بازیافت انرژی

بازیافت انرژی به عنوان یکی از مهمترین اصول فعالیت های روزانه انسانی تبدیل شده است. سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) که حدود 40 درصد انرژی را در بخش مسکونی مصرف می‌کنند، به یک عنصر ضروری برای تأمین هوای تازه، به‌ویژه پس ازشیوع COVID-19، نه تنها در بیمارستان‌ها، بلکه در هر محیط ساده تبدیل شده‌اند. بنابراین، کاهش این درصد یا بازیابی بخشی از انرژی از دست رفته یک موضوع ضروری در مباحث مدیریت انرژی امروزی است.
انرژی همیشه یک نیاز ضروری برای وجود همه موجودات زنده بوده است، زیرا برای رشد، حرکت، نگهداری و ایجاد کار ضروری است. امروزه با افزایش تکامل فناوری و باتوجه به سبک زندگی انسان به ویژه در شهرهای در حال توسعه شهری بیش از پیش وابسته به انرژی شده است.

به عنوان مثال، هند در طول شش دهه گذشته شاهد افزایش سریع مصرف انرژی در حدود 16 برابر بوده است. آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) پیش‌بینی کرد که تا سال 2050، مصرف انرژی جهانی 50 درصد افزایش خواهد یافت و ساختمان‌ها به دلیل رشد سریع صنایع، بزرگترین منبع انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهند بود. به همین ترتیب، تقاضای فزاینده برای انرژی به دلیل رشد ساختمان‌های جدید احتمالاً در کشورهای در حال رشد شدیدتر خواهد بود.
بر اساس قانون اول ترمودینامیک، افزایش تقاضای انرژی، گرم شدن کره زمین، کمبود انرژی و ضرورت تامین هوای تازه، به ویژه پس از کووید 19، کاهش اتلاف انرژی را به یک چالش مهم تبدیل می کند. کاهش اتلاف انرژی منجر به توسعه یک استراتژی جدید می شود که استفاده از انرژی را ترتیب می دهد و مهمتر از همه، اطمینان حاصل می کند که انرژی که در حال از بین رفتن است، استفاده می شود و مزایایی را به همراه دارد. این استراتژی بازیابی انرژی از دست رفته نامیده می شود.

مدیریت انرژی تقریباً 40 سال است که به طور جامع مورد مطالعه قرار گرفته است. اخیراً به عنوان یکی از چالش برانگیزترین موضوعات تحقیقاتی رایج مطرح شده است که اهمیت آن به اندازه یافتن منبع انرژی جدید است.
این به این دلیل است که درصد انرژی از دست رفته گاهی اوقات از 60٪ فراتر می رود و علاوه بر این، 72٪ از مصرف انرژی اولیه فراگیر در طول تبدیل انرژی هدر می رود. بنابراین، جبران بخشی از این ضرر بسیار مفید است.
 . HVAC تقریبا 50 تا 82 درصد از انرژی را تشکیل می دهد که 40 درصد از کل انرژی نهایی جهان در ساختمان ها صرف می شود.

در حالی که در ساختمان های غیر صنعتی، HVAC مسئول حدود 18 تا 35 درصد از کل مصرف انرژی است ، در ساختمان های تجاری HVAC تقریبا 30 درصد از مصرف انرژی را تشکیل می دهد. در برخی از کشورها، مانند سوئد، HVAC اغلب برای کاهش مشکلات مواد رادیواکتیو استفاده می شود، که باعث می شود بازیابی گرما یک نیاز حیاتی برای کاهش مصرف انرژی باشد.

امروزه EMS به یک نگرانی اصلی در پروژه های ساختمانی تبدیل شده است و بسیاری از انواع تحقیقات در دهه گذشته در BEMS (سیستم مدیریت انرژی ساختمان) تکمیل شده است.
با وجود پیشرفت ها و علاقه زیاد به تحقیقات در BEMS، تخمین زده شده است که 90٪ از سیستم های تهویه مطبوع به طور مطلوب کار نمی کنند.
در طول دهه گذشته، سیستم های تهویه مطبوع (HVAC )برای ایجادگردش هوای تازه وفراهم کردن شرایط داخلی سالم و دسترسی آسان برای ساکنان با بیشترین حالت بهره وری انرژی استفاده شده است.
استفاده زیاد از HVAC، همراه با تمایل جهان امروز به استفاده از مدیریت انرژی که در ان بازیابی گرما یکی از محورهای اصلی آن است، و از دست دادن حرارت قابل توجهی در کندانسور توجه دانشمندان را به جستجوی سیستم های کارامد برای بهره وری از گرمای از دست رفته ، جلب کرده است. به عبارت دیگر، گرفتن گرمای از دست رفته و تبدیل آن به انرژی مفید، بازیابی گرما نامیده می شود.
تغییرات اخیر در مقررات ساختمان تا حد زیادی بر بهبود بهره وری انرژی ساختمان ها متمرکز شده است. در همین راستا، سطوح عایق و هوابندی به طور قابل توجهی در 15 سال گذشته بهبود یافته است.
در واقع، بسیاری از خانه‌های مدرن، عایق‌بندی شده واین خانه ها که از نظر کیفیت هوا کنترل شده‌اند، نشان می‌دهند که غلظت CO2 به سطوحی می‌رسد که بیش از دو برابر آن چیزی است که باید باشد. این موضوع دردرازمدت برای افراد ساکن در این خانه ها نامناسب خواهد بود.

MVHR – Mechanical Ventilation Heat Recovery
سیستم های MVHR (سیستم تهویه مکانیکی بازیابی گرما)برای اولین بار در دهه 1980 توسعه یافتند، که هم صرفه جویی درمصرف انرژی و هم آب و هوای مطلوب را به همراه خواهد داشت. ثابت شده است که عایق بندی خوب همراه سیستم های MVHR می تواند چقدر موثر و سالم باشد.
به علاوه، همانطور که ما خانه های عایق بندی شده را می سازیم، نیاز به سیستم های تهویه مناسب طراحی شده برای انتقال هوای تازه، نیز بسیار مهم می باشد.
سیستم های MVHR روش ترجیحی در خانه های عایق بندی شده است زیرا آنها فوق العاده کارامد هستند و بهترین کیفیت هوا را در تمام طول سال ایجاد می کنند و سطح گرد و غبار و آلرژن را نیز کاهش می دهد.

مزایای استفاده از سیستم MVHR :
.فیلتر هوای ورودی، بهبود کیفیت هوای داخلی مخصوصا برای افرادی با مشکلات تفسی . بهره وری انرژی
. جمع و جور و آسان برای نصب
. کنترل فن طراحی شده برای راه اندازی سریع و اسان
. تعمیر و نگهداری کم و دسترسی اسان به فیلتر (بدون ابزار مورد نیاز)
در واقع این فرآیند شامل دو جریان هوای مستقل است که هر کدام دارای فن مخصوص به خود هستند. فن خروجی هوای مرطوب را از اتاق های مرطوب (حمام، اشپزخانه، ابزار و غیره) استخراج می کند و ان را از یک مبدل گرما عبور می دهد. جایی که حدود 80 درصد از گرما را از هوای قدیمی بازیابی می کند.
فن دوم هوای تازه را از خارج جذب می کند، ان را فیلتر می کند تا از الودگی و الرژن های موجود در هوا پاک شود، سپس ان را از یک منبع تبادل گرما عبور می دهد تا هوای تازه گرم شده را به تمام نقاط خانه منتقل کند.
مراحل عملکرد MVHR :
_ هوای تازه از بیرون به داخل کشیده می شود و از طریق واحد MVHR فیلتر می شود و آلاینده ها و حشرات را از بین می برد
– در همان زمان، هوای کهنه و مرطوب از حمام ، آشپزخانه و سایراتاق ها خارج می شود
– هر دو جریان هوا از یک مبدل حرارتی عبور می کنند که در آن گرما از هوایی درحال خروج به هوای تازه فیلتر شده منتقل می شود و بیشتر گرمای خانه را که در غیر این صورت از دست می رفت، بازیابی می کند.
– این هوای گرم، تازه و فیلتر شده سپس از طریق دریچه‌های مختلف در سقف در خانه توزیع می‌شود
این روند حرکت هوا باعث می شود که هوای داخل خانه تقریباً هر 2 ساعت یکبار تغییر کند (بسته به سرعت فن)

MVHR نباید با تهویه مطبوع اشتباه گرفته شود. فرآیند گرم کردن یا خنک کردن هوا که از قبل در اتاق وجود دارد. از آنجایی که MVHR حرکت هوا و تبادل گرمای موجود در خانه را تسهیل می کند، هوا را خنک نمی کند یا هوا را تا دمایی بیشتر از دمای موجود در خانه گرم نمی کند. مزیت MVHR این است که گرمای بازیابی شده می تواند بخشی از هزینه های انرژی شما را جبران کند .

دو نوع سیستم MVHR وجود دارد 1 – سیستم بازیابی انرژی برای کل خانه
2 سیستم بازیابی انرژی برای یک اتاق. در نوع اول معمولاً در یک فضای زیر شیروانی نصب می شود و برای خروج و ورود هوا به اتاق های خانه هدایت می شود. در نوع دوم معمولاً در دیوارهای بیرونی نصب می‌شوند و هوای تازه و معتدل را به اتاقی که در حال خارج شدن هوا هستند، تامین می‌کنند. آنها برای و هنگامی که در اتاق های متعدد نصب می شوند، از مزایای مشابه یک سیستم MVHR برای کل خانه بهره مند می شوند.