Exergy-based control strategy in a dwelling ventilation system with heat recovery

• Autorzy: Voloshchuk Volodymyr , Polishchuk Mariya

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.933

Warianty tytułu

PL

Oparta na egzergi strategia sterowania systemem wentylacji mieszkań z odzyskiem ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents energy and exergy analysis of a typical dwelling ventilation system with heat recovery for Ukrainian climatic conditions using a quasi-steady state approach over 24-hour time-steps. Evaluation of such systems on the base of the first law of thermodynamics demonstrates that heat recovery is beneficial for the whole variety of operational modes. Such methodology identifies as a thermodynamic inefficiency only energy losses to the surroundings with the exhaust air. The exergy-based analysis can detect additional inefficiencies due to irreversibilities within the components of the system. As a result the exergetic investigations show that for the ventilation systems there are operating conditions for which heat recovery increases exergy of fuel expended to provide the ventilation air compared to cases without bringing any recovery of heat and additional power consumption to drive the air flow by the fans. For the specified system, in case of switching ventilation unit to the operation mode of lower values of spent fuel exergy it is possible to provide annual saving of the primary energy sources from 5 to 15%.

PL

W pracy przedstawiono analizę energetyczną i egzergetyczną typowego systemu wentylacji mieszkań z odzyskiem ciepła dla ukraińskich warunków klimatycznych z zastosowaniem podejścia quasi-stabilnego w 24-godzinnych krokach czasowych. Ocena takich systemów w oparciu o pierwsze prawo termodynamiki wykazuje, że odzysk ciepła jest korzystny dla całego szeregu trybów pracy. Taka metodologia identyfikuje jako nieefektywne termodynamicznie tylko straty energii do otoczenia wraz z powietrzem wylotowym. Analiza egzergetyczna może wykryć dodatkowe nieefektywności wynikające z nieodwracalności elementów systemu. W rezultacie badania egzergetyczne wykazują, że w systemach wentylacyjnych występują warunki pracy, dla których odzysk ciepła zwiększa egzergię paliwa zużytego do dostarczenia powietrza wentylacyjnego w porównaniu do przypadków, w których nie występuje żaden odzysk ciepła i dodatkowe zużycie energii elektrycznej do napędzania przepływu powietrza przez wentylatory. Dla określonego systemu, w przypadku przełączenia urządzenia wentylacyjnego na tryb pracy o niższych wartościach egzergii zużytego paliwa możliwe jest zapewnienie rocznych oszczędności pierwotnych źródeł energii od 5 do 15%.

Słowa kluczowe

EN

ventilation system; exergy analysis; control; heat recovery; exergy saving

PL

system wentylacji; analiza egzergii; kontrola; odzysk ciepła; oszczędność egzergii

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 10, nr 2
• Strony: 44--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Voloshchuk Volodymyr

• National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Department of Automation of Thermal Processes, Kyiv, Ukraine

autor

Polishchuk Mariya

• National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Department of Automation of Thermal Processes, Kyiv, Ukraine

Bibliografia

• [1] Gjennestad M.Aa., Aursand E., Magnanelli E., Pharoah J.: Performance analysis of heat and energy recovery ventilators using exergy analysis and nonequilibrium thermodynamics. Energy and Buildings 170, 2018, 195–205.
• [2] Hepbasli A.: Low exergy (LowEx) heating and cooling systems for sustainable buildings and societies. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16(1), 2012, 73–104.
• [3] Jensen J.K., Ommen T., Reinholdt L., Markussen W.B., Elmegaard B.: Heat pump COP, part 2: Generalized COP estimation of heat pump processes. Proceedings of the 13th IIR-Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants 2, 2018, 1136–1145.
• [4] Laverge J., Janssens A.: Heat recovery ventilation operation traded off against natural and simple exhaust ventilation in Europe by primary energy factor, carbon dioxide emission, household consumer price and exergy. Energy and Buildings 50, 2012, 315–323.
• [5] Mert Cuce P., Riffat S.: A comprehensive review of heat recovery systems for building applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews 47, 2015, 665–682.
• [6] Rosen M.A., Dincer I.: Effect of varying dead-state properties on energy and exergy analyses of thermal systems. International Journal of Thermal Sciences 43, 2004, 121–133.
• [7] Sakulpipatsin P., Boelman E., Cauberg J.J.M.: Exergy analysis as an assessment tool of heat recovery of dwelling ventilation systems. Int. J. of Ventilation 6(1), 2007, 77–85.
• [8] Tsatsaronis G.: Definitions and nomenclature in exergy analysis and exergoeconomics. Energy 32, 2007, 249–253.
• [9] Zmeureanu R., Wu X.Y.: Energy and exergy performance of residential heating systems with separate mechanical ventilation, Energy 32(3), 2007, 187–195.
• [10] National Standard of Ukraine: Instruction for development of energy passport of buildings under new construction and reconstruction: DSTU-N B A.2.2-5:2007. Minregionbud of Ukraine, Kiev 2008.