हीट रिकवरी वेंटिलेशन

हीट रिकवरी वेंटिलेशन (एचआरवी), जिसे मैकेनिकल वेंटिलेशन हीट रिकवरी (एमवीएचआर) के रूप में भी जाना जाता है, यह ऊर्जा पुनःप्राप्ति वेंटिलेशन (वास्तुकला) प्रणाली है जो विभिन्न तापमानों पर दो वायु स्रोतों के मध्य संचालित होती है। यह ऐसी विधि है जिसका उपयोग भवनों 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 प्रस्तुत 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। भवनों में विशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति प्रणाली में मुख्य इकाई, ताजी और निकास हवा के लिए चैनल और ब्लोअर पंखे सम्मिलित होते हैं। भवन की निकास हवा का उपयोग गर्मी स्रोत या हीट सिंक के रूप में किया जाता है, जो जलवायु परिस्थितियों, वर्ष के समय और भवन की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। हीट रिकवरी सिस्टम सामान्यतःनिकास हवा में लगभग 60-95% गर्मी को पुनर्प्राप्त करते हैं और भवनों के कुशल ऊर्जा उपयोग में अधिक सुधार करते हैं।

कार्य सिद्धांत
हीट रिकवरी सिस्टम को निश्चित तापमान बनाए रखने के लिए कब्जे वाले स्थान पर वातानुकूलित हवा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हीट रिकवरी सिस्टम भवन को हवादार रखने में सहायता करता है और इसके साथ ही अंदर के वातावरण से निकलने वाली गर्मी को भी ठीक करता है। हीट रिकवरी सिस्टम का उद्देश्य थर्मल ऊर्जा को तरल पदार्थ से दूसरे तरल पदार्थ में, 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 मध्य कोई सीधा संपर्क नहीं होता है। कुछ हीट रिकवरी प्रणालियों में, तरल पदार्थों के मध्य 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 यांत्रिक साधन हैं। घूमता हुआ झरझरा धातु का पहिया बारी-बारी से प्रत्येक तरल पदार्थ से गुजरते हुए तापीय ऊर्जा को वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित करता है। सिस्टम थर्मल स्टोरेज मास के रूप में काम करके संचालित होता है जिससे हवा से गर्मी अस्थायी रूप से व्हील मैट्रिक्स के अंदर संग्रहीत होती है जब तक कि इसे ठंडी हवा की धारा में स्थानांतरित नहीं किया जाता है।

दो प्रकार के रोटरी थर्मल व्हील हीट व्हील और एन्थैल्पी ( अवशोषक ) व्हील उपस्थित हैं। यद्यपि ऊष्मा और एन्थैल्पी पहियों के मध्य ज्यामितीय समानता है, फिर भी ऐसे अंतर हैं जो प्रत्येक डिज़ाइन के संचालन को प्रभावित करते हैं। यह शुष्क पहिए का उपयोग करने वाली प्रणाली में, उच्चतम सापेक्ष आर्द्रता वाली वायु धारा में नमी पहिये के माध्यम से बहने के पश्चात् 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 ऊर्जा-गहन प्रक्रिया होती है |

फिक्स्ड प्लेट हीट एक्सचेंजर्स
फिक्स्ड प्लेट हीट एक्सचेंजर्स हीट एक्सचेंजर्स का सबसे अधिक प्रयोग किया जाने वाला प्रकार है और इसे 40 वर्षों से विकसित किया गया है। इसमें पतली धातु की प्लेटों को प्लेटों के मध्य छोटी सी दूरी के साथ रखा जाता है। दो भिन्न-भिन्न वायु धाराएँ एक-दूसरे के समीप होते हुए, इन स्थानों से होकर गुजरती हैं। ऊष्मा का स्थानांतरण तब होता है जब तापमान प्लेट के माध्यम से वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित होता है। 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 हीट रिकवरी डिवाइस है जो गर्मी को वायु धारा से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए बहु-चरण प्रक्रिया का उपयोग करता है। गर्मी को वाष्पीकरणकर्ता और कंडेनसर का उपयोग करके दुष्ट, सीलबंद पाइप के अंदर स्थानांतरित किया जाता है जिसमें तरल पदार्थ होता है जो गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए निरंतर चरण परिवर्तन से गुजरता है। पाइपों के अंदर का तरल पदार्थ वाष्पीकरणकर्ता अनुभाग में तरल से गैस में परिवर्तित हो जाता है, जो गर्म हवा की धारा से तापीय ऊर्जा को अवशोषित करता है। गैस कंडेनसर अनुभाग में तरल पदार्थ में वापस संघनित हो जाती है जहां तापीय ऊर्जा ठंडी हवा की धारा में विस्तारित हो जाती है जिससे तापमान बढ़ जाता है। द्रव/गैस को ताप पाइप के तरफ से दूसरे तक दबाव, विक बल या गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से ले जाया जाता है, जो ताप पाइप की व्यवस्था पर निर्भर करता है।

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

चरण परिवर्तन सामग्री
चरण-परिवर्तन सामग्री, या पीसीएम, ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग मानक निर्माण सामग्री की तुलना में उच्च संग्रहण क्षमता पर भवन संरचना के अंदर 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 आवश्यकताओं को स्थानांतरित करने की उनकी क्षमता के कारण पीसीएम का बड़े मापदंड पर अध्ययन किया गया है।

गर्मी संग्रहण के लिए किसी भवन के थर्मल द्रव्यमान की अवधारणा, किसी भवन की भौतिक संरचना हवा को ठंडा करने में सहायता करने के लिए गर्मी को अवशोषित करती है,यह लंबे समय से समझी और इसकी जांच की गई है। पारंपरिक निर्माण सामग्री की तुलना में पीसीएम के अध्ययन से पता चला है कि पीसीएम की थर्मल संग्रहण क्षमता समान तापमान सीमा पर मानक निर्माण सामग्री की तुलना में बारह गुना अधिक होती है। पीसीएम के दबाव में गिरावट की जांच नहीं की गई है जिससे सामग्री के वायु धाराओं पर पड़ने वाले प्रभाव पर टिप्पणी की जा सके। चूंकि,इससे पीसीएम को सीधे भवन संरचना में सम्मिलित किया जा सकता है, यह अन्य हीट एक्सचेंजर प्रौद्योगिकियों के समान प्रवाह को प्रभावित नहीं करता हैं, यह सुझाव दिया जा सकता है कि बिल्डिंग फैब्रिक में पीसीएम को सम्मिलित करने से कोई दबाव हानि नहीं होती है |

रोटरी थर्मल व्हील
ओ'कॉनर एट अल. रोटरी थर्मल व्हील का किसी भवन में आपूर्ति वायु प्रवाह दरों पर पड़ने वाले प्रभाव का अध्ययन किया गया था। वाणिज्यिक पवन टॉवर प्रणाली में सम्मिलित होने पर वायु प्रवाह दर पर रोटरी थर्मल व्हील के प्रभावों का अनुकरण करने के लिए कम्प्यूटेशनल मॉडल बनाया गया था। सिमुलेशन को बंद-लूप सबसोनिक पवन सुरंग में स्केल मॉडल प्रयोग के साथ मान्य किया गया था। इसमें प्रवाह दर का विश्लेषण करने के लिए दोनों परीक्षणों से प्राप्त आंकड़ों की तुलना की गई थी। यद्यपि पवन टावर की तुलना में प्रवाह दर कम हो गई थी जिसमें रोटरी थर्मल व्हील सम्मिलित 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) हैं।

इस अध्ययन में कोई पूर्ण मापदंड पर प्रयोगात्मक या क्षेत्र परीक्षण डेटा पूर्ण नहीं किया गया था, इसलिए यह निर्णायक रूप से प्रमाणित नहीं किया जा सकता है कि रोटरी थर्मल व्हील वाणिज्यिक पवन टॉवर प्रणाली में एकीकरण के लिए संभव हैं। चूँकि, रोटरी थर्मल व्हील के प्रारंभ के पश्चात् भवन के अंदर वायु प्रवाह दर में कमी के अतिरिक्त, कमी इतनी बड़ी नहीं थी कि वेंटिलेशन दिशानिर्देश दरों को पूर्ण 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 पूर्ण किया जा सकता है किन्तु रोटरी थर्मल व्हील की थर्मल क्षमताओं की अभी तक जांच नहीं की गई है। सिस्टम की समझ बढ़ाने के लिए आगे काम करना लाभदायक होता हैं।

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

इस अध्ययन के परिणाम बताते हैं कि पवन टॉवर निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम और निश्चित प्लेट हीट रिकवरी डिवाइस का संयोजन निकास हवा से अपशिष्ट गर्मी को पुनर्प्राप्त करने और शून्य ऊर्जा आवश्यकता के साथ आने वाली गर्म हवा को ठंडा करने के लिए प्रभावी संयुक्त तकनीक प्रदान कर सकता है। यद्यपि परीक्षण कक्ष के अंदर वेंटिलेशन दरों के लिए कोई मात्रात्मक डेटा प्रदान नहीं किया गया था, यह माना जा सकता है कि हीट एक्सचेंजर में उच्च दबाव की हानि के कारण यह पवन टॉवर के मानक संचालन से अधिक 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 की हानि 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 शक्तिशाली करता है कि वाणिज्यिक पवन टॉवर यांत्रिक वेंटिलेशन के लिए सार्थक विकल्प प्रदान करते हैं, जो ऐसे समय में हवा की आपूर्ति और निकास करने में सक्षम होते हैं।

रन-अराउंड सिस्टम
फ़्लैगा-मैरियनज़िक एट अल के अनुसार इसका स्वीडन में अध्ययन किया गया जिसमें निष्क्रिय वेंटिलेशन प्रणाली की जांच की गई हैं जिसमें आने वाली हवा को गर्म करने के लिए ताप स्रोत के रूप में ग्राउंड सोर्स हीट पंप का उपयोग करके रन-अराउंड सिस्टम को एकीकृत किया गया था। यह प्रायोगिक माप और मौसम डेटा अध्ययन में प्रयुक्त निष्क्रिय भवन से लिया गया था। निष्क्रिय भवन का 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 भूमि की सतह से 10-20 मीटर नीचे दबे होने पर निरंतर थर्मल ऊर्जा का विश्वसनीय स्रोत प्रदान करते हैं। भूमि 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, वह ग्राउंड सोर्स हीट पंप भवन और उसमे रहने वालों की हीटिंग आवश्यकताओं का लगभग 25% पूर्ण करने में सक्षम था।

चरण परिवर्तन सामग्री
पीसीएम में अनुसंधान की अधिकांश रुचि कंक्रीट और दीवार बोर्ड जैसी पारंपरिक छिद्रयुक्त निर्माण सामग्री में चरण परिवर्तन सामग्री एकीकरण के अनुप्रयोग में होती है। कोस्नी एट अल. में उन भवनों के थर्मल प्रदर्शन का विश्लेषण किया गया जिनकी संरचना के अंदर पीसीएम-संवर्धित निर्माण सामग्री है। विश्लेषण से पता चला कि थर्मल प्रदर्शन में सुधार की स्तिथियों में पीसीएम को सम्मिलित करना लाभदायक है।

गर्मी पुनर्प्राप्ति के लिए निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले पीसीएम का महत्वपूर्ण दोष विभिन्न एयरस्ट्रीम में तात्कालिक गर्मी हस्तांतरण की कमी है। चरण परिवर्तन सामग्री ऊष्मा संग्रहण तकनीक है, जिसके अनुसार ऊष्मा को पीसीएम के अंदर तब तक संग्रहीत किया जाता है जब तक कि हवा का तापमान महत्वपूर्ण स्तर तक गिर न जाए, जिससे इसे वापस वायु धारा में छोड़ा जा सकता हैं। विभिन्न तापमानों की दो वायु धाराओं के मध्य 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 लाभदायक होती हैं।

लाभ और हानि
== पर्यावरणीय प्रभाव == एनर्जी सेविंग जीवाश्म ईंधन की निवेश और वैश्विक पर्यावरण की सुरक्षा दोनों के लिए प्रमुख विवादों में से है। ऊर्जा का बढ़ता निवेश और ग्लोबल वार्मिंग ने रेखांकित किया कि ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करते हुए ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए उत्तम ऊर्जा प्रणाली विकसित करना आवश्यक है। ऊर्जा की आवश्यकता को कम करने के सबसे प्रभावी विधियों में से है | इसमें ऊर्जा का अधिक कुशलता से उपयोग करना होता हैं। इसलिए, अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति वर्तमान के वर्षों में लोकप्रिय हो रही है क्योंकि यह ऊर्जा दक्षता में सुधार करती है। अनेक देशों में लगभग 26% औद्योगिक ऊर्जा अभी भी गर्म गैस या तरल पदार्थ के रूप में व्यर्थ हो जाती है। चूँकि, पिछले दो दशकों के समय में 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, यह प्रयास ग्लोबल वार्मिंग के साथ-साथ ऊर्जा की आवश्यकता को भी कम करने में सहायता करते हैं।

ग्रीनहाउस गैसें
CO2, N2O और CH4 सामान्य ग्रीनहाउस गैसों हैं और CO2 जलवायु परिवर्तन में सबसे बड़ा योगदानकर्ता है। इसलिए, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को प्रायः CO2 समकक्ष उत्सर्जन के रूप में दर्शाया जाता है। 2000 और 2005 के मध्य कुल वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में 12.7% की वृद्धि हुई हैं। 2005 में, भवन निर्माण क्षेत्र द्वारा लगभग 8.3 Gt CO2 प्रस्तुत किया गया था। इसके अतिरिक्त, अधिकांश विकसित देशों में प्रत्येक वर्ष 30% से अधिक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लिए भवनों के लिए उत्तरदायी होते हैं। अन्य अध्ययन के अनुसार, यूरोपीय संघ के देशों की भवनों वातावरण में लगभग 50% CO2 उत्सर्जन का कारण बनती हैं। यदि उचित उपाय किए जाएं तब 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 थी। इस संबंध में, वायुमंडल में गैस उत्सर्जन को कम करना आज विश्व की सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से है जिसका समाधान किया जाना चाहिए। हीट रिकवरी सिस्टम में भवनों 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 परियोजना प्रारंभ की है। उन्होंने पाया है कि इस वर्ष से कम की भुगतान अवधि के साथ प्रति वर्ष 175 टन CO2 की बचत होती हैं। अन्य रिपोर्ट में, यह रेखांकित किया गया है कि 10 मेगावाट पुनर्प्राप्त गर्मी का उपयोग उत्सर्जन निवेश 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। वह इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए गर्मी प्राप्ति 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 या स्वास्थ्य प्रभाव|एयर कंडीशनिंग - स्वास्थ्य संबंधी निहितार्थ
 * निष्क्रिय भवन - पैसिवहॉस
 * कम ऊर्जा वाला घर
 * कम ऊर्जा वाला भवन
 * कम ऊर्जा निर्माण तकनीकों की सूची
 * ग्रीन भवन
 * शून्य ऊर्जा निर्माण
 * वहनीयता
 * स्थाई वास्तुकला
 * सस्टेनेबल 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