تحلیل عملکرد مدل سه نقطه‌ای مخزن ذخیره حرارتی محسوس جهت بکارگیری در سیستم سرمایش تابشی ساختمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده
در تحقیق حاضر عملکرد مخزن ذخیره حرارتی با مدل سه نقطه‌ای در سیستم سرمایش تابشی برای سه شهر تهران، تبریز و اهواز مورد بررسی قرار گرفته شده است. بدین منظور 4 حالت مختلف لحاظ شده است که در حالت اول چیلر الکتریکی بدون مخزن ذخیره آب سرد مصرفی سیستم سرمایش تابشی را تامین می‌کند، در حالت دوم چیلر الکتریکی با مخزن ذخیره به سیستم سرمایش تابشی متصل است. در حالت سوم چیلر حذف شده است و مخزن ذخیره حرارتی محسوس بطور مستقیم به برج خنک‌کن جهت شارژ مخزن متصل است و در حالت چهارم سیستم سرمایش همانند حالت سوم است با این تفاوت که در حالت سوم برج خنک کن در ساعات کم باری مخزن ذخیره را شارژ می‌کند درحالیکه در حالت چهارم کارکرد برج خنک کن جهت شارژ مخزن در ساعات میان باری و پر باری بررسی شده است. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که از نظر مصرف انرژی حالت سوم کمترین مقادیر را داراست که برای سه شهر تهران تبریز و اهواز به ترتیب 3، 9/2 و 8/2 گیگاژول می‌باشد. تحلیل آسایش حرارتی در حالت سوم نشان می‌دهد که برای سه شهر تهران، تبریز و اهواز به ترتیب 22، 83 و 3 درصد آسایش افراد را می‌تواند تامین کند. همچنین نتایج نشان می‌دهد که سیستم سرمایش تابشی در حالت سوم در سه شهر مورد بررسی می‌تواند هزینه‌ی مصرف انرژی را تا حدود 300 تا 600 هزار ریال در ماه نسبت به سیستم مرسوم کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها


- مراجع
[1] U. Eicker, Energy Efficient Buildings with Solar and Geothermal Resources, 1st ed. Stuttgart, University of Applied Sciences, Germany: Wiley, 2014.
[2] Y. Hwang, R. Radermacher, A. A. Alili, and I. Kubo, Review of Solar Cooling Technologies, HVAC&R Research, Vol. 14, No. 3, pp. 507-528, 2008.
[3] N. Fumo, P. Mago, and R. Luck, Methodology to estimate building energy consumption using EnergyPlus Benchmark Models, Energy and Buildings, Vol. 42, No. 12, pp. 2331-2337, 2010.
[4]  T. Hong, M. A. Piette, Y. Chen, S. H. Lee, S. C. Taylor-Lange, R. Zhang, K. Sun, and P.Price, Commercial building energy saver: An energy retrofit analysis toolkit, Applied Energy, Vol. 159, pp. 298-309, 2015.
[5]  Y. Yau and B. Rismanchi, A review on cool thermal storage technologies and operating strategies, Renewable and sustainable energy reviews, Vol. 16, No. 1, pp. 787-797, 2012.
[6]  I. Dincer, On thermal energy storage systems and applications in buildings, Energy and buildings, Vol. 34, No. 4, pp. 377-388, 2002.
cooling system for high-tech offices in subtropical climate–Radiant cooling by absorption refrigeration and desiccant dehumidification, Energy Conversion and Management, Vol. 52, No. 8-9, pp. 2883-2894, 2011.
[8] Y. Khan, V. R. Khare, J. Mathur, and M. Bhandari, Performance evaluation of radiant cooling system integrated with air system under different operational strategies, Energy and Buildings, Vol. 97, pp. 118-128, 2015.
[9]  X. Zhou, Y. Liu, J. Zhang, L. Ye, and M. Luo, Radiant asymmetric thermal comfort evaluation for floor cooling system–A field study in office building, Energy and Buildings, Vol. 260, pp. 111917, 2022.
[10] F. Reda, M. Viot, K. Sipilä, M. Helm, Energy assessment of solar cooling thermally driven system configurations for an office building in a Nordic country, Applied Energy, Vol. 166, pp. 27-43, 2016.
[11] M. Nasrabadi, A. Zolfaghari, and F. Rabbani, Modeling and Thermal Analysis of Energy Storage Tank for Performance Evaluation in Solar Collector Cycle, Sixth Annual Clean Energy Conference, Shiraz University, Shiraz, Iran, 2017. (in Persian)
[12] M. Nasrabadi and F. Rabbani, Modeling of Energy Storage Tank for Application in HVAC Systems, Twenty-Eighth Annual International Mechanical Engineering Conference, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran, 2020. (in Persian)
[13] M. Nasrabadi and D. P. Finn, Analysis of a low-temperature small approach open cooling tower integrated with radiant cooling and displacement ventilation for space conditioning in temperate climates, Advances in Building Energy Research, Vol. 16, No. 6, pp. 754-779, 2022.
[14] M. Nasrabadi and D. P. Finn, Performance Assessment of an Integrated Low-Approach Low-Temperature Open Cooling Tower with Radiant Cooling and Displacement Ventilation for Space Conditioning in Temperate Climates, Energies, Vol. 17, No. 15, pp.1-30, 2024.
[15] M. Nasrabadi, Performance analysis of a radiant cooling system connected to a cooling tower in comparison to a fan-coil system in different climatic conditions of Iran, Journal of Renewable and New Energy, Vol. 10, No. 2, pp. 64-76, 2023.
[16] F. Rabbani, M. Nasrabadi, and A. Zolfaghari, Performance analysis of a thermal energy storage system connected to a cooling tower for chilled water production of radiant ceiling, Journal of Modeling in Engineering, Vol. 21, No. 73, pp. 187-200, 2023. (in Persian)
[17] M. Nasrabadi, M. Daagho, and A. Zolfaghari, Investigation of the Performance of Combined Solar Floor Heating System for Small Residential Buildings in the Climate of Iran, Twenty-Seventh Annual International Mechanical Engineering Conference, University of Tehran, Tehran, Iran, 2019. (in Persian)
[18] A. Omidvar, M. Marefat, and A. Zolfaghari, Feasibility Study of Using Radiant Ceiling Cooling Systems Considering Climate Diversity in Iran, Mechanical Engineering, Vol. 18, No. 64, pp. 47-55, 2010. (in Persian)
[19] A. Zolfaghari, M. Saadatinasab, and 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. (in Persian)
[20] J. D. Feng, S. Schiavon, and F. Bauman, Cooling load differences between radiant and air systems, Energy and Buildings, Vol. 65, pp. 310-321, 2013.
[21] I. Doebber, Radiant slab cooling for retail, ASHRAE Journal, Vol. 52, No. 12, pp. 28, 2010.
[22] J. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar engineering of thermal processes, Fourth Edition, pp. 373-408, John Wiley & Sons, 2013.
[23] P. Haves, B. Ravache, and M. Yazdanian, Accuracy of HVAC load predictions: Validation of EnergyPlus and DOE-2 using FLEXLAB measurements, Lawrence Berkeley National Laboratory, pp. 1-9, 2020.
[24] M. Wetter and T. Nouidui, Building Controls Virtual Test Bed User Manual, Lawrence Berkley National Laboratory, 2012.
[25] 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.
[26] ASHRAE Handbook: Fundamentals, SI edition, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, USA, 2013.
[27] Electricity Market Summer Report 2023, Accessed 20 December 2023; https://www.irema.ir/fa. (in Persian)
[28] P. Fanger, Thermal environment Human requirements, Environmentalist, Vol. 6, pp. 275-278, 1986.
[29] M. Vaughn, 2013-2014: ASHRAE research report, ASHRAE Journal, Vol. 56, No. 10, pp. 89-99, 2014.
[30] 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.
 

  • تاریخ دریافت 27 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 30 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 02 بهمن 1403