16953

16953

طراحي سيستم تهويه آزاد با تكنولوژي ذخيره‌سازي انرژي حرارتي نهان با مواد تغيير فاز دهنده

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

خرداد 1395

دكتر روح اله احمدي

فناوري هاي نوين

بخش خانگي و تجاري حدود 40 درصد از كل انرژي جهان را مصرف كرده و يك سوم از گازهاي گلخانه‌اي را توليد مي‌كند، كه بخش قابل‌توجهي از اين انرژي، صرف گرمايش، سرمايش و تهويه مطبوع ساختمان مي‌گردد. به‌علاوه افزايش جمعيت و مدرنيزه شدن شهرها، همواره افزايش تقاضاي مصرف انرژي در بخش تهويه مطبوع جهت افزايش فاكتور آسايش ساختمان‌ها را در پي دارد. با توجه به افزايش قيمت سوخت‌هاي فسيلي و همچنين نگراني راجع به اثرات زيست‌محيطي اين سوخت‌ها، استفاده از سيستم‌هاي ذخيره‌ساز انرژي حرارتي به ‌منظور مصرف بهينه‌ي انرژي، امري ضروري است. از مزاياي ذخيره‌سازي انرژي حرارتي نهان، مي‌توان به چگالي ذخيره‌سازي انرژي بالا و تغيير دماي خيلي كم حين ذخيره‌سازي حرارت اشاره نمود. ذخيره‌ي سرماي محيط بيرون در طول شب و آزادسازي اين سرماي ذخيره‌شده در طول روز به درون ساختمان، تحت عنوان تهويه آزاد شناخته مي‌شود. از بزرگ‌ترين مزاياي سيستم تهويه آزاد با واحد ذخيره‌ساز حرارت نهان، كاهش مصرف انرژي الكتريكي و در نتيجه صرفه‌جويي در هزينه‌ها و كاهش توليد دي‌اكسيد كربن است. در اين پروژه محاسبه‌ي بار برودتي يك اتاق از ساختمان در شهر تبريز با استفاده از نرم‌افزار كرير انجام شد. سپس تحليل عددي سيستم تهويه آزاد با ذخيره‌سازي حرارت نهان به كمك پارافين تجاري RT24 در نرم‌افزار فلوئنت انجام شده و تاثير دما و سرعت هواي ورودي به مبدل حرارتي در طول فرايند ذوب و انجماد بررسي شد. نتايج نشان مي‌دهد فرايند شارژ RT24 در طول شب با دماي متوسط °C 19 محيط، به مدت 4 ساعت انجام مي‌شود. سپس در طول ساعات گرم روز (16 الي 19 بعد از ظهر)، سيستم تهويه‌ي رايج اتاق خاموش شده و از پتانسيل تهويه آزاد براي ايجاد سرمايش به مدت 3 ساعت استفاده مي‌شود. ميزان هوادهي سيستم m3/h 420 بوده و به طور متوسط 2/1 كيلووات برودت در هر ساعت به اتاق تزريق مي‌شود. از ديدگاه اقتصادي در يك ماه از تابستان به ميزان 6/9 كيلووات ساعت در مصرف برق يك خانه صرفه‌جويي شده و توليد دي اكسيد كربن به ميزان 91/6 كيلوگرم كاهش مي‌يابد. همچنين مدت زمان بازگشت سرمايه در زمينه‌ي به كارگيري اين سيستم توسط دولت حدود 3 سال مي‌باشد.

1395/12/18

1/1/1900 12:00:00 AM

Buildings are responsible for 40% of world’s total annual energy consumption an​d one-third of greenhouse gas emissions. A significant portion of this energy is used for lighting, heating, cooling, an​d air conditioning purposes in buildings. The usage of air conditioning is increasing rapidly all around the world with the increasing population an​d modernization of the cities. Latent heat thermal energy storage (LHTES) systems have many advantages due to their high-energy storage densities an​d small temperature difference during storage. Free cooling is the process of storing the coolness in the night time an​d releasing this coolness in hot day time. Most considerable advantage of free cooling with Latent heat thermal storage unit is reduction in electricity consumption, which could decrease not only system’s cost but also CO2 emission. In this paper, cooling load of a room in Tabriz was calculated by Career software. Then a numerical analysis of a free cooling system using commercial paraffin RT24 as phase change material was performed an​d effect of inlet air temperature an​d flow rate of storage tank during charging an​d discharging process was investigated. Cold energy storage simulation shows that passing air with temeperature 19°C during night, lead to paraffin be solid in 4 hours. 1.2 kW cold enrgy stored in PCM liberates in the room during 2.5 hours of July afternoon via free cooling system. In regard to economical view using proposed system during summer would reduce electricity consumption an​d CO2 emission about 9.6 kWh an​d 6.91 kg, respectively.