خانه علمی پژوهشیمقالات مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر روش مقاوم سازی جدید در سیستم تهویه مطبوع برای کاهش تقاضای انرژی ساختمان

مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر روش مقاوم سازی جدید در سیستم تهویه مطبوع برای کاهش تقاضای انرژی ساختمان

توسط رضا زارع
0 نظرات

چکیده

بهبود کیفیت هوا و کاهش بیماری­ های موجود در هوا می­تواند با القای هوای تازه به ساختمان به طور موثری حاصل شود. با این حال­، این مصرف انرژی ساختمان را به چالش می­کشد. به عنوان راه ­حل پیشنهادی­، مطالعه حاضر در استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM)، مبدل مبتنی بر گرما­، به عنوان  مقاوم­سازی با تهویه گرمایشی و تهویه مطبوع هوا (HVAC) ، برای استخراج انرژی حرارتی از هوای تازه و در نتیجه تقاضای انرژی کاهش می­یابد. کلسیم کلرید هگزا هیدراته(CaCl2⋅6H2O)  به عنوان PCM­، روش انتخاب شده TOPSIS  بر اساس میزان آنتروپی استفاده می­شود. انرژی صرفه ­جویی شده در ضخامت PCM افزایش یافته (از 20 میلی­متر تا 100 میلی­متر) و فین­ های طولی اضافه شده (5 میلی­متر عرض و طول 50 میلی­متر) در مقایسه با سیستم­های استانداردHVAC  با استفاده از R134A ارزیابی می­شود. برای تابستان­ ها در آب و هوای مختلف، سیستم HVAC مقاوم شده با مبدل حرارتی با ضخامت 100 میلی­متر PCM و 48 پیکربندی فین هنگامی که سیستم به مدت 6 ساعت کار نموده به ترتیب اوج و متوسط صرفه­ جویی انرژی 12% و 9%  بدست آمد. برای ضخامت PCM از 75 میلی­متر­، 50 میلی­متر و 20 میلی­متر­، حداکثر صرفه ­جویی در مصرف انرژی به ترتیب 6.64% با 48 فین، 5.22% با 24 فین و 3.22% با 12 فین بود. این مطالعه به سیاست­ گذاران راه حل­ های کارآمد و پایدار برای سیستم­ های HVAC ارائه می­دهد که می­تواند تقاضای انرژی را کاهش داده و به مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک نماید.

نتیجه­ گیری و جمع ­بندی

مطالعه حاضر تکنیکی را برای کاهش مصرف انرژی در سیستم­های HVAC معمولی با مقاوم­ سازی آن­ها با مبدل حرارتی مبتنی بر PCM ارائه میدهد. مبدل حرارتی قبل از ورود به واحد خنک کننده هوا­، دمای هوای تازه را از محیط کاهش می­دهد. PCM برای استفاده، نقطه ذوب در محدوده راحتی حرارتی انسانی قرار دارد. نتیجه­ گیری زیر از تجزیه و تحلیل ترسیم شده است:

 1. همراه با نقطه ذوب و گرمای نهان­، هدایت حرارتی­، چگالی و گرمای ویژه در هر دو فاز جامد و مایع بر عملکرد ذاتی PCM  تأثیر می­گذارد. کلسیم کلرید هگزاهیدراته(CaCl2⋅6H2O)  مطابق با روش TOPSIS با استفاده از وزن آنتروپی مناسب­ترین کاربرد را دارد.

2. فین­های طولی در هوا اکسترود می­شوند و مطالعه پارامتری برای تأثیر تعداد فین­ها و ضخامت PCM بر روی صرفه جویی در مصرف انرژی سیستم HVAC را تجزیه و تحلیل می­نماید. مشاهده شد که ترکیبی که دمای خروجی هوای با پایداری پایین­تر برای مدت زمان طولانی­تر می­تواند به صرفه جویی در انرژی بیشتری برسد.

3. هنگامی که سیستم HVAC با مبدل حرارتی همراه با PCM به ضخامت 20 میلی­متر مقاوم می­شود­، بازده نسخه 12 فین شده باعث صرفه­ج ویی بالا در مصرف انرژی 3.22% می­شود. برای ضخامتPCM  50 میلی­متر­، نوع 24 فین شده اوج صرفه­جویی 5.22% را ارائه می­دهد. از آنجا که ضخامت PCM به 75 میلی­متر و 100 میلی­متر می­رسد­، در هنگام استفاده از مبدل حرارتی 48 فین شده به ترتیب به 6.64 و 9.06 درصد افزایش می­یابد.

4. از این مطالعه نتیجه گرفت که مبدل حرارتی با  48فین و PCM با 100 میلی­متر ضخامت باعث اوج صرفه­ جویی در مصرف انرژی 12% و صرفه­ جویی در مصرف انرژی 9.06% در هنگام کار به مدت 6 ساعت در طول روز می­شود.

طبق این تحقیقات می­توان نتیجه گرفت که مقاوم ­سازی سیستم HVAC با مبدل حرارتی طراحی شده برای صرفه ­جویی در مصرف انرژی­، حفظ کیفیت هوای داخلی و کاهش انتقال بیماری توصیه می­شود. این یافته ­ها می­توانند به سیاست گذاران و مهندسان HVAC در طراحی سیستم­های خنک کننده پایدار و کارآمد برای ساختمان­ ها کمک نمایند. در این تحقیق­، خنک کننده هوای محیط مورد توجه قرار گرفت و فاکتور گرمای معقول 0.75 برای شرایط آب و هوایی کامپوزیت اتخاذ شد. برای تجزیه و تحلیل جذاب­، مطالعات آینده می­تواند سطح رطوبت­ های زمان واقعی هوای محیط را در بر بگیرد. علاوه بر این­، ارزیابی سیستم در سراسر مناطق آب و هوایی جهانی و پیشرفته­های مختلف انتقال حرارت­­، چشم انداز جامع ­تری در مورد این امر ارائه می­دهد.

دانلود فایل :مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر روش مقاوم سازی جدید در سیستم تهویه مطبوع برای کاهش تقاضای انرژی ساختمان

 

Reference:

Sharma, Rahul Kumar, Ashish Kumar, and Dibakar Rakshit. "A phase change material (PCM) based novel retrofitting approach in the air conditioning system to reduce building energy demand." Applied Thermal Engineering 238 (2024): 121872.

https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121872

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم ­زاده


مطالب مشابه

پیام بگذارید

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

نگاهی کوتاه

مرجع اطلاعات تخصصی پلیمر حاوی محتوی فنی،اقتصادی،علمی و تولیدی در بازار ایران به منظور گسترش تعاملات تجاری B2B و B2C فعالین و متقاضیان در عرصه داخلی و بین المللی

خبرنامه

آخرین اخبار

تمامی حقوق مطالب برای “پلیم پارت “محفوظ است و هرگونه کپی برداری بدون ذکر منبع ممنوع میباشد.

ضبط پیام صوتی

زمان هر پیام صوتی 5 دقیقه است