• شماره ركورد
    34437
  • پديد آورنده

    اميرمحمد شيرازي زاده

  • عنوان
    بررسي اگزرژي – اقتصادي سامانه خورشيدي متمركز و غير متمركز جهت تامين انرژي ساختمان مسكوني انرژي صفر با در نظر گرفتن ذخيره ساز انرژي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي سيستم‌هاي انرژي- انرژي و محيط ‌زيست
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/30
  • استاد راهنما
    روح اله احمدي
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    دانشكده فناوري‌هاي نوين
  • چكيده
    در اين پژوهش، يك چارچوب تحليلي يكپارچه براي ارزيابي هم‌زمان انرژي، اگزرژي و اگزرژي- اقتصادي سامانه‌هاي خورشيدي متمركز و غيرمتمركز در تأمين بارهاي يك ساختمان مسكوني انرژي‌صفر واقع در شهر تهران ارائه شده است. ابتدا ساختمان در نرم‌افزار Revit مدل‌سازي و پروفيل‌هاي ساعتي بار گرمايش، سرمايش و برق استخراج گرديد. سپس سه زيرسامانه توليد/ذخيره انرژي شامل آرايه فتوولتائيك- باتري، آب‌گرم‌كن خورشيدي همراه با ذخيره‌ساز تغيير فاز (PCM) و چيلر جذبي خورشيدي مجهز به PCM در محيط TRNSYS به‌صورت ديناميكي شبيه‌سازي شد. به‌منظور مقايسه معماري‌هاي حرارتي و برودتي، دو فناوري كلكتور حرارتي شامل كلكتور لوله‌خلأ (ETC) به‌عنوان گزينه غيرمتمركز و كلكتور سهموي خطي (PTC) به‌عنوان گزينه متمركز پياده‌سازي و ارزيابي گرديد. شاخص‌هايي نظير سهم خورشيدي، استقلال انرژي، بازده اگزرژي، توزيع تخريب اگزرژي اجزا و همچنين تحليل اگزرژي–اقتصادي (با لحاظ هزينه سرمايه‌گذاري و بهره‌برداري، نرخ تنزيل و عمر مفيد تجهيزات) در محيط MATLAB محاسبه شد. نتايج نشان مي‌دهد نوع كلكتور اثر مستقيم و معناداري بر رفتار انرژي و اگزرژي سيستم دارد؛ به‌گونه‌اي كه بازده انرژي كلكتور از 39٪ در ETC به 55٫86٪ در PTC و بازده اگزرژي از 3/12% به 4/18٪ افزايش مي‌يابد. از منظر اگزرژي- اقتصادي نيز نرخ هزينه محصولِ اگزرژي مفيد براي معماري سهموي خطي حدود 37/6 دلار بر ساعت و براي معماري لوله‌خلأ حدود 98/3 دلار بر ساعت برآورد شد كه نشان‌دهنده برتري فني PTC و مزيت اقتصادي ETC است. علاوه‌براين، تحليل فصلي زيرسامانه فتوولتائيك نشان داد بيشترين بازده اگزرژي در ماه‌هاي سرد سال (اواخر زمستان و اوايل بهار) و كمترين مقدار در گرم‌ترين ماه‌ها (مرداد و شهريور) حاصل مي‌شود. نتايج تحليل حساسيت نيز بيانگر آن است كه مساحت كلكتور، ظرفيت PCM و قيمت حامل‌هاي انرژي بيشترين اثر را بر هزينه نهايي و شاخص‌هاي عملكرد دارند. در مجموع، چارچوب پيشنهادي با فراهم‌سازي بستري دقيق براي مقايسه فناوري‌هاي خورشيدي، مي‌تواند به‌عنوان ابزاري كاربردي در طراحي، انتخاب فناوري و تصميم‌گيري راهبردي براي توسعه ساختمان‌هاي انرژي‌صفر مجهز به سامانه‌هاي خورشيدي متمركز/غيرمتمركز و ذخيره‌سازهاي حرارتي و الكتريكي مورد استفاده قرار گيرد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/11/08
  • عنوان به انگليسي
    Exergoeconomic eva‎luation of Concentrated an‎d Non-Concentrated Solar Energy Systems for a Net-Zero Energy Residential Building with Energy Storage
  • تاريخ بهره برداري
    10/22/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اميرمحمد شيرازي زاده

  • چكيده به لاتين
    In this study, an integrated analytical framework is developed to eva‎luate the energy, exergy, an‎d exergoeconomic performance of concentrated an‎d non-concentrated solar systems in supplying the energy deman‎ds of a net-zero energy residential building located in Tehran’s climatic conditions. The building was first modeled in Revit, an‎d hourly heating, cooling, an‎d electrical loads were extracted. Subsequently, three energy supply subsystems—including a photovoltaic–battery unit, a solar water heater coupled with a phase change material (PCM) storage tank, an‎d a solar-driven absorption chiller equipped with PCM—were dynamically simulated in TRNSYS. To assess the thermal an‎d cooling architectures, two solar collector technologies were implemented an‎d compared: an evacuated tube collector (ETC) as the non-concentrated option an‎d a parabolic trough collector (PTC) as the concentrated alternative. Key performance indicators such as solar fraction, energy self-sufficiency, exergy efficiency, exergy destruction distribution across components, an‎d exergoeconomic indices were eva‎luated in MATLAB considering capital an‎d operational costs, discount rate, an‎d equipment lifetime.Results indicate that the choice of collector markedly influences the energy an‎d exergy behavior of the system. The energy efficiency of the collectors increases from 39% for the ETC to 55.86% for the PTC, while the exergy efficiency rises from 12.3% to 18.4%, respectively. From an exergoeconomic stan‎dpoint, the unit cost of useful exergy is estimated at 6.37 USD/h for the PTC configuration an‎d 3.98 USD/h for the ETC, revealing a clear technical superiority for PTC an‎d an economic advantage for ETC. Furthermore, the seasonal performance of the photovoltaic subsystem shows that the highest exergy efficiencies occur during the colder months (late winter an‎d early spring), whereas the lowest values are observed in the hottest months (August an‎d September). Sensitivity analyses demonstrate that collector area, PCM capacity, an‎d variations in energy carrier prices exert the most significant influence on the overall cost an‎d system performance.The proposed framework provides a rigorous analytical basis for comparing solar technologies an‎d can serve as a practical decision-making tool for designing an‎d deploying net-zero energy buildings equipped with concentrated an‎d non-concentrated solar systems, along with thermal an‎d electrical energy storage units.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ساختمان انرژي‌صفر , تحليل اگزرژي , تحليل اگزواقتصادي , كلكتور لوله‌خلأ , كلكتور سهموي خط , ذخيره‌ساز PCM
  • كليدواژه هاي لاتين
    net-zero energy building , exergy Analysis , exergoeconomic analysis , evacuated-tube collector (ETC) , parabolic-trough collector (PTC) , PCM storage
  • Author
    Amirmohamad Shirazizade
  • SuperVisor
    Dr. Rouholah Ahmadi