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
