ORIGINAL_ARTICLE
تأمین بار حرارتی و برودتی مورد نیاز ساختمانها با استفاده از انرژی ذخیره شده در پوسته زمین با کمک سامانه کانالهای زیرزمینی هوا
در این مقاله ابتدا ویژگیهای مبدلهای حرارتی هوا – زمین شامل روشهای استفاده از این سامانه، نحوه چیدمان کانالها و همچنین مهمترین معایب و مزایای استفاده از این سامانه به طور کامل بررسی شده است. سپس سامانههای غیرفعال که قابلیت ترکیب شدن با کانالهای زیرزمینی را دارند مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها نیز مهمترین تحقیقات صورت گرفته در چند دهه اخیر بر روی این سامانه، به منظور دستیابی به نقاط قوت و ضعف تحقیقات گذشته و همچنین ارائه ایدههای نوین و مشخص کردن خط مشی تحقیقات آینده صورت گرفته است. بررسی نتایج این تحقیقات نشان میدهد، از این سامانه میتوان علاوه بر کاربرد سرمایشی در تابستان، به عنوان سیستم پیشگرمایشی در زمستان نیز استفاده نمود. هرچند که در مجموع، سامانه در کاربرد سرمایشی از کارایی مناسبتری برخوردار است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که در صورت بهکارگیری این سامانه در سیستمهای ترکیبی، کارایی کلی سیستم به شدت افزایش خواهد یافت.
https://www.jrenew.ir/article_49033_d0416a261906feae02fef05ce29cefa6.pdf
2015-12-22
4
15
مبدلهای حرارتی هوا – زمین
طراحی کانالهای زمینی
اشباع حرارتی خاک
امیر
امیدوار
omidvar@sutech.ac.ir
1
استادیار، رشته مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شیراز
LEAD_AUTHOR
امیر
ودیعی
2
استادیار، رشته مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شیراز
AUTHOR
ایمان
شایق
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، رشته مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شیراز * شیراز، صندوق پستی 313-71555 ، omidvar@sutech.ac.ir
AUTHOR
[1] T. S. Bisoniya, A. Kumar, P. Baredar, Study on calculation models of earth-air heat exchanger systems, Journal of Energy, vol. 2014, 2014.
1
[2] M. Maerefat, A. P. Haghighi, Passive cooling of buildings by using integrated earth to air heat exchanger and solar chimney, Renewable Energy, vol. 45, pp. 2421-2429, 2010.
2
[3] G. Heidarinejad, V. Khalajzadeh, S. Delfani, Performance analysis of a ground-assisted direct evaporative cooling air conditioner, Building and Environment, vol. 35, pp. 2316-2324, 2010.
3
[4] V. Khalajzadeh, M. Farmahini-Farahani1, G. Heidarinejad, A novel integrated system of ground heat exchanger and indirect evaporative cooler, Energy and Buildings, vol. 49, pp. 604-610, 2012.
4
[5] M. Benhammou, B. Draoui, M. Zerrouki, Y. Marif, Performance analysis of an earth-to-air heat exchanger assisted by a wind tower for passive cooling of buildings in arid and hot climate, Energy Conversion and Management, vol. 91, pp. 1-11, 2015.
5
[6] M. Maerefat, S. Ahmadi, A. Haghighi Poshtiri, Investigation and performance analysis of hybrid cooling system of air underground channel and direct evaporative cooler, Modares Mechanical Engineering, vol. 15, No. 5, pp. 137-144, 2015 (In Persian).
6
[7] A. Chel, G. N. Tiwari, Performance evaluation and life cycle cost analysis of earth-to-air heat exchanger integrated with adobe building for new dehli composite climate, Energy and Buildings, vol. 41, pp. 56-66, 2009.
7
[8] T. S. Bisoniya, A. Kumar, P. Baredar, Energy metrics of earth–air heat exchanger system for hot and dry climatic conditions of India, Energy and Buildings, vol. 86, pp. 214-221, 2015.
8
[9] A. Haghighi Poshtiri, Numerical modeling and thermal comfort analysis of passive heating and cooling systems, solar chimney and earth-to-air heat exchanger, PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, 2009. (In Persian)
9
[10]D. Y. Goswami, A. S. Dhaliwal, Heat transfer analysis in environmental control using an underground air tunnel, Journal of solar Energy Engineering, vol. 5, pp. 107-141, 1985
10
[11]A. Trombe, M. Pettit, B. Bourret, Air Cooling by earth tube heat exchanger: experimental approach, Renewable Energy, vol. 1, No 5/6, pp. 699-707, 1991.
11
[12]A. Tzaferis, D. Liparakis, Analysis of the accuracy and sensitivity of eight models predict the performance of earth-to-Air heat exchanger, Energy and Buildings, vol. 18, pp. 35-43, 1992.
12
[13]C. P. Jacovides, G. Mihalakakou, An underground pipe system as an energy source for cooling / heating purposes, Renewable Energy, vol. 6, No. 6, pp. 893-900, 1995.
13
[14]M. Santamouris, G. Mihalakakou, C. A. Balaras, J. O. Lewis, M. Vallindrs and A. Argiriou, Energy conservation in greenhouse with buried pipes, Energy, vol. 21, No. 5, pp. 353-360, 1996.
14
[15]M. Krarti, J. F. Kreider, Analytical model for heat transfer in an underground air tunnel, Energy conversion and management, vol. 37, No. 10, pp. 1561-1574, 1996.
15
[16] M. Inalli, Design parameters for a solar heating system with an underground cylindrical tank, Energy, vol. 23, No. 12, pp. 1015-1027, 1998.
16
[17]G. N. Tiwari, R. F. Sutar, H. N. Singh and R. K. Goyal, Performance studies of earth air tunnel cum greenhouse technology, Energy Conversion and Management, vol. 39, No. 14, pp. 1497-1502, 1998.
17
[18]M. Chung, P. S. Jung, R. H. Rangl, Semi-analytical solution for heat transfer from a buried pipe with convection on the exposed surface, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 42, pp. 3771-3789, 1999.
18
[19]P. Hollmuller, B. Lachal, Cooling and perheating with buried pipe systems: Monitoring, simulation and economic aspects, Energy and Buildings, vol. 33, pp. 509-518, 2001.
19
[20]V. P. Kabashinkov, L. N. Danilevskii, V. P. Nekrasov, I. P. Vityaz, Analytical and numerical investigation of the characteristics of a soil heat exchanger for ventilation systems, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 45, pp. 2407-2418, 2002.
20
[21]M. D. Paepe, A. Janssens, Thermo-hydraulic design of earth-air heat exchangers, Energy and Buildings, vol. 35, pp. 389-397, 2003.
21
[22]M. K. Gosal, G. N. Tiwari, N. S. Srivastava, Thermal modeling of a greenhouse with an integrated earth to air heat exchanger: an experimental validation, Energy and Buildings, vol. 36, pp. 219-227, 2004.
22
[23]X. Li, J. Zhao, Q. Zhau, Inner heat source model with heat and moisture transfer in soil around the underground heat exchanger, Applied Thermal Engineering, vol. 25, pp. 1565-1577, 2005.
23
[24]R. Kumar, S. C. Kaushik, S. N. Garg, Heating and cooling potential of an earth-to-air heat exchanger using artificial neural network, Renewable Energy, vol. 34, pp. 1139-1155, 2006.
24
[25]R. Kumar, A. R. Sinha, B. K. Singh, U. Modhukalya, A design optimization tool of earth-to-air heat exchanger using a genetic algorithm, Renewable Energy, vol. 33, pp. 2282-2288, 2008.
25
[26]M. Cucumo, S. Cucumo, L. Montoro, A. Vulcano, A One-dimensional transient analytical model for earth-to-air heat exchangers, taking into account condensation phenomena and thermal perturbation from the upper free surface as well as around the buried pipes, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 51, pp. 506-516, 2008.
26
[27]P. Tittelein, G. Achard, E. Wurts, Modelling earth-to-air heat exchanger behaviour with convolutive response factors method, Applied Energy, vol.86, pp. 1683-1691, 2009.
27
[28]J. Zhang, F. Haghighat, Convective heat transfer prediction in large rectangular cross-sectional area earth-to-air heat exchangers, Building and environment, vol. 44, pp. 1892-1898, 2009.
28
[29]V. Bansal, R. Misra, G. D. Agrawal, J. Mathur, Performance analysis of earth-pipe-air heat exchanger for winter heating, Energy and Buildings, vol. 41, pp. 1151-1154, 2009.
29
[30]J. Darkwa, G. Kokogiannakis, C. L. Magadzire, and K. Yuan, Theoretical and practical evaluation of an earth-tube (E-tube) ventilation system, Energy and Buildings, vol. 43, pp. 728–736, 2011.
30
[31]R. T. Muehleisen, Simple design tools for earth-air heat exchangers, Decision and Information Sciences, Argonne National Lab, Argonne, IL, USA, 2011
31
[32]A. D. Freire, J. L. Alexandre, V. B. Silva, N. D. Couto, and A. Rouboa, Compact buried pipes system analysis for indoor air conditioning, Applied Thermal Engineering, vol. 51, pp. 1124–1134, 2013.
32
[33]C. Peretti, A. Zarrella, M. D. Carli, R. Zecchin,The design and environmental evaluation of earth-to-air heat exchangers (EAHE). A literature review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 28, pp 107–116, 2013.
33
[34]R. D. Bruma, J. Vazb, L. A. Rochac, A new computational modeling to predict the behavior of earth-air heat exchangers, Energy and Buildings, vol. 64, pp. 395–402, 2013.
34
[35] R. Misra, V. Bansal, G. D. Agrawal, J. Mathur, T. Aseri, Transient analysis based determination of derating factor for earth air tunnel heat exchanger in summer, Energy and Buildings, Vol. 58, pp. 103-110, 2013.
35
[36] V. Bansal, R. Misra, G. D. Agarwal, J. Mathur, ‘Derating Factor’ new concept for evaluating thermal performance of earth air tunnel heat exchanger: A transient CFD analysis, Applied Energy, Vol. 102, pp. 418-426, 2013.
36
[37] R. Misra, V. Bansal, G. D. Agrawal, J. Mathur, T. K. Aseri, CFD analysis based parametric study of derating factor for Earth Air Tunnel Heat Exchanger, Applied Energy, Vol. 103, pp. 266-277, 2013.
37
[38] R. Misra, V. Bansal, G. D. Agrawal, J. Mathur, T. Aseri, Transient analysis based determination of derating factor for Earth Air Tunnel Heat Exchanger in winter, Energy and Buildings, Vol. 58, pp. 76-85, 2013.
38
[39]J. Xamána, I. Hernández-Pérez, J. Arce, G. Álvarez, L. Ramírez-Dávila, F. Noh-Pat, Numerical study of earth-to-air heat exchanger: The effect of thermal insulation, Energy and Buildings, vol. 85, pp. 356-361, 2014.
39
[40]H. Li, Y. Yu , F. Niu , M. Shafik , B. Chen, J. A. Herrera-Castillo, Performance of a coupled cooling system with earth-to-air heat exchanger and solar chimney, Renewable Energy, vol. 62, pp. 468-477, 2014.
40
[41] J. Vaza, M. A. Sattler, R. S. Brum, E. D. Santosa, L. A. Isoldi, An experimental study on the use of Earth-Air Heat Exchangers (EAHE), Energy and Buildings, Vol.72, pp. 122-131, 2014.
41
[42]M. Benhammou, B. Draoui, Parametric study on thermal performance of earth-to-air heat exchanger used for cooling of buildings, Renewable and Sustainable Energy Reviews,vol. 44, pp. 348-355, 2015.
42
[43] F. Niu, Y. Yu, D. Yu, H. Li, Heat and mass transfer performance analysis and cooling capacity prediction of earth to air heat exchanger, Applied Energy, Vol. 137, pp.211-221, 2015.
43
[44]F. Niu, Y. Yu, D. Yu, H. Li, Investigation on soil thermal saturation and recovery of an earth to air heat exchanger under different operation strategies, Applied Thermal Engineering, vol. 77, pp. 90-100, 2015
44
[45]P. Hollmuller, Analytical characterisation of amplitude-dampening and phase-shifting in air/soil heat-exchangers, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 4303-4317, 2003.
45
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل ترمودینامیکی یک میکرو چرخه هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز
در این مقاله یک چرخه هیبریدی از ترکیب دو فناوری مدرن پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گازی به منظور تولید توان در مقیاس میکرو پیشنهاد شده است. پیل سوختی مورد نظر از یک بهساز خارجی جهت تبدیل گاز متان به هیدروژن استفاده میکند. گازهای خروجی از پیل سوختی که دارای کیفیت بالایی هستند در میکروتوربین گازی استفاده میشوند، تا ظرفیت تولید توان چرخه افزایش یابد. جهت تحلیل رفتار چرخه، مدل ترمودینامیکی چرخه ارائه و حل شده است. جهت اطمینان از عملکرد پیل سوختی، مقدار ولتاژ یک واحد پیل سوختی بر حسب چگالی جریان محاسبه و با نتایج آزمایشگاهی سایر پژوهشگران مقایسه شده است. مقایسه صورت گرفته سازگاری خوبی را بین نتایج محاسباتی و آزمایشگاهی نشان میدهد. جهت بررسی رفتار چرخه تاثیر پارامترهای مختلفی از جمله چگالی جریان، فشار کاری پیل سوختی و دمای عملکرد بهساز را بر مقدار توان تولیدی پیل سوختی، توان تولیدی میکروتوربین گازی، بازدهی الکتریکی چرخه، بازدهی الکتریکی پیل، دمای عملکرد پیل و غیره بررسی شده است. همچنین حساسیت افت ولتاژهای مختلف پیل سوختی به پارامترهای عملکردی چرخه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که در تولید برق در مقیاس میکرو صرفهجویی در مصرف سوخت حدود 45% قابل دستیابی است. و بازدهی کلی در تولید برق نیز میتواند به بالای 60% برسد.
https://www.jrenew.ir/article_49034_357b433734023a00803d119fdfb67c6b.pdf
2015-12-22
16
22
پیل سوختی اکسید جامد
میکرو توربین گازی
چرخه هیبریدی
مقیاس میکرو
مسعود
ابراهیمی
ma.ebrahimi@uok.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه کردستان، سنندج *سنندج، 15175-66177.
LEAD_AUTHOR
ایرج
مرادپور
2
دانشجوی کارشناسی، مهندسی مکانیک، دانشگاه کردستان، سنندج
AUTHOR
. Larminie, A. Dicks, Fuel Cell Systems Explained, 2nd ed., John Wiley & Sons Ltd, 2003
1
[2] M. Ebrahimi, A. Keshavarz, Combined Cooling, Heating and Power,Decision-making, Design and Optimization, Elsevier, 2014
2
[3] EG&G Technical Services, Inc, Fuel Cell Handbook, 7th Ed., U.S. Department of Energy Office of Fossil Energy National Energy Technology Laboratory, 2004
3
[4] A. F. Massardo, F. Lubelli, Internal reforming solid oxide fuel cell-gas turbine combined cycles (IRSOFC-GT): part a— cell model and cycle and thermodynamic analysis, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, JANUARY 2000 Vol. 122 / 27
4
[5] S. Campanari, Full load and part-load performance prediction for integrated SOFC and microturbine systems, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, APRIL 2000, Vol. 122 / 239
5
[6] Y. Haseli, I. Dincer, G.F. Naterer, Thermodynamic analysis of a combined gas turbine power system with a solid oxide fuel cell through exergy, Thermochimica Acta 480 (2008) 1–9
6
[7] T. Suther, A. S. Fung, M. Koksal and F. Zabihian, Effects of operating and design parameters on the performance of a solid oxide fuel cell–gas turbine system, International Journal of Energy Research. 2011; 35:616–632
7
[8] B. Tarroja, F. Mueller, J. Maclay, J. Brouwer, Parametric thermodynamic analysis of a solid oxide fuel cell gas turbine system design space, JULY 2010, Vol. 132 / 072301-1
8
[9] P. Chinda, P. Brault, The hybrid solid oxide fuel cell (SOFC) and gas turbine (GT) systems steady state modeling, international journal of hydrogen energy 37 (2012) 9237-9248
9
[10] F. Zabihian, A. S. Fung, Thermodynamic sensitivity analysis of hybrid system based on solid oxide fuel cell, Sustainable Energy Technologies and Assessments 6 (2014) 51–59
10
[11] R.K. Akikur, R. Saidur, H.W. Ping, K.R. Ullah Performance analysis of a co-generation system using solar energy and SOFC technology, Energy Conversion and Management 79 (2014) 415–430
11
[12] M. Rokni, Thermodynamic and thermoeconomic analysis of a system with biomass gasification, solid oxide fuel cell (SOFC) and Stirling engine, Energy 76 (2014) 19-31
12
[13] W. Yang, Y. Zhao, V. Liso, N. Brandon, Optimal design and operation of a syngas-fuelled SOFC micro-CHPsystem for residential applications in different climate zones in China, Energy and Buildings 80 (2014) 613–622
13
[14] T. Elmer, M. Worall, S. Wu, S. B. Riffat, Fuel cell technology for domestic built environment applications: State of-the-art review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 42 (2015) 913–931
14
[15] A. Volkan Akkaya, “Electrochemical Model for Performance Analysis of a Tubular SOFC,” International Journal of Energy Research, 31, (2007) 79-98.
15
[16] Kang I, Kang Y, Yoon S, Bae G, Bae J. The operating characteristics of solid fuel cells driven by diesel auto thermal reformate. International journal of hydrogen energy 2008; 33:6298–307
16
ORIGINAL_ARTICLE
بکارگیری مواد تغییر فاز دهنده در نمای دو پوسته؛ راهکاری مؤثر برای بهره گیری از انرژی تجدید پذیر خورشید
امروزه استفاده از نماهای دو پوسته به دلیل تأثیر قابل توجه بر کاهش مصرف انرژی ساختمانها در کنار جذب حداکثری انرژی تجدید پذیر خورشید مورد توجه بسیاری از مهندسان قرار گرفته است. تحقیقات پیشین نشان داده است که نماهای دو پوسته در فصل سرد عملکرد حرارتی مطلوبی دارد. این در حالی است که در فصل گرم سال، استفاده از نمای دو پوسته میتواند گاهی موجب افزایش بار ساختمان شود. بر این اساس در سالهای اخیر، ایده استفاده از نماهای دو پوسته دارای مواد تغییر فاز دهنده به منظور کاهش مصرف انرژی در فصل گرم سال ارائه شده است. در تحقیق حاضر، با در نظر گرفتن یک ساختمان بلند مرتبه دارای نمای دو پوسته تغییر فاز دهنده در اقلیمهای تبریز و بندرعباس، به تحلیل عملکرد حرارتی نماهای دو پوسته تغییر فاز دهنده در طول سال پرداخته شده است. نتایج نشان داد که در اقلیم تبریز استفاده از نماهای دو پوسته معمولی، اگر چه در ماههای سرد حدود 20 درصد مصرف انرژی را کاهش میدهد؛ ولی میتواند موجب افزایش 14 درصدی بار سرمایشی در تابستان شود. این در حالی است که با استفاده از نماهای دو پوسته با شیشههای تغییر فاز دهنده مصرف انرژی در ماههای سرد و گرم سال، به ترتیب حدود 5/12% و 7% کاهش خواهد یافت. برای اقلیم بندرعباس نیز عملکرد نمای دوپوسته تغییر فاز دهنده در طول سال مثبت بوده و مصرف انرژی سرمایشی و گرمایشی را به ترتیب 7/5% و 6/12% کاهش داده است.
https://www.jrenew.ir/article_49004_a2b8eca3f67cde1b81b42f4bf8e451e0.pdf
2015-12-22
23
30
نمای دو پوسته
مواد تغییر فاز دهنده
مصرف انرژی
سید علیرضا
ذوالفقاری
zolfaghari@birjand.acir
1
استادیار گروه مهندسی مکانیک و مدیرگروه پژوهشی انرژی در ساختمان و آسایش حرارتی دانشگاه بیرجند، بیرجند
LEAD_AUTHOR
مهران
سعادتی نسب
2
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
AUTHOR
الهه
نوروزی جاجرم
3
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
AUTHOR
[1] H. Poirazis, Double skin façades for office buildings, Report EBD-R--04/3, Department of Construction and Architecture, Lund Institute of Technology, Lund University, pp. 1-192, 2004.
1
[2] D. Stribling, B. Stigge, A critical review of the energy savings and cost payback issues of double façades, in CIBSE/ASHRAE Conference, 2009.
2
[3] A. Ghanbaran, A. Hosseinpour, Assessment of thermal behavior of double skin façade in the climate of Tehran, Sustainable Architecture and Urban Development, Vol. 1, No. 2, pp. 43-53, 2013. (In Persian)
3
[4] G. Gan, Thermal transmittance of multiple glazing: computational fluid dynamics prediction, Applied Thermal Engineering, Vol. 21, No. 15, pp. 1583-1592, 2001.
4
[5] J. L. M. Hensen, M. Bartak, D. Frantisek, Modeling and simulation of a double-skin facade system, ASHRAE Transactions, Vol. 108, No. 2, pp. 1251-1259, 2002.
5
[6] M. Kragh, Mechanically ventilated double skin façades, in: M. Anson, J. M. Ko, E. S. S. Lam, Advances in Building Technology, Eds., pp. 1233-1240, Oxford: Elsevier, 2002.
6
[7] E. Gratia, A. De Herde, Natural ventilation in a double-skin facade, Energy and Buildings, Vol. 36, No. 2, pp. 137-146, 2004.
7
[8] E. Gratia, A. De Herde, Optimal operation of a south double-skin facade, Energy and Buildings, Vol. 36, No. 1, pp. 41-60, 2004.
8
[9] H. Manz, Total solar energy transmittance of glass double façades with free convection, Energy and Buildings, Vol. 36, No. 2, pp. 127-136, 2004.
9
[10] T. E. Jiru, F. Haghighat, Modeling ventilated double skin façade—A zonal approach, Energy and Buildings, Vol. 40, No. 8, pp. 1567-1576, 2008.
10
[11] V. Huckemann, E. Kuchen, M. Leão, É. F. T. B. Leão, Empirical thermal comfort evaluation of single and double skin façades, Building and Environment, Vol. 45, No. 4, pp. 976-982, 2010.
11
[12] N. Hashemi, R. Fayaz, M. Sarshar, Thermal behaviour of a ventilated double skin facade in hot arid climate, Energy and Buildings, Vol. 42, No. 10, pp. 1823-1832, 2010.
12
[13] H. Ghadamian, M. Ghadimi, M. Shakouri, M. Moghadasi, M. Moghadasi, Analytical solution for energy modeling of double skin façades building, Energy and Buildings, Vol. 50, No. 0, pp. 158-165, 2012.
13
[14] M. A. Sabooni, H. M. Vaseti, M. Maerefat, A. Azimi, Development of thecapability of EnergyPlus software to simulation of building double-skin facade, in International Symposium on Sustainable Energy in Buildings and Urban Areas, Kusadasi, Turkey, 2012.
14
[15] M. Ghadimi, H. Ghadamian, A. A. Hamidi, M. Shakouri, S. Ghahremanian, Numerical analysis and parametric study of the thermal behavior in multiple-skin façades, Energy and Buildings, Vol. 67, No. 0, pp. 44-55, 2013.
15
[16] H. Weinläder, A. Beck, J. Fricke, PCM-facade-panel for daylighting and room heating, Solar Energy, Vol. 78, No. 2, pp. 177-186, 2005.
16
[17] A. de Gracia, L. Navarro, A. Castell, Á. Ruiz-Pardo, S. Álvarez, L. F. Cabeza, Solar Absorption in a Ventilated Facade with PCM. Experimental Results, Energy Procedia, Vol. 30, No. 0, pp. 986-994, 2012.
17
[18] F. Goia, M. Perino, V. Serra, Improving thermal comfort conditions by means of PCM glazing systems, Energy and Buildings, Vol. 60, No. 0, pp. 442-452, 2013.
18
[19] A. de Gracia, L. Navarro, A. Castell, Á. Ruiz-Pardo, S. Alvárez, L. F. Cabeza, Experimental study of a ventilated facade with PCM during winter period, Energy and Buildings, Vol. 58, No. 0, pp. 324-332, 2013.
19
[20] A. de Gracia, L. Navarro, A. Castell, L. F. Cabeza, Numerical study on the thermal performance of a ventilated facade with PCM, Applied Thermal Engineering, Vol. 61, No. 2, pp. 372-380, 2013.
20
[21] A. de Gracia, L. Navarro, A. Castell, D. Boer, L. F. Cabeza, Life cycle assessment of a ventilated facade with PCM in its air chamber, Solar Energy, Vol. 104, No. 0, pp. 115-123, 2014.
21
[22] M. Solhi, A. Zolfaghari, M. Fathian, M. Saadati Nasab, H. Moslehi, M. Rahimpour, Effect of melting temperature of phase change materials using in building's outer shell on annual energy consumption, in National Conference on Novel Building Installation (NCNBI), Kerman, Iran, 2013. (In Persian)
22
[23] M. Solhi, A. Zolfaghari, M. Fathian, H. Moslehi, M. Rahimpour, M. Saadati Nasab, Effect of using phase change materials in the building's outer shell on providing the occupants' thermal comfort without heating/cooling system, in 21th ISME Conference, Tehran, Iran, 2013. (In Persian)
23
[24] N. Soares, A. Samagaio, R.Vicente, J. Costa, Numerical simulation of a PCM shutter for buildings space heating during the winter, in World RenewableEnergy Congress, Linkoping, Sweden, 2011.
24
[25] Goia, F., Zinzi, M., Carnielo, E., Serra, V., Characterization of the optical properties of a PCM glazing system. Energy Procedia 30, 428– 437, 2012
25
[26] L. A. Diaz ,R. Viskanta, Experiments and analysis on the melting of a semitransparent material by radiation, Warme- und Stofftibertragung 20, 311-321, 1986
26
[27] EnergyPlus, EnergyPlus Engineering Reference - The Reference to EnergyPlus Calculations, 2007.
27
[28] M. Ozdenefe, J. Dewsbury, Dynamic thermal simulation of a PCM lined building with Energy Plus, in Proceedings of 7th WSEAS International Conference on Energy and Environment, 2012.
28
[29] P. C. Tabares-Velasco, C. Christensen, M. Bianchi, Verification and validation of EnergyPlus phase change material model for opaque wall assemblies, Building and Environment, Vol. 54, pp. 186-196, 2012.
29
[30] P. A. Mirzaei, F. Haghighat, Modeling of phase change materials for applications in whole building simulation, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, pp. 5355-5362, 2012.
30
[31] R. L. Jensen, O. Kalyanova, P. Heiselberg, Modeling a naturally ventilated double skin façade with a building thermal simulation program., in 8th Nordic Symposium of Building Physics, 2008.
31
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی نقش مواد تغییر فاز دهنده در مدیریت مصرف انرژی ساختمانها
درک چگونگی روند مصرف انرژی و ارائه روشهای مختلف جهت کاهش و بهینهسازی آن تحت عنوان ممیزی یا مدیریت مصرف انرژی در سالهای اخیر، به شدت مورد توجه قرار گرفته است. ممیزی انرژی در ساختمان تابعی از سطح علمی، تجربه، آگاهی و شناخت ممیز از فنآوریهای نوین و جدیدترین روشهای بهینهسازی انرژی میباشد. انرژیهای تجدیدپذیر و نقش آنها در مساله مدیریت مصرف انرژی، مساله مهمی است که کمتر مورد توجه متخصصان این بخش قرار گرفته است. مواد تغییر فاز دهنده (پیسیامها)[1] نسل جدیدی از اجرام حرارتی میباشند که در هنگام دریافت انرژی، با تغییر فاز آن را به صورت انرژی نهان[2] در خود ذخیره میکنند و در زمان مورد نظر با برگشت به فاز اولیه، انرژی ذخیره شده را در اختیار محیط پیرامونی خود قرار میدهند. با توجه به متنوع بودن دمای ذوب این مواد استفاده از آنها در سیستمهای گرمایشی و سرمایشی ساختمان و همچنین تامین آب گرم بهداشتی در سالیان اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است. ذخیرهسازی انرژی گرمایی خورشید در روزهای گرم و استفاده از آن جهت تامین بار گرمایشی ساختمان در هنگام شب و همچنین ذخیرهسازی انرژی سرمایشی تولید شده در مولدهای برودتی در ساعات غیرضروری و استفاده از آن در ساعات پرمصرف میتواند راهکاری مناسب در جهت کاهش نرخ هزینههای مربوط به مصرف انرژی در ساختمان باشد. هدف از ارائه این مقاله بررسی نقش مواد تغییر فاز دهنده در مدیریت مصرف انرژی ساختمانها میباشد.
https://www.jrenew.ir/article_49036_1c5e2226c0d105f1cf95a99105636788.pdf
2015-12-22
31
41
مواد تغییرفاز دهنده
ذخیره انرژی
مدیریت مصرف انرژی
ساختمان
شبنم
منصوری
shmansoori@nri.ac.ir
1
دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، گروه سیکل و مبدلهای حرارتی، پژوهشگاه نیرو، تهران *تهران، صندوق پستی 14665517.
LEAD_AUTHOR
جاماسب
پیرکندی
jamasb_p@yahoo.com
2
استادیار مجتمع دانشگاهی هوافضا، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
AUTHOR
ابراهیم
افشاری
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
AUTHOR
[] پیرکندی جاماسب، "بررسی تاثیر ضریب انتقال حرارت جابجایی در بهینهسازی سیستمهای ذخیرهکننده انرژی"، پایاننامه کارشناسیارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجهنصیرالدینطوسی، 1381.
1
[2] قاسمی مجید، پیرکندی جاماسب، "بهبود خواص مواد تغییر فاز دهنده با افزودن ذرات نانو"، هفدهمین کنفرانس سالانه و بین المللی مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، اردیبهشت 1388.
2
[3] منصوری شبنم ، جبار محسن "طراحی سیستم ذخیره ساز سرما برای یک ساختمان اداری در شهر اهواز و مقایسه آن با سیستم های سرمایشی مرسوم"، دومین کنفرانس بین المللی گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع، تهران، خرداد ماه 1389.
3
[4] پیرکندی جاماسب، لطفی حسن "مواد تغییر فاز دهنده"، مجله علمی ترویجی مهندسی مکانیک، شماره 38، دی ماه 1383
4
[5] Zhang QL, “Research on application and character of thermal performance of building envelope components with phase change material for thermal storage”, PhD Dissertation, Beijing: Department of Building Science in Tsinghua University, 2007.
5
[6] Belen zelba, Jose M.Marin, Lusia Feabeza, Harald Mehling, “Review on thermal energy storage with phase change materials, heat transfer analysis and application”, Applied thermal eng 23, pp.251-283, 2003.
6
[7] See: www.pcmproducts.net, 2014.
7
[8] Farid, M., Khudhair, A.., Razack, S. and Hallaj, S., ”A review on phase change energy storage: materials and applications”, Energy Conversion and Management, Vol.45, pp.1597-1615, 2004.
8
[9]Buddhi D. Mishra HS, Sharma A., "Thermal performance studies of a test cell having a PCM window in south direction" Annex 17, Indore, India, 2003.
9
[10] "PCM Thermal Solutions guide Manual", 1163 E, Ogden Ave, Ste 705-345, Naperville, IL 60563, for more information see: www.pcm-solutions.com.
10
[11] Khudhair, A.. and Farid, M., ” A review on energy conservation in building applications with thermal storage by latent heat using phase change materials”, Energy Conversion and Management, Vol.45, pp.263-275, 2004.
11
[12] یزدان شناس الیاس، خالصی دوست عبدالله، "مبدل حرارتی با مواد تغییر فازدهنده برای ذخیره انرژی خورشیدی"، اولین کنفرانس سالانه انرژی پاک، مرکز بینالمللی علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، کرمان، اسفند 1389.
12
[13] نظری احمد، "بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از سیستم های ذخیره کننده انرژی"، کنفرانس سراسری بهینه سازی مصرف انرژی، 1386.
13
ORIGINAL_ARTICLE
اصلاح عملکرد سیستم های تبرید پالایشگاه های گاز با استفاده از یکپارچه سازی حرارتی
در سالهای اخیر موضوع صرفه جویی در مصرف انرژی به یکی از مباحث مهم و اساسی در تمامی صنایع انرژیبر تبدیل شده است. از چندین دهه قبل، با رو به کاهش نهادن منابع سوختهای فسیلی، موضوع بحران انرژی به یکی از مسایل مهم و اساسی روز دنیا تبدیل شد. یکپارچهسازی حرارتی یکی از راهکارهای است که جهت اصلاح عملکرد و کاهش مصرف انرژی در واحدهای صنعتی مطرح شده است. از جمله واحدهای صنعتی بزرگ، فرایندهای پالایش گاز طبیعی هستند. در این فرآیندها، از یک سیستم تبرید جهت تأمین برودت مورد نیاز استفاده میشود. در این تحقیق، سیستم تبرید واحد تولید پروپان یک پالایشگاه گاز نمونه با استفاده از روش ترکیبی پینچ و اگزرژی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نتایج آنالیز نشان میدهند که میتوان با اصلاح سطوح دمایی سیستم تبرید، توان مصرفی سیستم را به میزان 16% کاهش داد.
https://www.jrenew.ir/article_49048_727f58008609e07972aa8a091ee76d36.pdf
2015-12-22
42
47
حامد
راثی
1
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوین
AUTHOR
مصطفی
مافی
m.mafi@eng.ikiu.ac.ir
2
استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوین قزوین، کدپستی: 34148 – 96818.
LEAD_AUTHOR
مرتضی
یاری
3
استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز
AUTHOR
[1] GPSA, Gas Processors Suppliers Association, Engineering data book, 2004.
1
[2] M. Mafi, S. M. Mousavi Naeynian, M. Amidpour, Exergy analysis of multistage cascade low temperature refrigeration systems used in olefin plants, International Journal of Refrigiration, Vol 32, pp 279-294, 2009.
2
[3] B. Ghorbani, G. R. Salehi, H. Ghaemmaleki, M. Amidpour, M. H. Hamedi, Simulation and optimization of refrigeration cycle in NGL recovery plants with exergy-pinch analysis, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol 7, pp 35-43, 2012.
3
[4] R. Hackl, S. Harvey, Applying exergy and total site analysis for targeting refrigeration shaft power in industrial clusters, Energy Journal, pp 1-10, 2013.
4
[5] R. Hackl, S.Harvey, Framework methodology for increased energy efficiency and renewable feedstock integration in industrial clusters, Applied Energy Journal, 2013.
5
[6] م. عمیدپور ، م. گوگل، تکنولوژی پینچ (بهینه سازی انرژی)، موسسه نشر جهاد، 1380، چاپ اول.
6
[7] B. linnhoff, V. R. Dhole, Shaftwork targets for low-temperature process design, Chemical EngineeringScirnce, Vol 47, No 8, pp 2081-2091, 1992.
7
ORIGINAL_ARTICLE
استفاده از مواد تغییرفازدهنده به منظور کاهش بار حرارتی و برودتی ساختمان
صرفهجویی انرژی در ساختمانها با توجه به این نکته که بیش از 40 درصد از انرژی اولیه در هر کشور به این بخش اختصاص یافته، از کلیدیترین مسایل پیش رو در زمینه توسعه پایدار انرژی بهحساب میآید. در این خصوص بهرهگیری از سیستمهای ذخیرهسازی انرژی از موثرترین راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمان بهشمار میرود. در این مقاله به معرفی مواد تغییرفازدهنده و کاربرد آن در ساختمان به منظور ذخیرهسازی و مصرف بهینه انرژی پرداخته شدهاست. وجود طیف گستردهی دمای ذوب مواد تغییرفازدهنده (بین تا بالاتر از )، تمایل به استفاده از این مواد در کاربردهای مختلف را بسیار وسیع کرده است. استفاده از مواد تغییرفازدهنده به عنوان یک سیستم ذخیرهساز انرژی به دلیل ایجاد تاخیر زمانی در انتقال حرارت از منبع حرارتی/برودتی به ساختمان، میتواند منجر به کاهش نیاز بار حرارتی/برودتی ساختمان گردد. میتوان مواد تغییرفازدهنده را معمولا به صورت میکروکپسولها و یا پانل، در فواصل بین جدارهها و یا بین شیشههای دوجداره به کار برد. بر اساس نتایج بدستآمده، استفاده از این مواد به شکل پانل در کاربرد ساختمانی مقرون به صرفه تر از میکروکپسولها میباشد. بر اساس نتایج تحقیقات صورت گرفته، با انتخاب مناسب ماده تغییر فاز دهنده و بر اساس پیکرهبندی سیستم انرژی، میتوان تا 30 درصد در انرژی مصرفی ساختمان صرفهجویی کرد.
https://www.jrenew.ir/article_49050_d09f505f8896aad33cff95ce4d87efa4.pdf
2015-12-22
48
54
ذخیرهسازی انرژی حرارتی
مواد تغییرفازدهنده
بارحرارتی و برودتی ساختمان
بهرهوری پایدار انرژی
محمد
ناصریان
mohammadnaserian20@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، گرایش تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی شیراز*شیراز، 38373-71839.
LEAD_AUTHOR
امیر
ودیعی
2
استادیار، گروه مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز
AUTHOR
[1] M. Fatih Demirbas, "Thermal Energy Storage and Phase change
1
Materials: an Overview", Energy Sources, part B, 1:85-95,
2
2006.
3
[2] S. Mondal, "Phase change materials for smart textiles – an
4
overview", Applied Thermal Engineering, V.28 (2008), N. 11-
5
12, P. 1536-1550.
6
[3] Zalba B., Marin J. M., Cabeza L. F., Mehling H.; Review on
7
thermal energy storage withphase change materials, heat
8
transfer analysis and applications, Applied Thermal
9
Engineering, 23, (2003) pp. 251 -283.
10
[4] Latent heat storage in building materials, D.W. Hawes, Energy
11
and buildings, V. 20, Issue 1,1993.
12
[5] بکارگیریموادتغییرفازدهندهدرساختمانجهتصرفهجوییدرانرژی
13
گرمایشی، م . معرفت، س.کیان، مهندسی مکانیک، شماره 68 ، سال
14
هجدهم، 1388
15
[6] S. Mondal, "Phase change materials for smart textiles – an overview", Applied Thermal Engineering, V.28 (2008),
16
N. 11-12, P. 1536-1550.
17
[7] Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption/ Fundamentals, Case Studies and Design /edited by Halime O¨ . Paksoy / Series II: Mathematics, Physics and Chemistry – Vol. 234/ PART V / phase change materials/ chapter 17
18
[8] Kenisarin, M., and Mahkamov, Kh., SolarEnergy Storage using Phase ChangeMaterials", Renewable and Sustainable Energy Reviews, No.11, pp.1913-1965, (2007).
19
[9] Review on thermal energy storage with phase changematerials
20
and applications, Atul Sharma ,V.V. Tyagi, C.R. Chen , D. Buddhi , Renewable and Sustainable Energy Reviews 13
21
(2009) 318–345
22
[10] M ehling, Harald, "Innovative PCMTechnology", 8th Expert Meeting and Work Shop, Kizkalesi, Turkey, (2004).
23
[11] Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption /Fundamentals, Case Studies and Design /edited by Halime O¨ . Paksoy / Series II: Mathematics, Physics and Chemistry – Vol. 234/ PART V / phase change materials/chapter 20
24
[12] Swet J. Phase change storage in passive solar architecture. In:Proceedingsof the 5th national passive solar conference.
25
Massachusetts: Amhearst; 1980. p. 282–6.
26
[13] GhoneimAA, Klein SA, Duffie JA. Analysis of collector–
27
storage buildingwalls using phase change materials. Solar
28
Energy 1991;47(1):237–42.
29
[14] Eiamworawutthikul C, Strohbehn J, Harman C. Investigation of phasechangethermal storage in passive solar design for light-constructionbuilding in thesoutheastern climate region. A research program to promote energy conservation and the use of renewable energy.
30
[15] Stritih U., Novak P., Solar heat storage wall for building ventilation. World renewable energy congress (WREC); 1996. p. 268–271.
31
[16] Peippo, K., Kauranen, P., and Lund, PD., "Multicomponent PCM Wall Optimized for Passive Solar Heating", Energy and Buildings, No.17, pp. 259–270, (1991).
32
[17] Tyagi, V., and Buddhi, D., "PCM Thermal Storage in Buildings": A State of Art, Renewable and Sustainable Energy Reviews, No.11, pp. 1146–1166 (2007).
33
[18] Schossig, P., Schossig P., Henning H.-M., Gschwander S., and Haussmann T., "Microencapsulated Phase-Change Materials Integrated into Construction Materials, Solar Energy Materials, No. 89, pp. 297-306, (2005).
34
[19] Inaba, H., and Tu, P., "Evaluation ofThermophysica CharacteristicsonShape-Stabilized Paraffin as a Solid–Liquid PhaseChangeMaterial", Heat Mass Transfer, No.32, pp. 307–312, (1997).
35
[20] Lin, K., Lin, K., P, Zhang, Y.P, Xu Xu, Di H.F., Yang R., Qin P., "ModelingandSimulation of Under-Floor Electric HeatingSystem with Shape-Stabilized PCM Plates,Building and Environment, No. 39, pp.1427–1434, (2004).
36
[21] Athienities A, Chen Y., The effect of solar radiation on dynamic thermalperformance of floor heating systems. SolarEnergy 2000; 69(3): 229–37.
37
[22] Lin KP, Zhang YP, Xu X, Di HF, Yang R, Qin PH. Modeling andsimulation of under-floor electric heating system with shape-stabilizedPCM plates. Build Environ 2004;39(12):1427–34.
38
[23] Lillich KH. Electro–Tech 1971; 49:579.
39
[24] Shitzer, Levy M. Trans ASME J Sol Energy Eng 1983; pp. 105:200.
40
[25] Farid MM, Husian Rafah M. An electrical storage heaterusing the phasechange method of heat storage. Energy
41
Convers Manage 1990;30(3):219–30.
42
[26] Farid MM, Chen XD. Domestic electrical space heating with heatstorage. Proc Inst Mech Eng 1999; 213: 83–92.
43
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه سیستم سرمایش جذبی خورشیدی دو اثره لیتیم بروماید-آب
با توجه به بحران انرژی و محدود بودن منابع سوختهای فسیلی و آلایندگی ناشی از آنها که نگرانیهای جدی در رابطه با مسائل زیست محیطی به وجود آوردهاند، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی و همچنین استفاده از انرژی بازیافتی مورد توجه بیشتر قرار گرفته است. بخش قابل توجهی از انرژی مصرفی در ساختمانها توسط سیستمهای تهویه مطبوع مصرف می گردد. سیستمهای تبرید جذبی با توجه به درجه حرارت ژنراتور می توانند با استفاده از انرژی بازیافتی و خورشیدی بخوبی کار کنند. در این پژوهش، سیستم سرمایش جذبی خورشیدی دو اثره لیتیم بروماید-آب، برای استفاده در شهر تهران در فصل تابستان، شبیهسازی شده است. با بررسی سیستم جذبی مشخص شد که ضریب عملکرد سیستم با افزایش دمای ژنراتور فشار بالا افزایش مییابد البته روند این افزایش با افزایش دمای ژنراتور فشار بالا از مقدار 130 درجه سلسیوس به بعد، ناچیز است. از آنجا که افزایش دمای ژنراتور بالا همراه با مصرف انرژی است، دمای مناسب برای ژنراتور فشار بالا 130 درجه سلسیوس پیشنهاد میشود. کلکتورهای استفاده شده در این سیستم، از نوع سهمی شکل با محور ثابت میباشد بدلیل اینکه متوسط گرمای جذب شده در کلکتور در هر ماه متغیر است، از آرایش موازی برای کلکتورها استفاده شده است. به این طریق در هر ماه، برای این که انرژی خورشیدی مورد نیاز تامین شود، سطح کلکتور تعیین شده است. پس از محاسبات و بهینه سازی، برای توان kW 20 تبرید، مساحت بهینه کلکتور برابر با 52.5 متر مربع بدست آمده است. همچنین با تحلیل انجام شده برای تعیین حجم مناسب برای تانک ذخیره، مقدارآن 4 مترمکعب تعیین گردیده است.
https://www.jrenew.ir/article_49059_41f105207417ec75257282c3f806778f.pdf
2015-12-22
55
62
چیلر جذبی
دواثره
کلکتور خورشیدی
تانک ذخیره
مرتضی
حیدر
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، تبدیل انرژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین
AUTHOR
منصور
خانکی
khanaki@eng.ikiu.ac.ir
2
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین * قزوین، کدپستی: 3414916818.
LEAD_AUTHOR
سید عباس
سادات سکاک
3
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین
AUTHOR
بهنام
کرملو
4
دانشجوی کارشناسی ارشد، تبدیل انرژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین
AUTHOR
[1] R. Ventas, A. Lecuona, C. Vereda, M. Legrand, Two-stage double-effect ammonia/lithium nitrate absorption cycle, Applied Thermal Engineering, Vol. 94, pp. 228-237, 2015.
1
[2] O. Ketfi, M. Merzouk, N. K. Merzouk, S. E. Metenan, Performance of a Single Effect Solar Absorption Cooling System (Libr-H2O), Energy Procedia, Vol.74, pp. 130-138, 2015.
2
[3] A.A. Al-Ugla, M.A.l. El-Shaarawi, S.A.M. Said, A.M.Al-Qutub, Techno-economic analysis of solar-assisted air-conditioning systems for commercial buildings in Saudi Arabia, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 54, pp. 1301-1310, 2015.
3
[4] Y. Hang and M. Qu, The impact of hot and cold storages on a solar absorption cooling system for an office building, International High Performance Buildings Conference, pp. 347-355, 2010.
4
[5] R. Gomri, R. Hakimi, Second law analysis of double effect vapour absorption cooler system, Energy Conversion and Management, Vol. 49, pp. 3343-3348, 2008.
5
[6] Z. Li, X. Ye,J. Liu, Performance analysis of solar air cooled double effect LiBr/H2O absorption cooling system in subtropical city, Energy Conversion and Management, No. 85, pp. 302-312, 2014.
6
[7] م. عربی و م. دهقانی، بررسی فنی و اقتصادی سیستمهای چیلر جذبی خورشیدی در ایران ، مجله مهندسی شیمی ایران، سال نهم، شماره چهل و ششم، 1389
7
[8] Q. P. Ha, V. Vakiloroaya, A New Single-Effect Hot-Water Absorption Chiller Air Conditioner using Solar Energy, Australasian Universities Power Engineering Conference, 2013.
8
[9] آمار و اطلاعات ایستگاههای سینوپتیک ایران، سازمان هواشناسی
9
ORIGINAL_ARTICLE
مروری بر انواع مختلف سلولهای خورشیدی و مکانیزم عملکرد آنها
بحران انرژی یکی از مسائل مهم در دنیای امروز میباشد و کشورهای مختلف از راهکارهای متفاوتی برای حل این مسئله استفاده میکنند. منابع انرژی تجدیدناپذیر مانند سوختهای فسیلی به سرعت رو به اتمام است. استفاده از این منابع آلودگیهای زیست محیطی بسیاری بهمراه دارد که منجر به بروز پدیده گرمای جهانی میشود. از این رو تمایل به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی باد، انرژی خورشید و زمین گرمایی رو به افزایش بوده و سرمایهگذاریهای کلانی در کشورهای پیشرفته بر روی این نوع از منابع انرژی انجام شده است. مقاله مروری حاضر به بیان خلاصهای از انواع مختلف انرژی میپردازد و مختصر نگاهی به انرژی خورشید به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر دارد. در این مقاله مروری سلولهای خورشیدی به عنوان دستگاههای فوتوولتائیک تبدیل کننده نور خورشید به جریان الکتریسیته معرفی شده و مطالب مفیدی در رابطه با انواع آنها به همراه مزایا و معایب نسبی، مکانیسم عملکرد، راهکارهای استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و پیشرفتهایی که در این تکنولوژی حادث شده است ارائه گردیده است. سرانجام وضعیت بازار جهانی در ارتباط با این تکنولوژی مورد ارزیابی قرار میگیرد.
https://www.jrenew.ir/article_49071_cc16ca7a9795390f0db6998f2d8aa5a2.pdf
2015-12-22
63
71
انرژی خورشیدی
سلول خورشیدی
فوتوولتائیک
منابع تجدیدپذیر
شعله
کاظمی فرد
1
دانشجوی دکتری، شیمی کاربردی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
AUTHOR
لیلا
ناجی
leilanaji@aut.ac.ir
2
استادیار، شیمی تجزیه (الکتروشیمی)، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران ، ۴۴۱۳-۱۵۸۷۵.
LEAD_AUTHOR
فرامرز
افشار طارمی
3
استاد، شیمی پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
AUTHOR
زهرا
فخاران
4
دانشجوی دکتری، شیمی کاربردی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
AUTHOR
[1] P. V. Kamat, "Meeting the clean energy demand: nanostructure architectures for solar energy conversion," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 111, pp. 2834-2860, 2007.
1
[2] C. Li, M. Liu, N. G. Pschirer, M. Baumgarten, and K. Müllen, "Polyphenylene-based materials for organic photovoltaics," Chemical Reviews, vol. 110, pp. 6817-6855, 2010.
2
[3] B. Li, L. Wang, B. Kang, P. Wang, and Y. Qiu, "Review of recent progress in solid-state dye-sensitized solar cells," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 90, pp. 549-573, 3/23/ 2006.
3
[4] S. M. Hanasoge, T. L. Duvall, and K. R. Sreenivasan, "Anomalously weak solar convection," Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 109, pp. 11928-11932, 2012.
4
[5] B. CE, Solar Cells. New York, 1976.
5
[6] P. JE, Choice of an equivalent black body solar temperature vol. 51, 1993.
6
[7] C. Sachse, L. Müller-Meskamp, L. Bormann, Y. H. Kim, F. Lehnert, A. Philipp, B. Beyer, and K. Leo, "Transparent, dip-coated silver nanowire electrodes for small molecule organic solar cells," Organic Electronics, vol. 14, pp. 143-148, 2013.
7
[8] K.-H. Choi, J. Kim, Y.-J. Noh, S.-I. Na, and H.-K. Kim, "Ag nanowire-embedded ITO films as a near-infrared transparent and flexible anode for flexible organic solar cells," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 110, pp. 147-153, 2013.
8
[9] C.-C. Chen, L. Dou, R. Zhu, C.-H. Chung, T.-B. Song, Y. B. Zheng, S. Hawks, G. Li, P. S. Weiss, and Y. Yang, "Visibly transparent polymer solar cells produced by solution processing," Acs Nano, vol. 6, pp. 7185-7190, 2012.
9
[10] C.-C. Chen, L. Dou, J. Gao, W.-H. Chang, G. Li, and Y. Yang, "High-performance semi-transparent polymer solar cells possessing tandem structures," Energy & Environmental Science, vol. 6, pp. 2714-2720, 2013.
10
[11] P. Gevorkian, Sustainable Energy System Engineering: The Complete Green Building Design Resource: McGraw Hill Professional, 2007.
11
[12] S. R. Forrest, "The limits to organic photovoltaic cell efficiency," MRS bulletin, vol. 30, pp. 28-32, 2005.
12
[13] M. Knupfer, "Exciton binding energies in organic semiconductors," Applied Physics A, vol. 77, pp. 623-626, 2003.
13
[14] E. Ernst and H. VonFoerster, "Electron bunches of short time duration," Journal of Applied Physics, vol. 25, pp. 674-675, 1954.
14
[15] T. Saga, NPG Asia Mater, vol. 2, pp. 96-102, 2010.
15
[16] P. Sirimanne and V. Perera, "Progress in dye‐sensitized solid state solar cells," physica status solidi (b), vol. 245, pp. 1828-1833, 2008.
16
[17] A. Petrozza, C. Groves, and H. J. Snaith, "Electron Transport and Recombination in Dye-Sensitized Mesoporous TiO2 Probed by Photoinduced Charge-Conductivity Modulation Spectroscopy with Monte Carlo Modeling," Journal of the American Chemical Society, vol. 130, pp. 12912-12920, 2008/10/01 2008.
17
[18] M. Grätzel, "Solar Energy Conversion by Dye-Sensitized Photovoltaic Cells," Inorganic Chemistry, vol. 44, pp. 6841-6851, 2005/10/01 2005.
18
[19] J. E. Kroeze, N. Hirata, L. Schmidt-Mende, C. Orizu, S. D. Ogier, K. Carr, M. Grätzel, and J. R. Durrant, "Parameters Influencing Charge Separation in Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells Using Novel Hole Conductors," Advanced Functional Materials, vol. 16, pp. 1832-1838, 2006.
19
[20] H. J. Snaith, A. J. Moule, C. Klein, K. Meerholz, R. H. Friend, and M. Grätzel, "Efficiency enhancements in solid-state hybrid solar cells via reduced charge recombination and increased light capture," Nano Letters, vol. 7, pp. 3372-3376, 2007.
20
[21] H. J. Snaith, R. Humphry-Baker, P. Chen, I. Cesar, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, "Charge collection and pore filling in solid-state dye-sensitized solar cells," Nanotechnology, vol. 19, p. 424003, 2008.
21
[22] H. J. Snaith and M. Grätzel, "Light-enhanced charge mobility in a molecular hole transporter," Physical review letters, vol. 98, p. 177402, 2007.
22
[23] J. Bisquert, D. Cahen, G. Hodes, S. Rühle, and A. Zaban, "Physical chemical principles of photovoltaic conversion with nanoparticulate, mesoporous dye-sensitized solar cells," The Journal of Physical Chemistry B, vol. 108, pp. 8106-8118, 2004.
23
[24] P. V. Kamat, "Quantum dot solar cells. Semiconductor nanocrystals as light harvesters†," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 112, pp. 18737-18753, 2008.
24
[25] M. Liang, W. Xu, F. Cai, P. Chen, B. Peng, J. Chen, and Z. Li, "New triphenylamine-based organic dyes for efficient dye-sensitized solar cells," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 111, pp. 4465-4472, 2007.
25
[26] H. J. Snaith and L. Schmidt‐Mende, "Advances in Liquid‐Electrolyte and Solid‐State Dye‐Sensitized Solar Cells," Advanced Materials, vol. 19, pp. 3187-3200, 2007.
26
[27] W. M. Campbell, A. K. Burrell, D. L. Officer, and K. W. Jolley, "Porphyrins as light harvesters in the dye-sensitised TiO< sub> 2 solar cell," Coordination Chemistry Reviews, vol. 248, pp. 1363-1379, 2004.
27
[28] L. Peter, "Characterization and modeling of dye-sensitized solar cells," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 111, pp. 6601-6612, 2007.
28
[29] G. Hodes, "Comparison of dye-and semiconductor-sensitized porous nanocrystalline liquid junction solar cells," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 112, pp. 17778-17787, 2008.
29
[30] F. Gao, Y. Wang, D. Shi, J. Zhang, M. Wang, X. Jing, R. Humphry-Baker, P. Wang, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, "Enhance the optical absorptivity of nanocrystalline TiO2 film with high molar extinction coefficient ruthenium sensitizers for high performance dye-sensitized solar cells," Journal of the American Chemical Society, vol. 130, pp. 10720-10728, 2008.
30
[31] M. Biancardo, K. West, and F. C. Krebs, "Quasi-solid-state dye-sensitized solar cells: Pt and PEDOT: PSS counter electrodes applied to gel electrolyte assemblies," Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, vol. 187, pp. 395-401, 2007.
31
[32] H. J. Snaith, G. L. Whiting, B. Sun, N. C. Greenham, W. T. Huck, and R. H. Friend, "Self-organization of nanocrystals in polymer brushes. Application in heterojunction photovoltaic diodes," Nano letters, vol. 5, pp. 1653-1657, 2005.
32
[33] W. H. Howie, F. Claeyssens, H. Miura, and L. M. Peter, "Characterization of solid-state dye-sensitized solar cells utilizing high absorption coefficient metal-free organic dyes," Journal of the American Chemical Society, vol. 130, pp. 1367-1375, 2008.
33
[34] G. M. Lowman and P. T. Hammond, "Solid‐State Dye‐Sensitized Solar Cells Combining a Porous TiO2 Film and a Layer‐by‐Layer Composite Electrolyte," Small, vol. 1, pp. 1070-1073, 2005.
34
[35] D. Eder and A. H. Windle, "Carbon–Inorganic Hybrid Materials: The Carbon‐Nanotube/TiO2 Interface," Advanced Materials, vol. 20, pp. 1787-1793, 2008.
35
[36] W. Schnabel, Polymers and light: Wiley. com, 2007.
36
[37] B. O'regan and M. Grätzel, "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films," nature, vol. 353, pp. 737-740, 1991.
37
[38] A. Kay and M. Graetzel, "Artificial photosynthesis. 1. Photosensitization of titania solar cells with chlorophyll derivatives and related natural porphyrins," The Journal of Physical Chemistry, vol. 97, pp. 6272-6277, 1993.
38
[39] B. G. O'Regan, M., Nature vol. 353, p. 737−740 1991.
39
[40] Y. T. AE Suliman, L. Xu, Solar Energy Mater. Solar Cell, vol. 91 pp. 1658–1662, 2007.
40
[41] A. Furube, M. Murai, S. Watanabe, K. Hara, R. Katoh, and M. Tachiya, "Near-IR transient absorption study on ultrafast electron-injection dynamics from a Ru-complex dye into nanocrystalline In< sub> 2 O< sub> 3 thin films: Comparison with SnO< sub> 2, ZnO, and TiO< sub> 2 films," Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, vol. 182, pp. 273-279, 2006.
41
[42] K. Sayama, H. Sugihara, and H. Arakawa, "Photoelectrochemical properties of a porous Nb2O5 electrode sensitized by a ruthenium dye," Chemistry of Materials, vol. 10, pp. 3825-3832, 1998.
42
[43] Q. Wang, S. Ito, M. Grätzel, F. Fabregat-Santiago, I. Mora-Sero, J. Bisquert, T. Bessho, and H. Imai, "Characteristics of high efficiency dye-sensitized solar cells," The Journal of Physical Chemistry B, vol. 110, pp. 25210-25221, 2006.
43
[44] K. Kalyanasundaram and M. Grätzel, "Applications of functionalized transition metal complexes in photonic and optoelectronic devices," Coordination chemistry reviews, vol. 177, pp. 347-414, 1998.
44
[45] E. Palomares, J. N. Clifford, S. A. Haque, T. Lutz, and J. R. Durrant, "Control of charge recombination dynamics in dye sensitized solar cells by the use of conformally deposited metal oxide blocking layers," Journal of the American Chemical Society, vol. 125, pp. 475-482, 2003.
45
[46] K. Tennakone, V. Perera, I. Kottegoda, and G. Kumara, "Dye-sensitized solid state photovoltaic cell based on composite zinc oxide/tin (IV) oxide films," Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 32, p. 374, 1999.
46
[47] T. Taguchi, X.-t. Zhang, I. Sutanto, K.-i. Tokuhiro, T. N. Rao, H. Watanabe, T. Nakamori, M. Uragami, and A. Fujishima, "Improving the performance of solid-state dye-sensitized solar cell using MgO-coated TiO 2 nanoporous film," Chemical Communications, pp. 2480-2481, 2003.
47
[48] G. Kumara, M. Okuya, K. Murakami, S. Kaneko, V. Jayaweera, and K. Tennakone, "Dye-sensitized solid-state solar cells made from magnesiumoxide-coated nanocrystalline titanium dioxide films: enhancement of the efficiency," Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, vol. 164, pp. 183-185, 2004.
48
[49] J. Bouclé, P. Ravirajan, and J. Nelson, "Hybrid polymer–metal oxide thin films for photovoltaic applications," Journal of Materials Chemistry, vol. 17, pp. 3141-3153, 2007.
49
[50] I. Gur, N. A. Fromer, C.-P. Chen, A. G. Kanaras, and A. P. Alivisatos, "Hybrid solar cells with prescribed nanoscale morphologies based on hyperbranched semiconductor nanocrystals," Nano Letters, vol. 7, pp. 409-414, 2007.
50
[51] A. Mozer, Y. Wada, K.-J. Jiang, N. Masaki, S. Yanagida, and S. Mori, "Efficient dye-sensitized solar cells based on a 2-thiophen-2-yl-vinyl-conjugated ruthenium photosensitizer and a conjugated polymer hole conductor," Applied physics letters, vol. 89, pp. 043509-043509-3, 2006.
51
[52] A. Hagfeldt and M. Graetzel, "Light-induced redox reactions in nanocrystalline systems," Chemical Reviews, vol. 95, pp. 49-68, 1995.
52
[53] Q. Zhang, D. Myers, J. Lan, S. A. Jenekhe, and G. Cao, "Applications of light scattering in dye-sensitized solar cells," Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 14, pp. 14982-14998, 2012.
53
[54] O. E. Semonin, J. M. Luther, S. Choi, H.-Y. Chen, J. Gao, A. J. Nozik, and M. C. Beard, "Peak external photocurrent quantum efficiency exceeding 100% via MEG in a quantum dot solar cell," Science, vol. 334, pp. 1530-1533, 2011.
54
[55] P. V. Kamat, "Boosting the efficiency of quantum dot sensitized solar cells through modulation of interfacial charge transfer," Accounts of chemical research, vol. 45, pp. 1906-1915, 2012.
55
[56] P. K. Santra and P. V. Kamat, "Mn-doped quantum dot sensitized solar cells: a strategy to boost efficiency over 5%," Journal of the American Chemical Society, vol. 134, pp. 2508-2511, 2012.
56
[57] S.-J. Moon, Y. Itzhaik, J.-H. Yum, S. M. Zakeeruddin, G. Hodes, and M. Grätzel, "Sb2S3-based mesoscopic solar cell using an organic hole conductor," The Journal of Physical Chemistry Letters, vol. 1, pp. 1524-1527, 2010.
57
[58] C. Li, Y. Chen, Y. Wang, Z. Iqbal, M. Chhowalla, and S. Mitra, "A fullerene–single wall carbon nanotube complex for polymer bulk heterojunction photovoltaic cells," Journal of Materials Chemistry, vol. 17, pp. 2406-2411, 2007.
58
[59] L. Schmidt‐Mende, W. M. Campbell, Q. Wang, K. W. Jolley, D. L. Officer, M. K. Nazeeruddin, and M. Grätzel, "Zn‐Porphyrin‐Sensitized Nanocrystalline TiO2 Heterojunction Photovoltaic Cells," ChemPhysChem, vol. 6, pp. 1253-1258, 2005.
59
[60] J. M. K. M. M. Wienk, W. J. H. Verhees, J. Knol, J. C. and P. A. v. H. Hummelen, R. A. J. Janssen, Angew. Chem. Int. Ed., vol. 42, pp. 3371 – 3375, 2003.
60
[61] J. Y. Kim, K. Lee, N. E. Coates, D. Moses, T.-Q. Nguyen, M. Dante, and A. J. Heeger, "Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing," Science, vol. 317, pp. 222-225, 2007.
61
[62] P. Kumaresan, S. Vegiraju, Y. Ezhumalai, S. L. Yau, C. Kim, W.-H. Lee, and M.-C. Chen, "Fused-Thiophene Based Materials for Organic Photovoltaics and Dye-Sensitized Solar Cells," Polymers, vol. 6, pp. 2645-2669, 2014.
62
[63] S. Collavini, S. F. Völker, and J. L. Delgado, "Understanding the Outstanding Power Conversion Efficiency of Perovskite‐Based Solar Cells," Angewandte Chemie International Edition, vol. 54, pp. 9757-9759, 2015.
63
[64] A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, and T. Miyasaka, "Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells," Journal of the American Chemical Society, vol. 131, pp. 6050-6051, 2009.
64
[65] E. Wei, X. Ren, L. Chen, and W. C. Choy, "The efficiency limit of CH3NH3PbI3 perovskite solar cells," Applied Physics Letters, vol. 106, p. 221104, 2015.
65
[66] C. Eames, J. M. Frost, P. R. Barnes, B. C. O’regan, A. Walsh, and M. S. Islam, "Ionic transport in hybrid lead iodide perovskite solar cells," Nature communications, vol. 6, 2015.
66
[67] G. E. Eperon, S. D. Stranks, C. Menelaou, M. B. Johnston, L. M. Herz, and H. J. Snaith, "Formamidinium lead trihalide: a broadly tunable perovskite for efficient planar heterojunction solar cells," Energy & Environmental Science, vol. 7, pp. 982-988, 2014.
67
[68] J. H. Noh, S. H. Im, J. H. Heo, T. N. Mandal, and S. I. Seok, "Chemical management for colorful, efficient, and stable inorganic–organic hybrid nanostructured solar cells," Nano letters, vol. 13, pp. 1764-1769, 2013.
68
[69] S. D. Stranks, G. E. Eperon, G. Grancini, C. Menelaou, M. J. Alcocer, T. Leijtens, L. M. Herz, A. Petrozza, and H. J. Snaith, "Electron-hole diffusion lengths exceeding 1 micrometer in an organometal trihalide perovskite absorber," Science, vol. 342, pp. 341-344, 2013.
69
ORIGINAL_ARTICLE
مدل ذخیره حرارت بلند مدت هیبرید(PCM و خاک) برای سیستم گرمایش خورشیدی
در این تحقیق، عملکرد سیستم نوین ذخیره بلند مدت انرژی خورشیدی جهت گرمایش با استفاده از محاسبات شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفت. سیستم شامل ماده با تغییر فاز 6 H2o، CaCl2 برای ذخیره حرارت کوتاه مدت، محفظه ذخیره حرارت محسوس - که دارای تانک آب گرم بوده و بوسیله قلوه سنگ احاطه شده است - و پمپ حرارتی برای ذخیره حرارت میان مدت و همچنین خاک برای ذخیره حرارت بلند مدت میباشد. محاسبات نشان می دهد که Heat gain بیشتری نسبت به تک محفظه ذخیره که در قبل مطالعه شده، بدست می آید. سیستم تک محفظهای از راه تحلیلی و نظری، مقایسه استفاده از PCM و قلوه سنگ، که شامل عملکرد پمپ حرارتی در همان محفظه است مورد مطالعه قرار گرفت. به روش آنالیز و طراحی روش آزمایش (Experimental design)، جهت دستیابی به راندمان بیشتر PCM تأثیر 6 فاکتور متغیر برروی عملکرد سیستم مورد مطالعه قرار گرفت.
https://www.jrenew.ir/article_49074_a37c4b25c6107c8f3a707e46a3431c11.pdf
2015-12-22
72
81
ذخیره حرارت کوتاه مدت
ذخیره حرارت میان مدت
ذخیره حرارت بلند مدت
PCM
پمپ حرارتی
عبدالرزاق
کعبی نژادیان
info@jrenew.ir
1
سازمان انرژیهای نو ایران.تهران، 1169-14665.
LEAD_AUTHOR
K.
Watanabe
2
Professor, Faculty of Science and Technology, Keio University, Tokyo, Japan
AUTHOR
Y.
Nakajima
3
Professor, Department of Architecture, Kogakuin University, Tokyo, Japan
AUTHOR
]عبدالرزاق کعبی نژادیان، فناوری ذخیره انرژی: ذخیره حرارت محسوس و کلیات فناوری ذخیره حرارتی، جلد اول، عبدالرزاق کعبی نژادیان، پاییز 1392، چاپ اول
1
[2]عبدالرزاق کعبی نژادیان، فناوری ذخیره انرژی: ذخیره حرارت نهانی و ذخیره حرارت شیمیایی، جلد دوم، عبدالرزاق کعبی نژادیان، پاییز 1394، چاپ اول
2
[3] Y. Nakajima et al., Research of long-term underground solar energy storage and heat pump system. Part (1)- (7), summaries of technical papers of annual. Meeting of AIJ, 1981-1984.
3
[4] Y. Nakajima et al., Design and analysis for solar residence with long-term latent heat storage system through underground. Part (7)- (10), summaries of technical papers of JSES, 1981-1948.
4
[5] Y. Nakajima et al.,Study ofthermal peculiarity of ground thermal storage material. Part (1)-(6), summaries of technical papers of AIJ, 1980-1985.
5
[6] A. Abhat, Low temperature latent heat thermal energy storage: Heat storage marerials. Solar Energy 30, 313-331 (1983)
6
[7] N. A. Malatidis and A. Abhat, Investigation of the thermophysical be-haviour of calcium chloride 6-hydrate for use as heat storage material in latent heat stores (in German). Forschung Ingenieur-Wesen 48, 1-26 (1982)
7
[8] V. A. Costello, S. S. Melsheimer and D. D. Edie, Heat transfer and calo-rimetric studies of a direct contact-latent heat energy storage system. Thermal storage and heat transfer in solar energy system. Presented at ASME Meeting, San Francisco, Calif. 10-15 Dec. 1978
8
[9] J. Shelton, Underground storage of heat in solar heating system. Solar Energy 17, 137-143 (1975)
9
[10] M. Telkes, Solar energy storage. ASHRAE J. 16, 38 (1974)
10