33233

تحقيق و بررسي حرارتي و به‌سازي سيستم تهويه مطبوع يك ساختمان هوشمند با كمك در نظر گرفتن مواد تغيير فاز دهنده

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك-تبديل انرژي

1401

1403/11/30

محمد حسن شجاعي فرد

ندارم

مهندسي مكانيك

در اين مطالعه، به بررسي عملكرد حرارتي و به‌سازي سيستم تهويه مطبوع يك ساختمان هوشمند با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده در جداره‌هاي ديوار پرداخته شده است. براي اين منظور، از نرم‌افزار AMESim براي مدل‌سازي حرارتي ديناميكي ساختمان و سيستم تهويه مطبوع آن استفاده شده است. همچنين، براي تحليل اقتصادي و زيست‌محيطي سيستم، از معيارهايي مانند نرخ بازده داخلي (IRR)، ارزش فعلي خالص (NPV)، نرخ بازگشت سرمايه ساده (SRR) و چرخه عمر (LCA) استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه استفاده از PCM در ديوارهاي ساختمان هوشمند مي‌تواند منجر به كاهش قابل توجه مصرف انرژي در سيستم تهويه مطبوع شود. به طور خاص، در شهر بندرعباس، مصرف انرژي روزانه تا 37.84 درصد كاهش يافته است، در حالي كه اين كاهش در تهران و تبريز به ترتيب 20.5 و 9.67 درصد بوده است. همچنين، PCM به طور موثري نوسانات دماي داخل ساختمان را كاهش داده و به حفظ دماي مطلوب در طول شبانه روز كمك كرده است. تحليل‌هاي اقتصادي نشان مي‌دهد كه سرمايه‌گذاري در سيستم فتوولتائيك خانگي در هر سه شهر مورد مطالعه، از ديدگاه اقتصادي مقرون به صرفه بوده و بازگشت سرمايه مناسبي را به همراه خواهد داشت. به عنوان مثال، در شهر بندرعباس، نرخ بازده داخلي (IRR) سيستم فتوولتائيك متصل به شبكه به همراه سيستم ذخيره‌سازي باتري، 17.5 درصد بوده است. در مورد PCM، مدت زمان بازگشت سرمايه در شهر بندرعباس 3 سال، در تهران 7 سال و در تبريز 22 سال است. در نهايت، با استفاده از روش ارزيابي چرخه عمر (LCA) و نرم‌افزار GREET، اثرات زيست‌محيطي سيستم‌هاي مختلف تأمين انرژي الكتريكي در ساختمان‌هاي منتخب مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه سيستم PV+HEMS در مقايسه با نيروگاه‌هاي گازي، انتشار آلاينده‌ها را به ميزان قابل توجهي كاهش مي‌دهد. به طور خلاصه، اين پژوهش نشان مي‌دهد كه استفاده از PCM در ساختمان‌هاي هوشمند، علاوه بر كاهش مصرف انرژي و بهبود آسايش حرارتي، از نظر اقتصادي نيز مقرون به صرفه بوده و مي‌تواند به كاهش اثرات زيست‌محيطي منجر شود.

1404/01/20

Thermal analysis and improvement of air conditioning system of a smart building by considering phase change materials

2/18/2026 12:00:00 AM

In this study, the thermal performance and improvement of the air conditioning system of a smart building using phase change materials in the wall panels have been investigated. For this purpose, AMESim software has been used for dynamic thermal modeling of the building and its air conditioning system. Also, for the economic and environmental analysis of the system, criteria such as internal rate of return (IRR), net present value (NPV), simple return rate (SRR) and life cycle assessment (LCA) have been used. The simulation results show that the use of PCM in the walls of a smart building can lead to a significant reduction in energy consumption in the air conditioning system. Specifically, in the city of Bandar Abbas, daily energy consumption has decreased by 37.84%, while this reduction in Tehran and Tabriz has been 20.5 and 9.67%, respectively. Also, PCM has effectively reduced the temperature fluctuations inside the building and helped maintain the desired temperature throughout the day. Economic analyses show that investing in a home photovoltaic system is economically viable in all three cities studied and will provide a good return on investment. For example, in Bandar Abbas, the internal rate of return (IRR) of a grid-connected photovoltaic system with a battery storage system was 17.5%. In the case of PCM, the payback period is 3 years in Bandar Abbas, 7 years in Tehran, and 22 years in Tabriz. Finally, using the Life Cycle Assessment (LCA) method and GREET software, the environmental impacts of different electrical energy supply systems in selected buildings have been examined. The results show that the PV+HEMS system significantly reduces pollutant emissions compared to gas-fired power plants. In summary, this research shows that the use of PCM in smart buildings, in addition to reducing energy consumption and improving thermal comfort, is also economically viable and can lead to reduced environmental impacts.

مواد تغييرفازدهنده , باتري‌ ليتيوم يون , خانه هوشمند , هيبريد انرژي , فتوولتاييك

Phase change materials , lithium-ion batteries , smart home , hybrid energy , photovoltaics

Amir Ansari Laleh

Mohammad hasan shojaeefard