Hệ thống nước nóng sinh hoạt trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt: Nghiên cứu so sánh mô phỏng về hiệu quả và các thách thức vệ sinh

Hệ thống nước nóng sinh hoạt trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt: Nghiên cứu so sánh mô phỏng về hiệu quả và các thách thức vệ sinh

Domestic hot water systems in well-insulated residential buildings: A comparative simulation study on efficiency and hygiene challenges

SHARE COMMENTS

1 – GIỚI THIỆU

Nước nóng sinh hoạt (DHW) là yếu tố thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, tuy nhiên, việc sản xuất nước nóng có thể tiêu tốn nhiều năng lượng. Những tiến bộ trong cách nhiệt tòa nhà đã giảm nhu cầu sưởi ấm không gian, trong khi nhu cầu năng lượng cho DHW vẫn duy trì ổn định hoặc thậm chí tăng lên. Nhu cầu tăng tỷ lệ năng lượng tái tạo làm nổi bật sự mâu thuẫn trong các hệ thống DHW giữa hiệu quả năng lượng, vệ sinh và sự thoải mái, vì nhiệt độ cao là cần thiết cho mục đích vệ sinh. Do đó, phát triển các hệ thống DHW sử dụng năng lượng tái tạo một cách hiệu quả mà không yêu cầu nhiệt độ quá cao là rất quan trọng.

Bài viết này tổng quan các thách thức về hiệu quả và vệ sinh trong các hệ thống DHW và đánh giá các giải pháp được đề xuất thông qua các mô phỏng so sánh trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt.

Kết quả cho thấy các hệ thống DHW phân tán có hiệu suất cao hơn so với các hệ thống trung tâm. Tuy nhiên, ngay cả trong các hệ thống phân tán, yêu cầu tuần hoàn nước vẫn là một hạn chế đáng kể. Việc giảm nhiệt độ DHW hoặc chuyển sang hệ thống phân tán làm giảm đáng kể nhu cầu năng lượng cuối cùng, cải thiện hiệu suất của bơm nhiệt và tăng tỷ lệ năng lượng tái tạo. Việc giảm nhiệt độ DHW từ 60 xuống 50 °C làm tăng thời gian tạm ngừng trong các khoảng nhiệt độ thấp hơn (22–34 °C) trong các ống nước nóng.

Nghiên cứu chỉ ra tiềm năng đáng kể để tăng hiệu quả hệ thống và giảm nhu cầu năng lượng cuối cùng trong các hệ thống DHW phân tán hoặc nhiệt độ thấp, đồng thời giới thiệu phương pháp mới để so sánh các điều kiện liên quan đến vệ sinh trong các mô phỏng hệ thống DHW.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

Bài nghiên cứu đánh giá các hệ thống nước nóng sinh hoạt (DHW) trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt. Các hệ thống này có thể là hệ thống trung tâm với bình chứa hoặc hệ thống DHW phân tán. Mặc dù các tòa nhà cách nhiệt tốt giảm nhu cầu sưởi ấm không gian, nhưng nhu cầu năng lượng cho DHW vẫn cao hoặc thậm chí tăng. Các hệ thống DHW hiện tại phải đối mặt với các thách thức về hiệu quả năng lượng, vệ sinh và sự thoải mái, vì nhiệt độ cao là yêu cầu thiết yếu cho mục đích vệ sinh.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp mô phỏng để so sánh các hệ thống DHW khác nhau trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt, phân tích hiệu quả năng lượng và các vấn đề vệ sinh của từng hệ thống. Các phương pháp so sánh bao gồm hệ thống DHW trung tâm, hệ thống DHW tức thời trung tâm và các hệ thống phân tán. Mô phỏng cũng được thực hiện để đánh giá sự thay đổi khi giảm nhiệt độ DHW và chuyển sang hệ thống phân tán.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả cho thấy, trong các tòa nhà dân cư cách nhiệt tốt, chuẩn bị nước nóng sinh hoạt chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng nhu cầu nhiệt. Việc chuyển từ hệ thống DHW trung tâm với bình chứa sang hệ thống DHW tức thời trung tâm giúp giảm tổn thất nhiệt và cải thiện hiệu suất hệ thống. Sử dụng hệ thống nước nóng phân tán có thể tăng hiệu quả thêm từ 10-45%, đặc biệt là khi loại bỏ yêu cầu tuần hoàn. Tuy nhiên, ngay cả trong hệ thống phân tán, việc tuần hoàn vẫn là một vấn đề lớn.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc giảm nhiệt độ DHW từ 60 xuống 50 °C làm tăng thời gian tạm ngừng trong các khoảng nhiệt độ thấp (22–34 °C) trong ống nước nóng, và có thể gây ra sự tắc nghẽn trong các khoảng nhiệt độ dưới và trên ngưỡng nhiệt độ cho sự phát triển của vi khuẩn Legionella.

5 – KẾT LUẬN