Air Quality and Energy Implications of Filtration System and Operation Strategies in Residential Buildings
Notice bibliographique
Résumé
Central forced-air HVAC systems with filters are commonly used in North American homes to reduce particle concentrations and occupant exposure. The filtration performance of these systems is strongly influenced by many system-, filter-, and building-specific parameters including system runtime, cycle on-time, recirculation rate, in-situ filter efficiency, and building air change rate. These parameters vary considerably across homes, and in the same home over time. Thus, characterization of these parameters is essential for filtration system performance evaluation. The goal of this dissertation is to improve the performance of residential filtration systems by advancing the understanding of their influencing parameters. This work first assesses the runtimes in both heating- and cooling-dominated climates. The results show that there were large variations in runtimes and the mean daily runtime was less than 20% in the studied homes. Secondly, this work evaluates the in-situ efficiency of four types of filters in 21 residences in Toronto, Ontario. The results show that the variations for the same type of filters across homes were greater than the differences between filter types. Comparisons between in-situ and lab-tested filter performance further confirm that the lab-tested results of a filter may not well represent its in-situ performance – they generally overestimate the efficiency and underestimate the pressure drops. Lastly, this work examines the range of effectiveness of the HVAC filtration systems with varying influencing parameters through a time-varying mass balance model. The results show that in addition to runtimes, when and how long (i.e., cycle on-time) the system operates also influences its performance. Based on this finding, four filtration operation strategies (concentration, source, pulsed, and concentration pulsed) are evaluated, and the results show that operating the system during periods with high indoor concentrations could achieve a comparable level of effectiveness as continuous operation but at runtimes as low as 80%. This strategy provides opportunities to reduce indoor particle concentration while conserving fan energy use. Overall, this dissertation provides a framework with tools and models to characterize the influencing parameters of residential filtration, evaluate filtration performance, and provide guidance on operation strategies for performance improvement.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».