Możliwości ograniczenia energii niezbędnej do utrzymania systemów wentylacji mechanicznej i klimatyzacji z odzyskiem ciepła w obiektach szpitalnych

• Autorzy: Szczęśniak Sylwia

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2023.3.2

Warianty tytułu

EN

Possibilities to Reduce of Energy Demand to Maintain Air Conditioning Systems with Heat Recovery Exchanger in Health Care Facilities

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce brakuje danych dotyczących zapotrzebowania na energię niezbędną do utrzymania systemów wentylacyjnych, grzewczych i chłodniczych. Duże wartości strumieni powietrza wentylującego, wysokie wymagania dotyczące jakości oraz parametrów cieplno-wilgotnościowych powietrza w obiektach szpitalnych i służby zdrowia wpływają na wysokie koszty ich utrzymania. W dobie kryzysu politycznego, energetycznego oraz globalnie zmieniającego się klimatu, każda metoda ograniczania energii niezbędnej do transportu i uzdatniania powietrza musi być rozważona i uwzględniona zarówno w procesie projektowym, remontowo-modernizacyjnym jak i w codziennej eksploatacji budynków. Celem artykułu było wykazanie w jakim stopniu można ograniczyć roczne zapotrzebowanie na energię określone dla 1 m3/s powietrza zarówno w aspekcie jego transportu jak i uzdatniania. Takie jednostkowe określenie energii jest niezależnym wskaźnikiem, który można wykorzystać do każdej wartości strumienia powietrza wentylującego. Do wyznaczenia rocznego zapotrzebowania na energię niezbędną do uzdatniania powietrza przygotowano wykresy t-tz obrazujące roczny cykl pracy urządzenia wentylacyjnego z odzyskiem ciepła z wymiennikiem o sprawności 50% i 80%. Przyjęto 10 różnych profili sterowania pracą urządzeń. Do wyznaczenia możliwości ograniczenia energii niezbędnej do transportu powietrza wykonano obliczenia dla wentylatorów o mocy właściwej określonej zgodnie z Warunkami Technicznymi. W artykule wykazano, że zapotrzebowanie na energię do uzdatniania powietrza jest ściśle zależne od właściwie przyjętej metody sterowania pracą urządzenia oraz przyjętych wartości temperatury powietrza nawiewanego i/lub w pomieszczeniu. Przedstawiono tu także możliwe scenariusze ograniczenia strumienia powietrza wentylującego w wypadku pomieszczeń nieużytkowanych, w których należy zachować przepływ powietrza przez pomieszczenie. Wskazano także konieczność dostosowania cech architektoniczno-budowlanych budynku do maksymalnego ograniczenia zysków i strat ciepła pomieszczeń.

EN

Poland has no data concerning the energy demand to maintain ventilation, heating, and cooling systems. High values of mechanical ventilation and air-conditioning air flow and high requirements regarding indoor air quality, temperature, and relative humidity in hospital and healthcare facilities result in high maintenance costs. In the time of political and energy crisis and the globally changing climate, any method of reducing the energy demand for transport and air treatment must be considered and included in the design, renovation, and modernisation process as well as in the daily operation of buildings. The aim of the article is to show how to limit the annual energy demand, specified for 1m3/s of airflow volume, both in terms of its transport and treatment. This unitary determination of energy can be an independent indicator that can be used for each value of the ventilation air flow. To determine the annual energy demand for air treatment, t-tz charts were prepared. They show the annual operation cycle of a ventilation unit with heat recovery, with a 50% and 80% efficiency, exchanger. 10 different ventilation system control profiles have been analysed. In order to determine the possibility of reducing the energy demand for air transport, calculations were made for fans with a specific power determined in accordance with the Technical Conditions. The article shows that the energy demand for air heating and cooling is strictly dependent on the properly adopted method of controlling the operation of the device and the assumed values of supply and indoor air temperature. It also presents possible scenarios of limiting the energy demand for air transport with respect to unused rooms, where air flow through the room should be maintained. It was also indicated the need to adjust the architectural and construction features of the building to minimise the heating and cooling loads for the rooms.

Słowa kluczowe

PL

zyski ciepła; strumień powietrza; sterowanie; transport powietrza; chłodzenie; ogrzewanie; nawilżanie; termomodernizacja

EN

heat loads; cooling load; air flow; controling; air transport; cooling; heating; air humidification; thermomodernization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 54, nr 3
• Strony: 10--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szczęśniak Sylwia

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-4358-0263

Bibliografia

• [1] ASHRAE Handbook-HVAC Applications. 2019. „HEALTH CARE FACILITIES”. www.healthdesign.com.au/haad.hfg/
• [2] Ćwiklińska Dominika, Anna Bogdan i Mirosław Szyłak-Szydłowski. 2022. „Survey on factors influencing surgeons’ sensation in Polish operating theatres”. Building and Environment 214 (kwiecień). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.108929.
• [3] „Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków: https://dane.gov.pl/pl/dataset/797,typowe-lata-meteorologiczne-i-statystyczne-dane-klimatyczne-dla-obszaru-polski-do-obliczen-energetycznych-budynkow”. b.d.
• [4] Delgado Alison, Kevin Keene, Nora Wang. 2021. „Integrating Health and Energy Efficiency in Healthcare Facilities Integrating Health and Energy Efficiency in Healthcare Facilities”.
• [5] Della Barba, Michael, P. 2016. „Optimizing Energy Use in a Health- Care Setting”.
• [6] Dobkowska Anna. b.d. „Budynki szpitali i zakładów opieki medycznej oddane do użytkowania”. Dostęp 24 luty 2023. https://www.locja.pl/raport-rynkowy/budynki-szpitali-i-zakladow-opieki-medycznej-oddane-do-uzytkowania,219.
• [7] EIA (Energy Information Administration). 2012. „Commercial Buildings Energy Consumption Survey, Consumption and Expenditures Highlights”. www.eia.gov/cbecs.
• [8] Gaglia Athina G., Constantinos A Balaras, Sevastianos Mirasgedis Georgopoulou, Elena Georgopoulou, Yiannis Sarafidis, i Dimitris P. Lalas. 2007. „Empirical assessment of the Hellenic non-residential building stock, energy consumption, emissions and potential energy savings”. Energy Conversion and Management 48 (4): 1160–75. https://doi.org/10.1016/J.ENCONMAN.2006.10.008.
• [9] García-Sanz-Calcedo Justo, Nuno de Sousa Neves, i João Paulo Almeida Fernandes. 2021. „Measurement of embodied carbon and energy of HVAC facilities in healthcare centers”. Journal of Cleaner Production 289 (marzec): 125151. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2020.125151.
• [10] „General design guidance for healthcare buildings”. 2014. Departement of Health.
• [11] GUS. 2022. „Zdrowie i ochrona zdrowia w 2021 r.” 2022. https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/zdrowie/zdrowie/zdrowie-i-ochrona-zdrowia-w-2021-roku,1,12.html.
• [12] „https://meteomodel.pl/dane/historyczne-dane-pomiarowe/”. b.d.
• [13] Liu, Aaron, Yunlong Ma, Wendy Miller, Bo Xia, Sherif Zedan, i Bruce Bonney. 2022. „Energy Analysis and Forecast of a Major Modern Hospital”. Buildings 12 (8). https://doi.org/10.3390/buildings12081116.
• [14] Narowski Piotr. 2020. „Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego i strefy klimatyczne Polski do obliczania mocy w systemach chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji budynków”. Instal, grudzień, 21-30. https://doi.org/DOI10.36119/15.2020.12.3.
• [15] Pełech Aleksander. 2009. Wentylacja i klimatyzacja - podstawy. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• [16] Przydróżny Edward. 2007. Wysokosprawne systemy wentylacji i klimatyzacji - technologia i projektowanie. T. 50. Politechnika Wrocławska.
• [17] Shehab Salman Ali Salman. 2017. „Enhancing environmental sustainability of healthcare facilities: a system dynamics analysis approach”. Brunel University London.
• [18] Taylor, Stephanie. 2016. „Breathe Easy Two basic steps to improve patient outcomes and healthcare reimbursement”.
• [19] Uścinowicz Piotr, Anna Bogdan, Mirosław Szyłak-Szydłowski, Magdalena Młynarczyk, i Dominika Ćwiklińska. 2023. „Subjective assessment of indoor air quality and thermal environment in patient rooms: A survey study of Polish hospitals”. Building and Environment 228 (styczeń). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109840.
• [20] „Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”. 2022.
• [21] Wojdyga Krzysztof, Damian Komar. 2019. „Zapotrzebowanie na energię szpitali i basenów w Polsce”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 50 (4): 5-9. https://doi.org/10.15199/9.2019.4.1.