UVC HVAC-behandeling levert een efficiëntieverbetering van 12% op

Het elimineren van opgehoopte opbouw kan resulteren in een toename van de koelcapaciteit tot 30% in vergelijking met een vervuilde en vervuilde batterij

Door Tom Melton

VRIJ VAN VERONTREINIGINGEN:254-nanometer UVC-lampen zorgen ervoor dat de binnenkant en de spoelen van het HVAC-systeem tot 99,999% vrij zijn van opgehoopte verontreinigingen. (Met dank aan Avison Young)

9 december 2023

Desinfectie met ultraviolet licht (UVC) domineerde het IAQ-nieuws de afgelopen twee jaar, omdat het op grote schaal werd gebruikt om het virus dat COVID veroorzaakt effectief te helpen bestrijden-19. Nu de pandemie afneemt, omarmen gebouweigenaren en facility managers opnieuw een van de oorspronkelijke voordelen van de technologie, namelijk het verbeteren van de prestaties en efficiëntie van HVAC-spiralen en apparatuur.

Afgezien van het vermogen van UVC-desinfecterend licht om SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt, te neutraliseren, is het goed gedocumenteerd dat 254-nanometer UVC-lampen de binnenkant van het HVAC-systeem in stand houden en opwarmen tot 99,999% vrij van opgehoopte verontreinigingen. Schonere batterijen beloven een betere efficiëntie door een efficiëntere warmteoverdracht over de batterij te leveren met verminderde statische druk.

GROTERE EFFICIËNTIE:Schonere batterijen beloven een betere efficiëntie door een efficiëntere warmteoverdracht over de batterij te leveren met verminderde statische druk. (Met dank aan Avison Young)

Om dit uitgangspunt te bewijzen, voerde ik mijn eigen efficiëntietests uit op een pand in Atlanta.

Het een jaar durende gecontroleerde onderzoek resulteerde in een jaarlijkse verbetering van de energie-efficiëntie van 12% bij luchtbehandelingsapparaten uitgerust met UVC-lampen. De tests waren bedoeld om de goedkeuring van UVC-retrofitfinanciering voor andere luchtbehandelingsapparatuur in een commerciële hoogbouw met een 14-verdieping te onderzoeken.

STUDIERESULTATEN:Het een jaar durende gecontroleerde onderzoek resulteerde in een jaarlijkse verbetering van de energie-efficiëntie van 12% bij luchtbehandelingsapparaten uitgerust met UVC-lampen. (Met dank aan Avison Young)

Het voorkomen van de opeenhoping van verontreinigingen in HVAC-systemen is al een bewezen feit, en ik wilde bewijzen dat UVC ook resulteert in energie-efficiëntie met een haalbaar rendement op de investering (ROI).

Ik heb twee van de vergelijkbare 80-ton, op zichzelf staande, watergekoelde unitary device (SWUD) luchtbehandelingsapparaten van het gebouw gekozen, vervaardigd door Trane. Ze conditioneren hun eigen, identieke vloeroppervlak van 32,{4}}vierkante meter via kasten met variabel luchtvolume (VAV) en aangedreven inductie-units. De luchtbehandelingsunit op één verdieping werd een testunit en werd achteraf uitgerust met vier 48-inch lange, op een spoel gemonteerde UVC-desinfectiesystemen, vervaardigd door Fresh-Aire UV. Fabrieksingenieurs hebben het Fresh-Aire UV 'CORE'-systeem gespecificeerd voor de juiste maatvoering en dosering met behulp van de eigen BlueCalc UV-specificatiesoftware. Andere technische assistentie werd verleend door Engineered Technical Services Inc., aannemer van EC Electric en energiediensten. De luchtbehandelingsunit op de andere verdieping diende als controlegroep voor de test.

De testunit was uitgerust met UVC-systemen gemonteerd in het plenum boven de spoel. Elke luchtbehandelingsunit werd gemonitord met kilowattmeters.

Hoewel de bevindingen gebaseerd zijn op praktijkapparatuur, hebben laboratoriumstudies vergelijkbare resultaten bewezen. Een dunne film van opgehoopte aanslag fungeert bijvoorbeeld als isolatie op de spoelen van HVAC-systemen en vermindert de energie-efficiëntie van de warmteoverdracht. Studies hebben ook aangetoond dat slechts een .{2}}inch dikke laag van langdurig opgehoopt materiaal op de batterijen een negatieve invloed kan hebben op de warmteoverdracht en de vrije ruimte kan verkleinen, waardoor de luchtsnelheid tot 9% toeneemt. Het resultaat is een hogere statische druk over de spoel, waardoor meer ventilatorenergie nodig is. Het elimineren van opgehoopte opbouw kan resulteren in een toename van de koelcapaciteit tot 30% in vergelijking met een vervuilde en vervuilde batterij. Bovendien kunnen ophopingen ook adhesief extra vuil aantrekken dat zich normaal gesproken niet zou ophopen op een schone spoel.

De energiebesparing van 12% komt neer op:

De UVC-luchtbehandelingsunit verbruikte 56,169- kWh tijdens de test die een jaar duurde, wat 12% minder kWh was dan de controle-luchtbehandelingsunit;

Kosten voor elektriciteit van .12-cent per kW x 56.169 kWh=$6.740 per jaar;

$6.740 ÷ 12%=$808 per jaar per luchtbehandelingsunit; En

Een bijkomend voordeel is minder schoonmaakarbeid en chemicaliën, met een geschatte besparing van $1.408 per jaar per luchtbehandelingsunit, gebaseerd op nationale gemiddelden.

Hoewel beide units identiek waren, was de 20-jaar oude ventilatormotor van de testunit origineel en was de ventilatormotor van de besturingsunit onlangs vervangen door een nieuwer, door technologie aangedreven efficiëntiemodel.

De testresultaten hadden misschien iets indrukwekkender kunnen zijn, omdat ik met een zeer conservatieve schatting rekening heb gehouden met deze variantie. Het verschil is merkbaar in een maandelijkse vergelijking van het kWh-verbruik van beide luchtbehandelingsapparaten, omdat beide werden gereinigd voordat met het onderzoek werd begonnen. De nieuwere technologie van de besturingseenheid bleek efficiënter in de eerste drie maanden van vergelijking na reiniging. Ik theoretiseerde dat onderhoudstrends in de richting van minder zure, meer milieuvriendelijke spoelreinigers de spoelen niet volledig reinigen en helderder maken. Als gevolg hiervan boekte de testunit pas tijdens de laatste negen maanden van de test efficiëntiewinst ten opzichte van de controle-unit, omdat de UVC-lampen de resterende opgehoopte aanslag na de eerste reiniging oplosten.

Niet inbegrepen in de terugverdienvoordelen zijn de verminderde onderhoudswerkzaamheden/chemicaliën voor het reinigen van een batterij, afvoerbak en condensaatleiding van ongeveer $ 1.408 per jaar per luchtbehandelingsunit.

"De afgelopen jaren hebben UVC-fabrikanten een groter IAQ-bewustzijn gezien, en we vinden het belangrijk om opnieuw naar de IAQ-fundamenten te kijken en hoe vervuiling de efficiëntie van apparatuur kan beïnvloeden", zegt Aaron Engel, vice-president, business development, Fresh-Aire UV. "Het behandelen van de lucht maar het niet schoonhouden van HVAC-apparatuur zal uiteindelijk opnieuw besmetting in het huis of gebouw introduceren. UVC-desinfectie is onderdeel van een gelaagde strategie voor het beschermen van de apparatuur, het maximaliseren van de HVAC-prestaties en efficiëntie en tegelijkertijd het verbeteren van de binnenluchtkwaliteit van de bewoners."

Ik gebruikte een UVC-lichtsysteem in mijn residentiële HVAC-splitsysteem van 3 1/2-ton, wat mij inspireerde om het commerciële gebouw te testen op mogelijke efficiëntievoordelen. Twee jaar geleden lekte de luchtbevochtiger van mijn thuissysteem. Tijdens het opruimen merkte ik dat de 20-jaar oude spoel en interne componenten, inclusief de isolatie, onberispelijk waren dankzij een UVC-lamp die hij had geïnstalleerd. De zomervochtigheid in de zuidelijke staten kan binnen twaalf jaar tot corrosie en uiteindelijk voortijdig falen leiden, maar het systeem functioneerde nog steeds ruim twintig jaar.

Ik heb een aantal wooneenheden gezien waar de verdamperspiraal na slechts een paar jaar erg vervuild is door verontreinigingen. Toen tijdens de COVID-19-pandemie andere onbewezen desinfectietechnologieën opkwamen, bleef ik een voorstander van UVC, waarvan door onderzoeken al was bewezen dat het effectief is voor het neutraliseren van SARS-CoV-1, griep en andere virussen. UVC wordt ook aanbevolen door ASHRAE en de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention (CDC) voor het neutraliseren van micro-organismen.

Nu ik een onderzoek heb gedaan dat de energie-efficiëntie aantoont, hoop ik in de toekomst andere luchtbehandelingsapparaten uit te rusten met UVC om de efficiëntie te verbeteren.