Ventilativ kylning - Ventilative cooling

Ett fönsterfönster med två fönster som kan justeras för att kontrollera luftflöden och temperaturer

Ventilativ kylning är användning av naturlig eller mekanisk ventilation för att kyla inomhusutrymmen. Användningen av uteluft minskar kylsystemets och energiförbrukningen i dessa system, samtidigt som inomhusförhållandena håller hög kvalitet. passiv ventilationskylning kan eliminera energiförbrukningen. God ventilation kylning strategier tillämpas på ett brett spektrum av byggnader och kan även vara kritiskt för att förverkliga renoverade eller nya högeffektiva byggnader och nollenergibyggnader ( ZEBs ). Ventilation förekommer i byggnader främst av luftkvalitetsskäl . Det kan också användas för att avlägsna både överskottsvärmeökningar, samt öka luftens hastighet och därigenom utvidga det termiska komfortområdet . Ventilativ kylning bedöms med långsiktiga utvärderingsindex. Ventilativ kylning beror på tillgängligheten av lämpliga yttre förhållanden och på byggnadens termiska fysiska egenskaper.

Bakgrund

Under de senaste åren har överhettning i byggnader varit en utmaning inte bara under designfasen utan också under drift. Anledningarna är:

  • Högpresterande energistandarder som minskar uppvärmningsbehovet i uppvärmningsdominerade klimat. Främst hänvisar till ökning av isolationsnivåer och restriktioner på infiltrationshastigheter
  • Förekomsten av högre utomhustemperaturer under kylningssäsongen på grund av klimatförändringen och värmeöneffekten som inte beaktas i designfasen
  • Inre värmevinst och beläggningsbeteende beräknades inte med noggrannhet under designfasen (skillnad i prestanda).

I många efterstudier är komfortstudier överhettning ett ofta rapporterat problem inte bara under sommarmånaderna utan också under övergångsperioderna, även i tempererade klimat.

Potentialer och begränsningar

Effektiviteten av ventilativ kylning har undersökts av många forskare och har dokumenterats i många rapporter om utvärderingar efter beläggning. Systemets kyleffektivitet ( naturlig eller mekanisk ventilation ) beror på den luftflöde som kan fastställas, konstruktionens termiska kapacitet och elementens värmeöverföring . Under kalla perioder är uteluftens kylkraft stor. Risken för utkast är också viktig. Under sommar- och övergångsmånaderna är det kanske inte tillräckligt med luftkylning för att kompensera för överhettning inomhus under dagtid och tillämpningen av ventilativ kylning kommer endast att begränsas under natten. Nattventilationen kan ta bort effektivt ackumulerade värmevinst (internt och sol ) under dagtid i byggnadskonstruktioner . För bedömning av platsens kylningspotential har förenklade metoder utvecklats. Dessa metoder använder huvudsakligen information om byggnadsegenskaper, komfortintervallindex och lokal klimatinformation. I de flesta förenklade metoder ignoreras termisk tröghet .

De kritiska begränsningarna för ventilativ kylning är:

Gällande bestämmelser

Ventilativa kylkrav i reglerna är komplexa. Beräkningar av energiprestanda i många länder världen över överväger inte uttryckligen ventilativ kylning. De tillgängliga verktyg som används för beräkningar av energiprestanda är inte lämpade för att modellera inverkan och effektiviteten av ventilativ kylning, särskilt inte genom årliga och månatliga beräkningar.

Fallstudier

Ett stort antal byggnader som använder ventilativa kylstrategier har redan byggts runt om i världen. Ventilativ kylning finns inte bara i traditionell arkitektur före luftkonditionering utan även i tillfälliga europeiska och internationella lågenergibyggnader . För dessa byggnader är passiva strategier prioriterade. När passiva strategier inte räcker för att uppnå komfort, tillämpas aktiva strategier. I de flesta fall för sommarperioden och övergångsmånaderna används automatiskt kontrollerad naturlig ventilation . Under värmesäsongen används mekanisk ventilation med värmeåtervinning av inomhusluftkvalitetsskäl . De flesta av byggnaderna har hög termisk massa . Användarnas beteende är avgörande för att metoden ska lyckas.

Byggkomponenter och kontrollstrategier

Byggnadskomponenter för ventileringskylning appliceras på alla tre nivåer av klimatkänslig byggnadskonstruktion, dvs. byggnadsdesign, arkitektonisk design och tekniska ingrepp. En gruppering av dessa komponenter följer:

Kontrollstrategier i ventilativa kyllösningar måste kontrollera storleken och riktningen för luftflöden i rum och tid. Effektiva kontrollstrategier säkerställer höga inomhuskomfortnivåer och lägsta energiförbrukning . Strategier i många fall inkluderar övervakning av temperatur och CO2. I många byggnader där invånarna hade lärt sig att använda systemen uppnåddes en minskning av energianvändningen. De viktigaste kontrollparametrarna är operativa (luft och strålning) temperatur (både topp, faktisk eller genomsnittlig), beläggning, koldioxidkoncentration och luftfuktighet. Automation är mer effektivt än personlig kontroll. Manuell kontroll eller manuell åsidosättning av automatisk styrning är mycket viktigt eftersom det påverkar användarens acceptans och uppskattning av inomhusklimatet positivt (även kostnad). Det tredje alternativet är att manövreringen av fasader överlämnas till personlig kontroll av invånarna, men byggnadsautomationssystemet ger aktiv feedback och specifika råd.

Befintliga metoder och verktyg

Byggnadsdesign kännetecknas av olika detaljerade designnivåer. För att stödja beslutsprocessen mot ventilativa kyllösningar används luftflödesmodeller med olika upplösning. Beroende på detaljupplösningen som krävs kan luftflödesmodeller grupperas i två kategorier:

  • Modelleringsverktyg för tidigt stadium, som inkluderar empiriska modeller, monozonmodell, tvådimensionella luftflödesnätverksmodeller, och
  • Detaljerade modelleringsverktyg, som inkluderar luftflödesnätverksmodeller, kopplade BES-AFN-modeller, zonmodeller, Computational Fluid Dynamic , kopplade CFD-BES-AFN-modeller.

Befintlig litteratur innehåller recensioner av tillgängliga metoder för luftflödesmodellering.

IEA EBC bilaga 62

Bilaga 62 '' ventilativ kylning '' var ett forskningsprojekt från '' Energy in Buildings and Communities Program (EBC) '' från International Energy Agency (IEA) med en fyraårs arbetsfas (2014–2018). Huvudmålet var att göra ventileringskylning till en attraktiv och energieffektiv kylningslösning för att undvika överhettning av både nya och renoverade byggnader . Resultaten från bilagan underlättar bättre möjligheter för förutsägelse och uppskattning av värmeavlägsnande och överhettningsrisk - för både konstruktionsändamål och för beräkning av energiprestanda. Den dokumenterade prestandan hos ventilativa kylsystem genom analys av fallstudier syftade till att främja användningen av denna teknik i framtida högpresterande och konventionella byggnader. För att uppfylla huvudmålet hade bilagan följande mål för forsknings- och utvecklingsarbetet:

  • Att utveckla och utvärdera lämpliga designmetoder och verktyg för förutsägelse av kylbehov, ventilativ kylprestanda och risk för överhettning i byggnader.
  • Att utveckla riktlinjer för en energieffektiv minskning av risken för överhettning av ventilativa kyllösningar och för design och drift av ventileringskylning i både bostäder och kommersiella byggnader .
  • Att utveckla riktlinjer för integration av ventilativ kylning i beräkningsmetoder och föreskrifter för energiprestanda inklusive specifikation och verifiering av nyckelindikatorer
  • Att utveckla instruktioner för förbättring av befintliga systems ventilativa kylkapacitet och för utveckling av nya ventilativa kyllösningar inklusive deras kontrollstrategier.
  • Att demonstrera prestanda hos ventilativa kyllösningar genom analys och utvärdering av väldokumenterade fallstudier.

Bilaga 62-forskningsarbetet delades in i tre deluppgifter.

  • Deluppgift A ”Metoder och verktyg” analyserar, utvecklade och utvärderade lämpliga designmetoder och verktyg för förutsägelse av kylbehov, ventilativ kylprestanda och risk för överhettning i byggnader. Deluppgiften gav också riktlinjer för integration av ventilativ kylning i beräkningsmetoder och regler för energiprestanda, inklusive specifikation och verifiering av nyckelindikatorer.
  • Deluppgift B "Lösningar" undersökte kylprestandan hos befintliga mekaniska, naturliga och hybridventilationssystem och tekniker och typiska komfortregleringslösningar som utgångspunkt för att utöka gränserna för deras användning. Baserat på dessa undersökningar utvecklade underuppgiften också rekommendationer för nya typer av flexibla och tillförlitliga ventilativa kylningslösningar som skapar komfort under ett stort antal klimatförhållanden.
  • Deluppgift C ”Fallstudier” demonstrerade prestanda för ventilativ kylning genom analys och utvärdering av väldokumenterade fallstudier.

Se även

Referenser

  1. ^ a b c d e P. Heiselberg, M. Kolokotroni. " Ventilativ kylning. Toppmodern recension ". Institutionen för samhällsbyggnad. Aalborgs universitet, Danmark. 2015
  2. ^ venticool, den internationella plattformen för ventilativ kylning. ” Vad är ventilativ kylning ?”. Hämtad juni 2018
  3. ^ F. Nicol, M. Wilson. "En översikt över den europeiska standarden EN 15251". Konferensförlopp: Anpassning till förändring: Nytt tänkande på komfort. Cumberland Lodge, Windsor, Storbritannien, 9–11 april 2010.
  4. ^ S. Carlucci, L. Pagliano. ”En genomgång av index för den långsiktiga utvärderingen av de allmänna termiska komfortförhållandena i byggnader”. Energi och byggnader 53: 194-205 · Oktober 2012
  5. ^ AECOM “ Undersökning av överhettning i hem ”. Department for Communities and Local Government, Storbritannien. ISBN   978-1-4098-3592-9 . Juli 2012
  6. ^ NHBC Foundation. ” Överhettning i nya hem. En genomgång av bevisen ”. ISBN   978-1-84806-306-8 . 6 december 2012.
  7. ^ H. Awbi. ” Ventilationssystem: Design och prestanda ”. 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. ”Naturlig ventilation i byggnader: En designhandbok”. Earthscan Publications Ltd. ISBN   978-1873936726 . 1998
  10. ^ M. Santamouris, D. Kolokotsa. "Passiva kylningsavledningstekniker för byggnader och andra strukturer: toppmodern teknik". Energi och byggnad 57: 74-94. 2013
  11. ^ C. Ghiaus. " Potential för frikylning genom ventilation ". Solenergi 80: 402-413. 2006
  12. ^ N. Artmann, P. Heiselberg. "Klimatpotential för passiv kylning av byggnader med nattventilation i Europa". Tillämpad energi. 84 (2): 187-201. 2006
  13. ^ A. Belleri, T. Psomas, P. Heiselberg, Per. " Utvärderingsverktyg för klimatpotential för ventilationskylning ". 36: e AIVC-konferensen "Effektiv ventilation i högpresterande byggnader", Madrid, Spanien, 23–24 september 2015. s 53-66. 2015
  14. ^ R. Yao, K. Steemers, N. Baker. "Strategisk design och analysmetod för naturlig ventilation för sommarkylning". Bygg Serv Eng Res Technol. 26 (4). 2005
  15. ^ M. Kapsalaki, FR Carrié. " Översikt över bestämmelser för ventileringskylning inom åtta europeiska regler för byggnadsenergiprestanda ". venticool, den internationella plattformen för ventilativ kylning. 2015.
  16. ^ P. Holzer, T. Psomas, P. O'Sullivan. "Internationell applikationsdatabas för ventilationskylning. CLIMA 2016: Proceedings of the 12th REHVA World Congress, 22–25 May 2016, Aalborg, Denmark. 2016
  17. ^ venticool, den internationella plattformen för ventilativ kylning. ” Ventilativ kylapplikationsdatabas ”. Hämtad juni 2018
  18. ^ P. O'Sullivan, A. O 'Donovan. Ventilativa kylstudier . Aalborgs universitet, Danmark. 2018
  19. ^ P. Holzer, T.Psomas. Ventilativ källbok . Aalborgs universitet, Danmark. 2018
  20. ^ a b P. Heiselberg (red.). “ Ventilativ kylningsdesignguide ”. Aalborgs universitet, Danmark. 2018
  21. ^ RG de Dear, GS Brager. " Termisk komfort i naturligt ventilerade byggnader: Revideringar av ASHRAE Standard 55 ". Energi och byggnader. 34 (6) .2002
  22. ^ M. Caciolo, D. Marchio, P. Stabat. " Kartläggning av befintliga metoder för att bedöma och utforma naturlig ventilation och behov av vidareutveckling " 11: e internationella IBPSA-konferensen, Glasgow. 2009.
  23. ^ Q. Chen. ” Förutsägelse av ventilationsprestanda för byggnader: En metodöversikt och senaste applikationer ”. Byggnad och miljö, 44 (4), 848-858. 2009
  24. ^ A. Delsante, TA Vik. " Hybridventilation - toppmodern recension ," IEA-ECBCS bilaga 35. 1998.
  25. ^ J. Zhai, M. Krarti, MH Johnson. "Bedöma och implementera naturliga och hybridventilationsmodeller i helbyggnadsenergisimuleringar," Institutionen för samhällsbyggnad, miljö och arkitektur, University of Colorado, ASHRAE TRP-1456. 2010.
  26. ^ A. Foucquier, S. Robert, F. Suard, L. Stéphan, A. Jay. "State of the art in building modellering and energy performance prediction: A review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 23. s. 272-288. 2013.
  27. ^ J. Hensen "Integrerad byggnadsluftflödesimulering". Avancerad byggsimulering . s. 87-118. Taylor & Francis. 2004
  28. ^ International Energy Agency's Energy in Buildings and Communities Program, " EBC Annex 62 Ventilative Cooling ", Hämtad juni 2018
  29. ^ venticool, den internationella plattformen för ventilativ kylning. ” Om bilaga 62 ”. Hämtad juni 2018