется. В отопительный сезон механическая вентиляция с рекуперация тепла используется для качество воздуха в помещении причины. Большинство зданий представляют собой высокие термическая масса. Поведение пользователя является решающим элементом для успешного выполнения метода.

Компоненты здания и стратегии управления

Компоненты вентиляционного охлаждения применяются на всех трех уровнях проектирования здания, чувствительного к климату, то есть при проектировании площадки, архитектурном проектировании и технических вмешательствах. Группировка этих компонентов следует [1] [19]:

Стратегии управления в решениях для вентиляции должны контролировать величину и направление воздушных потоков в пространстве и времени. [1]. Эффективные стратегии управления обеспечивают высокий уровень комфорта в помещении и минимум потребление энергии. Стратегии во многих случаях включают мониторинг температуры и CO2. [20]. Во многих зданиях, в которых жители научились управлять системами, было достигнуто сокращение потребления энергии. Основными параметрами управления являются рабочая (воздушная и лучистая) температура (пиковая, фактическая или средняя), количество людей, концентрация углекислого газа и уровни влажности. [20]. Автоматизация эффективнее личного контроля [1]. Ручное управление или ручная блокировка автоматического управления очень важны, так как это положительно влияет на принятие пользователем и оценку микроклимата в помещении (а также на стоимость)[21]Третий вариант заключается в том, что эксплуатацию фасадов оставляют на личный контроль жителей, но система автоматизации здания дает активную обратную связь и дает конкретные советы.

Существующие методы и инструменты

Строительный дизайн отличается разной степенью детализации. Для поддержки процесса принятия решений о решениях для вентиляционного охлаждения используются модели воздушного потока с разным разрешением. В зависимости от требуемого разрешения детали, модели воздушного потока можно сгруппировать в две категории.[1]:

  • Инструменты моделирования на ранней стадии, которые включают эмпирические модели, монозонную модель, двумерные сетевые модели воздушного потока; и
  • Инструменты детального моделирования, которые включают модели сети воздушного потока, связанные модели BES-AFN, зональные модели, Вычислительная гидродинамика, сопряженные модели ЦФД-БЭС-АФН.

Существующая литература включает обзоры доступных методов моделирования воздушного потока. [9] [22][23][24][25][26][27]

Приложение 62 МЭА EBC

Приложение 62 «Вентиляционное охлаждение» было исследовательским проектом «Программа "Энергия в зданиях и сообществах" (EBC) ’ Международное энергетическое агентство (IEA), с четырехлетней рабочей фазой (2014–2018 гг.)[28]. Основная цель заключалась в том, чтобы сделать вентиляционное охлаждение привлекательным и энергетически эффективный охлаждающий раствор, чтобы избежать перегрева как новых, так и отремонтированные здания. Результаты, представленные в Приложении, расширяют возможности для прогнозирования и оценки риска отвода тепла и перегрева - как для целей проектирования, так и для расчета энергетических характеристик. Задокументированные характеристики вентиляционных систем охлаждения посредством анализа тематических исследований, направленных на продвижение использования этой технологии в будущих высокопроизводительных и обычных зданиях. [29].Для выполнения основной цели в Приложении были указаны следующие цели для научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ:

  • Разработать и оценить подходящие методы проектирования и инструменты для прогнозирования потребности в охлаждении, эффективности вентиляции и риска перегрева в зданиях.
  • Разработать руководящие принципы для энергоэффективное сокращение риска перегрева из-за решений для вентиляции, а также для конструкции и эксплуатации вентиляционного охлаждения в обоих Жилой и коммерческие здания.
  • Разработать инструкции по интеграции вентиляционного охлаждения в методы и правила расчета энергетической эффективности, включая спецификацию и проверку ключевых показателей эффективности.
  • Разработать инструкции по повышению охлаждающей способности существующих систем и разработке новых решений по вентиляционному охлаждению, включая стратегии управления ими.
  • Продемонстрировать эффективность решений для искусственного охлаждения посредством анализа и оценки хорошо задокументированных тематических исследований.

Исследовательская работа Приложения 62 была разделена на три подзадачи.

  • Подзадача A «Методы и инструменты» анализируют, разрабатывают и оценивают подходящие методы проектирования и инструменты для прогнозирования потребности в охлаждении, эффективности вентиляции и риска перегрева в зданиях. В подзадаче также были даны рекомендации по интеграции вентиляционного охлаждения в методы расчета и регулирования энергоэффективности, включая спецификацию и проверку ключевых показателей эффективности.
  • Подзадача B «Solutions» исследовала охлаждающую способность существующих механических, естественных и гибридных систем и технологий вентиляции, а также типичные решения по управлению комфортом в качестве отправной точки для расширения границ их использования. На основе этих исследований подзадача также разработала рекомендации по новым видам гибких и надежных решений вентиляционного охлаждения, которые создают комфорт в широком диапазоне климатических условий.
  • Подзадача C «Тематические исследования» продемонстрировали эффективность искусственного охлаждения путем анализа и оценки хорошо задокументированных тематических исследований.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е П. Гейзельберг, М. Колокотрони. "Вентиляционное охлаждение. Обзор современного искусства ". Департамент гражданского строительства. Университет Ольборга, Дания. 2015
  2. ^ venticool, международная платформа для вентиляционного охлаждения. «Что такое вентиляционное охлаждение ? ». Проверено июнь 2018 г.
  3. ^ Ф. Николь, М. Уилсон. «Обзор европейского стандарта EN 15251». Материалы конференции: Адаптация к изменениям: новое мышление о комфорте. Cumberland Lodge, Виндзор, Великобритания, 9-11 апреля 2010 г.
  4. ^ С. Карлуччи, Л. Пальяно. «Обзор показателей для долгосрочной оценки общего теплового комфорта в зданиях». Энергетика и строительство 53: 194-205 · Октябрь 2012 г.
  5. ^ AECOM »Расследование перегрева в домах ». Департамент по делам сообществ и местного самоуправления, Великобритания. ISBN  978-1-4098-3592-9. Июль 2012 г.
  6. ^ Фонд NHBC. «Перегрев в новых домах. Обзор доказательств ”. ISBN  978-1-84806-306-8. 6 декабря 2012 г.
  7. ^ Х. Авби. «Системы вентиляции: конструкция и производительность ». Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-0419217008. 2008.
  8. ^ М. Сантамурис, П. Воутерс. «Вентиляция зданий: современное состояние». Рутледж. ISBN  978-1844071302. 2006
  9. ^ а б Ф. Аллард. «Естественная вентиляция в зданиях: руководство по проектированию». Earthscan Publications Ltd. ISBN  978-1873936726. 1998
  10. ^ М. Сантамурис, Д. Колокоца. «Пассивные методы рассеивания тепла для зданий и других сооружений: современное состояние». Энергия и строительство 57: 74-94. 2013
  11. ^ К. Гиаус. "Возможность естественного охлаждения за счет вентиляции ". Solar Energy 80: 402-413. 2006.
  12. ^ Н. Артманн, П. Гейзельберг. «Климатический потенциал для пассивного охлаждения зданий с помощью ночной вентиляции в Европе». Прикладная энергия. 84 (2): 187-201. 2006 г.
  13. ^ А. Беллери, Т. Псомас, П. Гейзельберг, Пер. "Инструмент оценки климатического потенциала для вентиляционного охлаждения ". 36-я конференция AIVC" Эффективная вентиляция в высокоэффективных зданиях ", Мадрид, Испания, 23-24 сентября 2015 г. стр. 53-66. 2015
  14. ^ Р. Яо, К. Стимерс, Н. Бейкер. «Стратегический метод проектирования и анализа естественной вентиляции для летнего охлаждения». Build Serv Eng Res Technol. 26 (4). 2005 г.
  15. ^ М. Капсалаки, Ф. Кэрри. "Обзор положений по вентиляционному охлаждению в рамках 8 европейских нормативов энергоэффективности зданий ". venticool, международная платформа для вентиляционного охлаждения. 2015.
  16. ^ П. Хольцер, Т. Псомас, П. О’Салливан. «Международная база данных приложений для вентиляции и охлаждения». CLIMA 2016: Материалы 12-го Всемирного конгресса REHVA, 22-25 мая 2016 г., Ольборг, Дания. 2016 г.
  17. ^ venticool, международная платформа для вентиляционного охлаждения. «База данных приложений вентиляционного охлаждения ». Проверено июнь 2018 г.
  18. ^ П. О’Салливан, А. О’Донован. Примеры использования вентиляционного охлаждения. Ольборгский университет, Дания. 2018 г.
  19. ^ П. Хольцер, Т. Псомас. Справочник по вентиляционному охлаждению. Ольборгский университет, Дания. 2018 г.
  20. ^ а б П. Гейзельберг (ред.). «Руководство по проектированию вентиляционного охлаждения ». Ольборгский университет, Дания. 2018 г.
  21. ^ R.G. de Dear, Г.С. Брагер. "Тепловой комфорт в зданиях с естественной вентиляцией: изменения к стандарту ASHRAE Standard 55 ". Энергетика и строительство. 34 (6) .2002
  22. ^ М. Качоло, Д. Маркио, П. Стабат. "Обзор существующих подходов к оценке и проектированию естественной вентиляции и необходимость дальнейших разработок "11-я Международная конференция IBPSA, Глазго. 2009.
  23. ^ Q. Chen. «Прогнозирование эффективности вентиляции для зданий: обзор методов и недавние применения ». Строительство и окружающая среда, 44 (4), 848-858. 2009 г.
  24. ^ А. Делсанте, Т. А. Вик. "Гибридная вентиляция - обзор современного искусства, "Приложение 35 IEA-ECBCS. 1998.
  25. ^ Дж. Чжай, М. Крарти, М. Х. Джонсон. «Оценка и реализация моделей естественной и гибридной вентиляции в моделировании энергопотребления всего здания», Департамент гражданского, экологического и архитектурного проектирования Университета Колорадо, ASHRAE TRP-1456. 2010 г.
  26. ^ А. Фукье, С. Робер, Ф. Суар, Л. Стефан, А. Джей. «Современное состояние моделирования зданий и прогнозирования энергетических характеристик: обзор», «Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 23. С. 272–288. 2013.
  27. ^ Дж. Хенсен "Комплексное моделирование воздушного потока в здании". Расширенное моделирование зданий. С. 87-118. Тейлор и Фрэнсис. 2004 г.
  28. ^ Программа Международного энергетического агентства "Энергия в зданиях и сообществах" "EBC Annex 62 Вентиляционное охлаждение ", Проверено июнь 2018 г.
  29. ^ venticool, международная платформа для вентиляционного охлаждения. «О Приложении 62 ». Проверено июнь 2018 г.