28595

طراحي و تحليل عددي-تجربي سامانه كف گرمايي به همراه ذخيره سازي گرماي نهان در مواد تغيير فاز دهنده حاوي نانو ذرات با تغذيه انرژي الكتريكي پنل¬هاي خورشيدي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي و محيط زيست

1399

1402/04/25

دكتر روح الله احمدي

دكتر مهدي ملكي

فناوري هاي نوين

با افزايش جمعيت و رشد اقتصاد و تكنولوژي نياز به انرژي همواره در حال رشد است. بخش بزرگي از اين انرژي از طريق منابع تجديدناپذير و فسيلي توليد شده كه منابع محدود دارند و باعث ايجاد بحران‌هاي محيط زيستي خواهند شد. با شروع فصل زمستان و نياز به گرمايش در ساعات شب بخش انرژي با چالش مواجه مي‌شود. راه حل مطمئن عبور از اين مشكل استفاده از منابع تجديدپذير انرژي و ذخيره سازي آن‌ها است. يكي از مطلوب‌ترين و در دسترس‌ترين منابع تجديدپذير انرژي، انرژي خورشيدي مي‌باشد. براي حل مشكل نبود انرژي خورشيدي در تمام ساعات روز بايد از ذخيره سازي انرژي استفاده كرد. يك روش مطلوب براي ذخيره سازي انرژي به صورت حرارت استفاده از مواد تغيير فاز دهنده مي‌باشد. در اين پژوهش به منظور بررسي تاثير استفاده از مواد تغيير فاز دهنده براي ذخيره سازي حرارت دو اتاقك كاملا مشابه با سيستم گرمايش از كف طراحي شدند. به منظور تامين انرژي مورد نياز براي راه اندازي اين هيترهاي تعبيه شده در هر اتاقك يك سيستم منفصل از شبكه خورشيدي فتوولتاييك طراحي شد. نتايج طراحي‌ها نشان دادند كه ميزان انرژي مورد نياز براي گرمايش اين دو اتاقك در طول فصل زمستان حدود 40 kWh مي‌باشد و سيستم فتوولتاييك طراحي شده مي‌تواند تا حدود 37 kWh انرژي را در طول زمستان در اختيار اتاقك‌ها قرار دهد. به منظور بررسي تاثير حضور مواد تغيير فاز دهنده چهار آزمايش با استفاده از پارافين به عنوان يك ماده تغيير فاز دهنده مطلوب طراحي شد كه نتايج نشان دادند كه با استفاده از پارافين در سيستم‌هاي گرمايش از كف خانگي براي ذخيره سازي حرارت مي‌توان تا حدود 15 برابر مدت زمان بيشتري نسبت به سيستم‌هاي رايج گرمايش دماي اتاق را در شرايط مطلوب نگه داشت. در مرحله بعدي آزمايش براي بهبود هدايت حرارتي پايين پارافين به آن نانو ذرات مس اكسيد با درصد وزني 1 افزوده شد. چهار آزمايش ديگر براي مقايسه پارافين و نانوپارافين مس اكسيد طراحي شدند كه نتايج نشان دادند مدت زمان لازم براي ذوب نانوپارافين نسبت به پارافين 32 درصد كاهش داشت و همچنين اتاقك داراي نانوپارافين بسيار سريع‌تر به شرايط مطلوب دمايي مي‌رسد.

1402/05/23

Numerical and experimental design and analysis of a PV-powered underfloor heating system equiped with latent thermal energy in NPCM

7/15/2024 12:00:00 AM

With the increase in population and the growth of economy and technology, the need for energy is always growing. A large part of this energy is produced through non-renewable and fossil resources, which have limited resources and will cause environmental crises. With the beginning of the winter season and the need for heating at night, the energy sector faces a challenge. The certain solution to overcome this problem is the use of renewable energy sources and storing them. One of the most desirable and available renewable energy sources is solar energy. To solve the problem of lack of solar energy at all hours of the day, energy storage should be used. A proper way to store energy in the form of heat is to use phase change materials. In this research, in order to investigate the effect of using phase change materials for heat storage, two identical small rooms with the underfloor heating system were designed. In order to supply the energy needed to run the heaters installed in each room, a photovoltaic solar off-grid system was designed. The results of the designs showed that the amount of energy required for heating these two rooms during the winter is about 40kWh and the designed photovoltaic system can provide up to 37kWh of energy to the rooms during the winter. In order to investigate the effect of the presence of phase change materials, four experiments were designed using paraffin as a desirable phase change material, and the results showed that by using paraffin in home underfloor heating systems for heat storage, the temperature of the room was kept in optimal conditions up to 15 times longer than the common heating systems. In the next stage of the experiment, to improve the low thermal conductivity of paraffin, copper oxide nanoparticles were added with the weight fraction of 1 %. Four other experiments were designed to compare paraffin and copper oxide nanoparaffin, and the results showed that the time needed to melt nanoparaffin was reduced by 32% compared to paraffin, and also the room with nanoparaffin reached the optimal temperature conditions abut 40% sooner.

انرژي‌هاي تجديد پذير , ذخيره سازي حرارت , مواد تغيير فاز دهنده , مواد تغيير فاز دهنده نانو , گرمايش از كف

Renewable energies , heat storage , phase change materials , nano phase change materials , underfloor heating

Seyyed Mohammad Kermani

Dr Rohollah Ahmadi