ارزیابی عملکرد سیستم سرمایش سقفی متصل به برج خنک کن در مقایسه با سیستم فن کویل در مناطق مختلف آب و هوایی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

10.52547/jrenew.10.2.64

چکیده

قسمت عمده­ای از مصرف انرژی در ساختمان‌ها مربوط به سیستم­های تهویه مطبوع است. با توجه به اینکه انتخاب سیستم مناسب در هر منطقه آب و هوایی تاثیر عمده‌ای در کاهش مصرف انرژی و همچنین شرایط آسایش افراد دارد، در این تحقیق عملکرد سیستم فن کویل با سیستم سرمایش تابشی سقفی با لوله‌های تعبیه شده در بتن مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. در سیستم سرمایش تابشی برج خنک کن به عنوان تنها منبع تامین آب سرد مورد نیاز استفاده می‌گردد و با توجه به اینکه کارکرد موثر برج خنک کن تابع شرایط محیطی است، عملکرد سیستم سرمایشی در شرایط آب و هوایی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. جهت مدلسازی حرارتی سیستم‌ها و تحلیل عملکرد آنها از نرم افزار انرژی پلاس استفاده شده است و عملکرد این سیستم‌ها از نقطه نظر آسایش حرارتی و میزان مصرف انرژی در شهرهای اهواز، تهران و تبریز مقایسه شده است. شهرهای اهواز، تهران و تبریز به ترتیب معرف شرایط آب و هوایی گرم و نیمه مرطوب، گرم و خشک، معتدل و خشک هستند. نتایج مدلسازی نشان می‌دهد که سیستم سرمایش سقفی در اتصال با برج خنک کن برای شهرهای تهران و تبریز قادر است شرایط آسایش حرارتی را فراهم کند و مصرف انرژی در این سیستم در مقایسه با سیستم فن کویل کاهش قابل توجهی دارد. میزان کاهش مصرف انرژی در شهر تهران در حدود 65% و برای شهر تبریز در حدود 50% است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] L. Yang, H.Yan, JC.Lam, Thermal comfort and building energy consumption implications–a review, Applied energy, Vol. 115, pp. 164-173,  2014.
[2]  U. Eicker, Low energy cooling for sustainable buildings, New York:  John Wiley & Sons, 2009.
[3] P. Ma, LS.Wang, N. Guo, Modeling of hydronic radiant cooling of a thermally homeostatic building using a parametric cooling tower, Applied energy, Vol. 127, pp. 172-181, 2014.
 [4] M. Virta, D. Butler, J. Gräslund, J. Hogeling, EL. Kristiansen, M. Reinikainen, G. Svensson, editors, Chilled beam application guidebook,  REHVA guidebook, No 5, ISBN:2-9600468-3-8,  2013.
 [5] LD. Harvey, A handbook on low-energy buildings and district-energy systems: fundamentals, techniques and examples, Routledge, 2012.
 [6] DR. Wulfinghoff, Energy Efficiency Manual: for everyone who uses energy, pays for utilities, designs and builds, is interested in energy conservation and the environment preservation, Maryland: Energy Institute Press,  ISBN-13: 978-0965792677,  2000.
 [7]  J. Niu, JV. Kooi, HV.Rhee, Energy saving possibilities with cooled-ceiling systems, Energy and buildings, Vol. 23, No. 2, pp. 147-158, 1995.
 [8] C. Stetiu, Energy and peak power savings potential of radiant cooling systems in US commercial buildings. Energy and buildings, Vol. 30,  No. 2, pp. 127-138, 1999.
 [9] V. Zmrhal, J. Hensen, F. Drkal, Modelling and simulation of a room with a radiant cooling ceiling. InProc. Eighth International IBPSA Conference, Eindhoven, Netherlands,  2003.
 [10] Z. Tian, JA. Love, A field study of occupant thermal comfort and thermal environments with radiant slab cooling, Building and Environment, Vol. 43,  No. 10, pp. 1658-70,  2008.
 [11] RA. Memon, S. Chirarattananon, P. Vangtook, Thermal comfort assessment and application of radiant cooling: a case study, Building and environment, Vol. 43, No. 7, pp. 1185-96, 2008.
[13] S. Oxizidis, AM.Papadopoulos. Performance of radiant cooling surfaces with respect to energy consumption and thermal comfort, Energy and buildings, Vol. 57, pp. 199-209,  2013.
 [14] S. Moslehi, M. Maerefat, R. Arababadi, Applicability of radiant heating-cooling ceiling panels in residential buildings in different climates of Iran. Procedia Engineering. Vol. 145,  pp. 18-25,  2016.
 [15] AA. Márquez, JM. López, FF. Hernández, FD. Muñoz, AC. Andrés, A comparison of heating terminal units: Fan-coil versus radiant floor, and the combination of both, Energy and Buildings, Vol. 138,  pp. 621-629,  2017.
 [16] M. Nasrabadi and D. Finn,. Application of open cooling tower with radiant cooling for office space conditioning in temperate climate, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 13, pp. 145-148,  2017.
[17] Salvalai G, Pfafferott J, Sesana MM. Assessing energy and thermal comfort of different low-energy cooling concepts for non-residential buildings, Energy Conversion and Management, Vol. 76, pp. 332-341,  2013.
[18] CS. Pan, HC. Chiang, MC. Yen, CC. Wang. Thermal comfort and energy saving of a personalized PFCU air-conditioning system, Energy and buildings, Vol. 37, No. 5, pp. 443-449, 2005.
[19] M. Nasrabadi, A. Zolfaghari, M. Doaghoo, Performance analysis of radiant floor heating in small residuail buildings under Iran’s weather conditions. 27th annual conference of Mechanical Engineering, ISME 2019-1498, Tehran, Iran, 2019.  (in Persian)
[20]  JM. Palmer, KS. Chapman, RD. Watson, Handbook of Radiant Heating and Cooling, McGraw-Hill Education,  2017.
[21] JD. Feng, S. Schiavon, F.Bauman, Cooling load differences between radiant and air systems, Energy and Buildings, Vol. 65, pp. 310-321,  2013.
 [22] M. Lain, J. Hensen, Combination of low energy and mechanical cooling technologies for buildings in central Europe. In 5th International Refrigeration and Air Conditioning Conference, (pp. 1-6),  France,  2004
[23] M. Lain, F. Drkal, J. Hensen, V. Zmrhal, Low energy cooling techniques for retrofitted office buildings in central Europe, Ventilation and Retrofitting Prague, AIVC Brussels. Vol. 5, pp. 79-84, 2004.
 [24]  I. Doebber, M. Moore and M.Deru, Radiant slab cooling for retail,  ASHRAE Journal, Vol. 52,  No. 12, pp. 28, 2010.
[25]  A. Zolfaghari , M.Saadatinasab, E. Noroozi Jajarm, Investigation of the Effect of Green Double Skin Facades on Energy Consumption of High-rise Buildings in Tehran's Climatic Conditions. Journal of Modeling in Engineering,  Vol.17, No. 56, pp. 51-61, 2019. doi: 10.22075/JME.2018.5914. (in Persian)
[26] Documentation E. Engineering reference-EnergyPlus 9.2. The Reference to EnergyPlus Calculation. 2019.
[27] DG. Kröger, Air-cooled heat exchangers and cooling towers: thermal-flow performance evaluation and design, Vol. 1, Pennwell Corp, 2004.
[28] PO. Fanger, Thermal environment—Human requirements. Environmentalist. Vol. 6, No. 4, pp. 275-278, 1986.
[29] ASHRAE. ASHRAE Handbook: Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, USA, SI edition, 2013.
 [30] M. Nasrabadi and DP. Finn, Mathematical modeling of a low temperature low approach direct cooling tower for the provision of high temperature chilled water for conditioning of building spaces, Applied Thermal Engineering, Vol. 64,  No. 1, pp. 273-282, 2014.
 [31] S.Wei, M. Li, W. Lin and Y. Sun, Parametric studies and evaluations of indoor thermal environment in wet season using a field survey and PMV–PPD method, Energy and Buildings, Vol. 42, No. 6, pp. 799-806,  2010.