हीट रिकवरी वेंटिलेशन

हीट रिकवरी वेंटिलेशन (एचआरवी), जिसे मैकेनिकल वेंटिलेशन हीट रिकवरी (एमवीएचआर) के रूप में भी जाना जाता है, एक ऊर्जा पुनःप्राप्ति वेंटिलेशन (वास्तुकला)  प्रणाली है जो विभिन्न तापमानों पर दो वायु स्रोतों के बीच संचालित होती है। यह एक ऐसी विधि है जिसका उपयोग इमारतों की ताप और शीतलन आवश्यकताओं को कम करने के लिए किया जाता है। निकास गैस में अवशिष्ट गर्मी को पुनर्प्राप्त करके, एयर कंडीशनिंग सिस्टम में पेश की गई ताजी हवा को पहले से गरम (या पहले से ठंडा) किया जाता है, और कमरे में प्रवेश करने से पहले ताजी हवा की  तापीय धारिता  कम कर दी जाती है, या एयर कंडीशनिंग इकाई का एयर कूलर गर्मी और नमी उपचार करता है। इमारतों में एक विशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति प्रणाली में एक मुख्य इकाई, ताजी और निकास हवा के लिए चैनल और ब्लोअर पंखे शामिल होते हैं। इमारत की निकास हवा का उपयोग गर्मी स्रोत या हीट सिंक के रूप में किया जाता है, जो जलवायु परिस्थितियों, वर्ष के समय और इमारत की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। हीट रिकवरी सिस्टम आम तौर पर निकास हवा में लगभग 60-95% गर्मी को पुनर्प्राप्त करते हैं और इमारतों के कुशल ऊर्जा उपयोग में काफी सुधार करते हैं।

कार्य सिद्धांत
एक हीट रिकवरी सिस्टम को एक निश्चित तापमान बनाए रखने के लिए कब्जे वाले स्थान पर वातानुकूलित हवा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हीट रिकवरी सिस्टम घर को हवादार रखने में मदद करता है और साथ ही अंदर के वातावरण से निकलने वाली गर्मी को भी ठीक करता है। हीट रिकवरी सिस्टम का उद्देश्य थर्मल ऊर्जा को एक तरल पदार्थ से दूसरे तरल पदार्थ में, एक तरल से ठोस में, या ठोस सतह से तरल में विभिन्न तापमानों पर और थर्मल संपर्क में स्थानांतरित करना है। अधिकांश ताप पुनर्प्राप्ति प्रणालियों में द्रव और द्रव या द्रव और ठोस के बीच कोई सीधा संपर्क नहीं होता है। कुछ हीट रिकवरी प्रणालियों में, तरल पदार्थों के बीच दबाव के अंतर के कारण तरल पदार्थ का रिसाव देखा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दो तरल पदार्थों का मिश्रण होता है।

रोटरी थर्मल व्हील
रोटरी थर्मल व्हील गर्मी पुनर्प्राप्ति का एक यांत्रिक साधन हैं। एक घूमता हुआ झरझरा धातु का पहिया बारी-बारी से प्रत्येक तरल पदार्थ से गुजरते हुए तापीय ऊर्जा को एक वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित करता है। सिस्टम एक थर्मल स्टोरेज मास के रूप में काम करके संचालित होता है जिससे हवा से गर्मी अस्थायी रूप से व्हील मैट्रिक्स के भीतर संग्रहीत होती है जब तक कि इसे ठंडी हवा की धारा में स्थानांतरित नहीं किया जाता है।

दो प्रकार के रोटरी थर्मल व्हील मौजूद हैं: हीट व्हील और एन्थैल्पी ( desiccant ) व्हील। यद्यपि ऊष्मा और एन्थैल्पी पहियों के बीच एक ज्यामितीय समानता है, फिर भी ऐसे अंतर हैं जो प्रत्येक डिज़ाइन के संचालन को प्रभावित करते हैं। एक शुष्कक पहिए का उपयोग करने वाली प्रणाली में, उच्चतम सापेक्ष आर्द्रता वाली वायु धारा में नमी पहिये के माध्यम से बहने के बाद विपरीत वायु धारा में स्थानांतरित हो जाती है। यह आने वाली हवा से निकास वायु और निकास वायु से आने वाली वायु दोनों दिशाओं में काम कर सकता है। फिर हवा को और ठंडा करने के लिए आपूर्ति हवा का सीधे या नियोजित उपयोग किया जा सकता है। यह एक ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है.

फिक्स्ड प्लेट हीट एक्सचेंजर्स
फिक्स्ड प्लेट हीट एक्सचेंजर्स हीट एक्सचेंजर्स का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है और इसे 40 वर्षों से विकसित किया गया है। पतली धातु की प्लेटों को प्लेटों के बीच एक छोटी सी दूरी के साथ रखा जाता है। दो अलग-अलग वायु धाराएँ एक-दूसरे से सटे हुए, इन स्थानों से होकर गुजरती हैं। ऊष्मा का स्थानांतरण तब होता है जब तापमान प्लेट के माध्यम से एक वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित होता है। एक वायु धारा से दूसरे वायु प्रवाह में संवेदनशील गर्मी को स्थानांतरित करने में इन उपकरणों की दक्षता 90% समझदार गर्मी दक्षता तक पहुंच गई है। दक्षता के उच्च स्तर का श्रेय उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक, परिचालन दबाव और तापमान सीमा को दिया जाता है।

वेग पाइप
हीट पाइप एक हीट रिकवरी डिवाइस है जो गर्मी को एक वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए बहु-चरण प्रक्रिया का उपयोग करता है। गर्मी को एक बाष्पीकरणकर्ता और कंडेनसर का उपयोग करके एक दुष्ट, सीलबंद पाइप के भीतर स्थानांतरित किया जाता है जिसमें एक तरल पदार्थ होता है जो गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए निरंतर चरण परिवर्तन से गुजरता है। पाइपों के भीतर का तरल पदार्थ बाष्पीकरणकर्ता अनुभाग में तरल से गैस में बदल जाता है, जो गर्म हवा की धारा से तापीय ऊर्जा को अवशोषित करता है। गैस कंडेनसर अनुभाग में एक तरल पदार्थ में वापस संघनित हो जाती है जहां तापीय ऊर्जा ठंडी हवा की धारा में फैल जाती है जिससे तापमान बढ़ जाता है। द्रव/gas is transported from one side of the heat pipe to the other through pressure, wick forces or gravity, depending on the arrangement of the heat pipe.

इधर-उधर भागना
रन-अराउंड सिस्टम हाइब्रिड हीट रिकवरी सिस्टम हैं जो एकल उपकरण बनाने के लिए अन्य हीट रिकवरी तकनीक की विशेषताओं को शामिल करते हैं, जो एक वायु धारा से गर्मी को पुनर्प्राप्त करने और दूसरे को महत्वपूर्ण दूरी तक पहुंचाने में सक्षम है। रन-अराउंड हीट रिकवरी का सामान्य मामला, दो निश्चित प्लेट हीट एक्सचेंजर्स दो अलग-अलग वायु धाराओं में स्थित होते हैं और एक बंद लूप से जुड़े होते हैं जिसमें एक तरल पदार्थ होता है जो लगातार दो हीट एक्सचेंजर्स के बीच पंप होता है। तरल पदार्थ को लगातार गर्म और ठंडा किया जाता है क्योंकि यह लूप के चारों ओर बहता है, जिससे गर्मी की वसूली होती है। लूप के माध्यम से द्रव के निरंतर प्रवाह के लिए पंपों को दो हीट एक्सचेंजर्स के बीच चलने की आवश्यकता होती है। यद्यपि यह एक अतिरिक्त ऊर्जा मांग है, लेकिन तरल पदार्थ प्रसारित करने के लिए पंपों का उपयोग हवा प्रसारित करने वाले पंखों की तुलना में कम ऊर्जा खपत वाला होता है।

चरण परिवर्तन सामग्री
चरण-परिवर्तन सामग्री, या पीसीएम, एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग मानक निर्माण सामग्री की तुलना में उच्च भंडारण क्षमता पर भवन संरचना के भीतर समझदार और गुप्त गर्मी को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है। गर्मी को संग्रहित करने और पारंपरिक पीक समय से ऑफ-पीक समय तक हीटिंग और कूलिंग मांगों को स्थानांतरित करने की उनकी क्षमता के कारण पीसीएम का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है।

गर्मी भंडारण के लिए किसी इमारत के थर्मल द्रव्यमान की अवधारणा, कि इमारत की भौतिक संरचना हवा को ठंडा करने में मदद करने के लिए गर्मी को अवशोषित करती है, लंबे समय से समझी और जांच की गई है। पारंपरिक निर्माण सामग्री की तुलना में पीसीएम के एक अध्ययन से पता चला है कि पीसीएम की थर्मल भंडारण क्षमता समान तापमान सीमा पर मानक निर्माण सामग्री की तुलना में बारह गुना अधिक है। पीसीएम में दबाव में गिरावट की जांच नहीं की गई है ताकि सामग्री के वायु धाराओं पर पड़ने वाले प्रभाव पर टिप्पणी की जा सके। हालाँकि, चूंकि पीसीएम को सीधे भवन संरचना में शामिल किया जा सकता है, यह अन्य हीट एक्सचेंजर प्रौद्योगिकियों की तरह प्रवाह को प्रभावित नहीं करेगा, यह सुझाव दिया जा सकता है कि बिल्डिंग फैब्रिक में पीसीएम को शामिल करने से कोई दबाव हानि नहीं होती है.

रोटरी थर्मल व्हील
ओ'कॉनर एट अल. एक रोटरी थर्मल व्हील का किसी भवन में आपूर्ति वायु प्रवाह दरों पर पड़ने वाले प्रभाव का अध्ययन किया गया। वाणिज्यिक पवन टॉवर प्रणाली में शामिल होने पर वायु प्रवाह दर पर रोटरी थर्मल व्हील के प्रभावों का अनुकरण करने के लिए एक कम्प्यूटेशनल मॉडल बनाया गया था। सिमुलेशन को एक बंद-लूप सबसोनिक पवन सुरंग में स्केल मॉडल प्रयोग के साथ मान्य किया गया था। प्रवाह दर का विश्लेषण करने के लिए दोनों परीक्षणों से प्राप्त आंकड़ों की तुलना की गई। यद्यपि पवन टावर की तुलना में प्रवाह दर कम हो गई थी जिसमें रोटरी थर्मल व्हील शामिल नहीं था, स्कूल या कार्यालय भवन में रहने वालों के लिए दिशानिर्देश वेंटिलेशन दर 3 मीटर/सेकेंड की बाहरी हवा की गति से ऊपर पूरी की गई थी, जो कि कम है यूके की औसत हवा की गति (4-5 मीटर/सेकेंड)।

इस अध्ययन में कोई पूर्ण पैमाने पर प्रयोगात्मक या क्षेत्र परीक्षण डेटा पूरा नहीं किया गया था, इसलिए यह निर्णायक रूप से साबित नहीं किया जा सकता है कि रोटरी थर्मल व्हील वाणिज्यिक पवन टॉवर प्रणाली में एकीकरण के लिए संभव हैं। हालाँकि, रोटरी थर्मल व्हील की शुरुआत के बाद इमारत के भीतर वायु प्रवाह दर में कमी के बावजूद, कमी इतनी बड़ी नहीं थी कि वेंटिलेशन दिशानिर्देश दरों को पूरा होने से रोका जा सके। प्राकृतिक वेंटिलेशन में रोटरी थर्मल व्हील्स की उपयुक्तता निर्धारित करने के लिए अभी तक पर्याप्त शोध नहीं किया गया है, वेंटिलेशन आपूर्ति दरों को पूरा किया जा सकता है लेकिन रोटरी थर्मल व्हील की थर्मल क्षमताओं की अभी तक जांच नहीं की गई है। सिस्टम की समझ बढ़ाने के लिए आगे काम करना फायदेमंद होगा।

फिक्स्ड प्लेट हीट एक्सचेंजर्स
मर्डियाना एट अल. एक वाणिज्यिक पवन टॉवर में एक निश्चित प्लेट हीट एक्सचेंजर को एकीकृत किया गया, जिससे शून्य ऊर्जा वेंटिलेशन के साधन के रूप में इस प्रकार की प्रणाली के फायदों पर प्रकाश डाला गया जिसे आसानी से संशोधित किया जा सकता है। संयुक्त प्रणाली के प्रभावों और दक्षता को निर्धारित करने के लिए पूर्ण पैमाने पर प्रयोगशाला परीक्षण किया गया। एक पवन टॉवर को एक निश्चित प्लेट हीट एक्सचेंजर के साथ एकीकृत किया गया था और एक सीलबंद परीक्षण कक्ष में केंद्रीय रूप से स्थापित किया गया था।

इस अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि पवन टॉवर निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम और एक निश्चित प्लेट हीट रिकवरी डिवाइस का संयोजन निकास हवा से अपशिष्ट गर्मी को पुनर्प्राप्त करने और शून्य ऊर्जा मांग के साथ आने वाली गर्म हवा को ठंडा करने के लिए एक प्रभावी संयुक्त तकनीक प्रदान कर सकता है। यद्यपि परीक्षण कक्ष के भीतर वेंटिलेशन दरों के लिए कोई मात्रात्मक डेटा प्रदान नहीं किया गया था, यह माना जा सकता है कि हीट एक्सचेंजर में उच्च दबाव के नुकसान के कारण ये पवन टॉवर के मानक संचालन से काफी कम हो गए थे। सिस्टम की वायु प्रवाह विशेषताओं को समझने के लिए इस संयुक्त तकनीक की आगे की जांच आवश्यक है।

हीट पाइप
हीट पाइप सिस्टम के कम दबाव के नुकसान के कारण, अन्य हीट रिकवरी सिस्टम की तुलना में निष्क्रिय वेंटिलेशन में इस तकनीक के एकीकरण पर अधिक शोध किया गया है। इस ताप पुनर्प्राप्ति तकनीक को एकीकृत करने के लिए वाणिज्यिक पवन टावरों को फिर से निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम के रूप में उपयोग किया गया था। यह इस सुझाव को और मजबूत करता है कि वाणिज्यिक पवन टॉवर यांत्रिक वेंटिलेशन के लिए एक सार्थक विकल्प प्रदान करते हैं, जो एक ही समय में हवा की आपूर्ति और निकास करने में सक्षम हैं।

रन-अराउंड सिस्टम
फ़्लैगा-मैरियनज़िक एट अल के अनुसार। स्वीडन में एक अध्ययन किया गया जिसमें एक निष्क्रिय वेंटिलेशन प्रणाली की जांच की गई जिसमें आने वाली हवा को गर्म करने के लिए ताप स्रोत के रूप में ग्राउंड सोर्स हीट पंप का उपयोग करके एक रन-अराउंड सिस्टम को एकीकृत किया गया। प्रायोगिक माप और मौसम डेटा अध्ययन में प्रयुक्त निष्क्रिय घर से लिया गया था। निष्क्रिय घर का एक सीएफडी मॉडल इनपुट डेटा के रूप में उपयोग किए गए सेंसर और मौसम स्टेशन से लिए गए माप के साथ बनाया गया था। मॉडल को रन-अराउंड सिस्टम की प्रभावशीलता और ग्राउंड सोर्स हीट पंप की क्षमताओं की गणना करने के लिए चलाया गया था।

ग्राउंड सोर्स हीट पंप जमीन की सतह से 10-20 मीटर नीचे दबे होने पर लगातार थर्मल ऊर्जा का एक विश्वसनीय स्रोत प्रदान करते हैं। ज़मीन का तापमान सर्दियों में परिवेशी हवा की तुलना में गर्म होता है और गर्मियों में परिवेशी हवा की तुलना में ठंडा होता है, जो गर्मी स्रोत और हीट सिंक दोनों प्रदान करता है। यह पाया गया कि फरवरी में, जो जलवायु का सबसे ठंडा महीना था, ग्राउंड सोर्स हीट पंप घर और रहने वालों की हीटिंग जरूरतों का लगभग 25% पूरा करने में सक्षम था।

चरण परिवर्तन सामग्री
पीसीएम में अनुसंधान की अधिकांश रुचि कंक्रीट और दीवार बोर्ड जैसी पारंपरिक झरझरा निर्माण सामग्री में चरण परिवर्तन सामग्री एकीकरण के अनुप्रयोग में है। कोस्नी एट अल. उन इमारतों के थर्मल प्रदर्शन का विश्लेषण किया गया जिनकी संरचना के भीतर पीसीएम-संवर्धित निर्माण सामग्री है। विश्लेषण से पता चला कि थर्मल प्रदर्शन में सुधार के मामले में पीसीएम को शामिल करना फायदेमंद है।

गर्मी पुनर्प्राप्ति के लिए निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले पीसीएम का एक महत्वपूर्ण दोष विभिन्न एयरस्ट्रीम में तात्कालिक गर्मी हस्तांतरण की कमी है। चरण परिवर्तन सामग्री एक ऊष्मा भंडारण तकनीक है, जिसके तहत ऊष्मा को पीसीएम के भीतर तब तक संग्रहीत किया जाता है जब तक कि हवा का तापमान एक महत्वपूर्ण स्तर तक गिर न जाए, जहां इसे वापस वायु धारा में छोड़ा जा सके। विभिन्न तापमानों की दो वायु धाराओं के बीच पीसीएम के उपयोग पर कोई शोध नहीं किया गया है, जहां निरंतर, तात्कालिक गर्मी हस्तांतरण हो सकता है। इस क्षेत्र की जांच निष्क्रिय वेंटिलेशन हीट रिकवरी अनुसंधान के लिए फायदेमंद होगी।

फायदे और नुकसान
== पर्यावरणीय प्रभाव == ऊर्जा की बचत जीवाश्म ईंधन की खपत और वैश्विक पर्यावरण की सुरक्षा दोनों के लिए प्रमुख मुद्दों में से एक है। ऊर्जा की बढ़ती लागत और ग्लोबल वार्मिंग ने रेखांकित किया कि ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करते हुए ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए बेहतर ऊर्जा प्रणाली विकसित करना आवश्यक है। ऊर्जा की मांग को कम करने के सबसे प्रभावी तरीकों में से एक है ऊर्जा का अधिक कुशलता से उपयोग करना। इसलिए, अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति हाल के वर्षों में लोकप्रिय हो रही है क्योंकि यह ऊर्जा दक्षता में सुधार करती है। कई देशों में लगभग 26% औद्योगिक ऊर्जा अभी भी गर्म गैस या तरल पदार्थ के रूप में बर्बाद हो जाती है। हालाँकि, पिछले दो दशकों के दौरान विभिन्न उद्योगों से अपशिष्ट ताप को पुनर्प्राप्त करने और अपशिष्ट गैसों से ताप को अवशोषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली इकाइयों को अनुकूलित करने पर उल्लेखनीय ध्यान दिया गया है। इस प्रकार, ये प्रयास ग्लोबल वार्मिंग के साथ-साथ ऊर्जा की मांग को भी कम करने में मदद करते हैं।

ग्रीनहाउस गैसें
सीओ2, एन2ओ और सीएच4 सामान्य ग्रीनहाउस गैसें और CO हैं2 जलवायु परिवर्तन में सबसे बड़ा योगदानकर्ता है। इसलिए, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को अक्सर CO के रूप में दर्शाया जाता है2 समतुल्य उत्सर्जन. 2000 और 2005 के बीच कुल वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में 12.7% की वृद्धि हुई। 2005 में, लगभग 8.3 Gt CO2 भवन निर्माण क्षेत्र द्वारा जारी किया गया था। इसके अलावा, अधिकांश विकसित देशों में हर साल 30% से अधिक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लिए इमारतें जिम्मेदार हैं। एक अन्य अध्ययन के अनुसार, यूरोपीय संघ के देशों में इमारतें लगभग 50% CO का कारण बनती हैं2 वायुमंडल में उत्सर्जन. यदि उचित उपाय किए जाएं तो 2030 में अपेक्षित स्तर की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 70% तक कम करना संभव है। ऊर्जा उपयोग की उच्च मांग के कारण ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में वृद्धि ग्लोबल वार्मिंग के रूप में समाप्त हुई। इस संबंध में, वायुमंडल में गैस उत्सर्जन को कम करना आज दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक है जिसका समाधान किया जाना चाहिए। हीट रिकवरी सिस्टम में इमारतों को गर्म करने और ठंडा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा को कम करके ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने में योगदान करने की उल्लेखनीय क्षमता है। स्कॉच व्हिस्की एसोसिएशन ने अन्य प्रक्रिया वाले पानी को गर्म करने के लिए नए वॉश स्टिल से गुप्त गर्मी को पुनर्प्राप्त करने के लिए ग्लेनमोरंगी डिस्टिलरी में एक परियोजना शुरू की है। उन्होंने पाया है कि प्रति वर्ष 175 टन CO2 एक वर्ष से कम की पेबैक अवधि के साथ बचत होगी। एक अन्य रिपोर्ट में, यह रेखांकित किया गया है कि 10 मेगावाट पुनर्प्राप्त गर्मी का उपयोग उत्सर्जन लागत में प्रति वर्ष €350,000 की बचत के लिए किया जा सकता है। 2008 का यूके जलवायु परिवर्तन अधिनियम 1990 के स्तर की तुलना में 2020 तक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में 34% की कमी और 2050 तक 80% की कमी का लक्ष्य रख रहा है। वे इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए गर्मी वसूली प्रौद्योगिकियों की उल्लेखनीय क्षमता और महत्व पर जोर देते हैं।

यह भी देखें

 * एचवीएसी
 * उष्मा का आदान प्रदान करने वाला
 * सौर वायु ताप
 * अक्षय ताप
 * जल ताप पुनर्चक्रण
 * मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण
 * निष्क्रिय शीतलन
 * सौर एयर कंडीशनिंग
 * एयर कंडीशनिंग#स्वास्थ्य प्रभाव|एयर कंडीशनिंग - स्वास्थ्य संबंधी निहितार्थ
 * निष्क्रिय घर - पैसिवहॉस
 * कम ऊर्जा वाला घर
 * कम ऊर्जा वाली इमारत
 * कम ऊर्जा निर्माण तकनीकों की सूची
 * हरा भवन
 * शून्य ऊर्जा निर्माण
 * वहनीयता
 * स्थाई वास्तुकला
 * टिकाउ डिजाइन

बाहरी संबंध

 * AIVC Information Paper VIP6 "Air-to-Air Heat Recovery in Ventilation Systems"
 * Heat recovery in Industry
 * Energy and Heat Recovery Ventilators (ERV/HRV)
 * Write-up of Single Room MHRV (SRMHRV) in UK home
 * Heat Recovery Ventilation system Cost
 * Builder Insight Bulletin - Heat Recovery Ventilation