La disminución del consumo de energía de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) es cada vez más importante debido al aumento del costo de los combustibles fósiles y las preocupaciones ambientales.Por lo tanto, encontrar formas novedosas de reducir el consumo de energía en los edificios sin comprometer la comodidad y la calidad del aire interior es un desafío de investigación en curso.Una forma comprobada de lograr la eficiencia energética en los sistemas HVAC es diseñar sistemas que utilicen configuraciones novedosas de los componentes del sistema existente.Cada disciplina HVAC tiene requisitos de diseño específicos y cada una presenta oportunidades para el ahorro de energía.Se pueden crear sistemas HVAC energéticamente eficientes reconfigurando los sistemas tradicionales para hacer un uso más estratégico de las partes del sistema existente.Investigaciones recientes han demostrado que una combinación de tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones efectivas para la conservación de energía y el confort térmico.Este documento investiga y revisa las diferentes tecnologías y enfoques, y demuestra su capacidad para mejorar el rendimiento de los sistemas HVAC con el fin de reducir el consumo de energía.Para cada estrategia, primero se presenta una breve descripción y luego, mediante la revisión de los estudios anteriores, se investiga la influencia de ese método en el ahorro de energía HVAC.Finalmente, se realiza un estudio comparativo entre estos enfoques.
5. Sistemas de recuperación de calor
Los estándares de ASHRAE recomiendan la cantidad de aire fresco requerida para diferentes edificios.El aire no acondicionado aumenta en gran medida las necesidades de refrigeración del edificio, lo que en última instancia conduce a un aumento del consumo total de energía de los sistemas HVAC del edificio.En la planta de refrigeración central, la cantidad de aire fresco se determina en función de los límites superiores de las concentraciones de contaminantes del aire interior, que normalmente oscila entre el 10 % y el 30 % del caudal de aire total [69].En los edificios modernos, las pérdidas por ventilación pueden llegar a ser más del 50% de las pérdidas térmicas totales [70].Sin embargo, la ventilación mecánica puede consumir hasta el 50% de la energía eléctrica utilizada en edificios residenciales [71].Además, en regiones cálidas y húmedas, los sistemas de ventilación mecánica absorben entre el 20 y el 40 % del uso total de energía de los sistemas de aire acondicionado[72].Nasif et al.[75] estudiaron el consumo anual de energía de un acondicionador de aire acoplado a un intercambiador de calor de entalpía/membrana y lo compararon con un acondicionador de aire convencional.Encontraron que en climas húmedos, el ahorro de energía anual de hasta el 8% es posible cuando se utiliza el intercambiador de calor de membrana en lugar de un sistema HVAC convencional.
Intercambiador de calor total Holtopestá hecho de papel ER que se caracteriza por una alta permeabilidad a la humedad, buena hermeticidad, excelente resistencia al desgarro y resistencia al envejecimiento.El espacio libre entre las fibras es muy pequeño, por lo que solo las moléculas de humedad de pequeño diámetro pueden atravesarlo, las moléculas de olor de mayor diámetro no pueden atravesarlo.De esta manera, la temperatura y la humedad se pueden recuperar sin problemas y evitar que los contaminantes se infiltren en el aire fresco.
6.Efecto del comportamiento del edificio
El consumo de energía de un sistema HVAC depende no solo de su rendimiento y parámetros operativos, sino también de las características de la demanda de calefacción y refrigeración y del comportamiento termodinámico del edificio.La carga real de los sistemas HVAC es menor que la diseñada en la mayoría de los períodos operativos debido al comportamiento del edificio.Por lo tanto, los factores más importantes que contribuyen a la reducción del uso de energía HVAC en un edificio determinado es el control adecuado de la demanda de calefacción y refrigeración.El control integrado de los componentes de la carga de enfriamiento del edificio, como la radiación solar, la iluminación y el aire fresco, puede generar ahorros de energía significativos en la planta de enfriamiento de un edificio.Se estima que alrededor del 70 % del ahorro de energía es posible mediante el uso de mejores tecnologías de diseño para coordinar la demanda del edificio con la capacidad del sistema HVAC.Korolija et al.investigó la relación entre la carga de calefacción y refrigeración del edificio y el uso de energía posterior con diferentes sistemas HVAC.Sus resultados indicaron que el rendimiento energético del edificio no se puede evaluar solo en función de la demanda de calefacción y refrigeración del edificio debido a su dependencia de las características térmicas del HVAC.Huang et al.desarrolló y evaluó cinco funciones de control de gestión de energía programadas de acuerdo con el comportamiento del edificio e implementadas para un sistema HVAC de volumen de aire variable.Los resultados de su simulación demostraron que se puede lograr un ahorro de energía del 17 % cuando el sistema funciona con estas funciones de control.
Los sistemas HVAC convencionales dependen en gran medida de la energía generada a partir de combustibles fósiles, que se están agotando rápidamente.Esto, junto con una creciente demanda de infraestructura y electrodomésticos rentables, ha requerido nuevas instalaciones y grandes modificaciones en los edificios ocupados para lograr la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental.Por lo tanto, encontrar formas novedosas de edificios ecológicos sin comprometer la comodidad y la calidad del aire interior sigue siendo un desafío para la investigación y el desarrollo.La reducción general alcanzable en el consumo de energía y la mejora de la comodidad humana en los edificios dependen del rendimiento de los sistemas HVAC.Una forma comprobada de lograr la eficiencia energética en los sistemas HVAC es diseñar sistemas que utilicen configuraciones novedosas de los componentes del sistema existente.Investigaciones recientes han demostrado que una combinación de tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones efectivas para la conservación de energía y el confort térmico.En este artículo se investigaron varias estrategias de ahorro de energía para los sistemas HVAC y se discutió su potencial para mejorar el rendimiento del sistema.Se encontró que varios factores como las condiciones climáticas, el confort térmico esperado, el costo inicial y de capital, la disponibilidad de fuentes de energía y la aplicación.
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TY – JOUR
Australia - Bhagwat, Ajay
AU-Teli, S.
Australia – Gunaki, Pradeep
Australia – Majali, Vijay
PY – 2015/12/01
SP-
T1: documento de revisión sobre tecnologías de eficiencia energética para calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC)
VL-6
JO - Revista internacional de investigación científica y de ingeniería
Urgencias -
Hora de publicación: 10-jul-2020