عملکرد پمپ حرارتی زمین‌گرمایی ترکیبی به‌همراه برج خنک‌کن در اقلیم‌های آب‌و‌هوایی ایران

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

2 استاد دنشکدة مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

انرژی زمین‌گرمایی نوعی از انرژی تجدیدپذیر است که به‌دلیل در دسترس بودن مورد توجه قرار رفته است. از جمله روش‌های استفاده از این نوع انرژی، پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی است که با دفن لوله‌هایی از جنس پلی‌اتیلن درون زمین می‌توان از آنها به‌عنوان چاه یا منبع حرارتی استفاده کرد. با توجه به مقعیت جغرافیایی ایران بر روی کمربند خشکی، بیشتر شهرهای این کشور در طول سال به سرمایش بیش از گرمایش نیاز دارند، که این موضوع گرایشی را به‌سمت سیستم‌های ترکیبی با برج خنک‌کن پدید می‌آورد. در این سیستم‌ها تأمین بخشی از بار سرمایش برعهده برج است. در این مقاله سعی شده است تا با بیان روش مدل‌سازی اجزای سیستم ترکیبی و بهینه‌سازی آن، سیستم بهینة پمپ حرارتی زمین‌گرمایی و پمپ حرارتی زمین‌گرمایی ترکیبی برای یک نمونه ساختمان شبیه‌سازی شده با کاربری تجاری به‌کمک نرم‌افزار دیزاین بیلدر[i]، در اقلیم‌های متفاوت تحلیل شود و ابعاد گوناگون آن مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه، تغییرات دمای خروجی سیال از زمین در سیستم ترکیبی و پایه، ضریب عملکرد پمپ حرارتی در سرمایش و گرمایش در طی عمر سیستم و همچنین میزان اثرگذاری سیستم ترکیبی در کاهش هزینة عمر سیستم تحلیل شود.
[i]. DesignBuilder ®

کلیدواژه‌ها


[1] Harvey, L.D., “The Potential of Wind Energy to Largely Displace Existing Canadian Fossil Fuel and Nuclear Electricity Generation.” Energy 50 (2013), PP. 93-102.

[2] Michopoulos, F., N. Kyriakis, “Predicting the fluid temperature at the exit of the vertical ground heat exchangers.” Applied Energy 86 (2009), PP. 2065–2070.

[3] Omer, A.M.. “Ground-source heat pumps systems and applications.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008), PP. 344–371.

[4] Sanner, B.,"Description of Ground Source Types For the Heat Pump".

[5] صنایع، سپهر، عباسعلی فرداد، مهدی ضیغمی. "مدلسازی و بررسی فنی و اقتصادی پمپ حرارتی زمینی"، چهارمین همایش بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان، 1383.

[6] Pertzborn, A. “The Design of Hybrid Cooling Tower Heat Pump System”, M.Sc. Thesis, university of Wisconsin-Madison, 2013.

[7] Phetteplace, G., Sullivan W. “Performance of a Hybrid Ground-Coupled Heat Pump system.” ASHRAE Transactions, 104(1B), 1998, pp. 763–770.

[8] Singh, J.B., G. Foster. “Advantages of using the hybrid geothermal option.” The Second Stockton International Geothermal Conference, the Richard Stockton College of New Jersey, 1998.

[9] Trane, “High Efficiency Horizontal & Vertical Water Source Comfort System Axiom TM 1 / 2 - 5 Tons-60 Hz Model GEH / GEV,” (June), 2007.

[10] TESS, 2004, “Type 510: Closed Circuit Cooling Tower.”

[11] Zweifel, G., V. Dorer, M. Koschenz, A. Weber. “Building Energy and System Simulation Programs: Model Development, Coupling and Integration.” 1995.

[12] Baltimore Air coil Company, “Closed Circuit Cooling Towers”.

[13] TESS, Hybrid Geothermal Heat Pumps at Fort Polk, Louisiana: Final Report to Oak Ridge National Laboratory for Subcontract, 2005.

[14] Hellström, G. Duct Ground Heat Storage Model: Manual for Computer Code, Department of Mathematical Physics University of Lund, Sweden, 1989.

[15] Thornton J.W., T.P. McDowell, P.J. Hughes. “Comparison of Practical Vertical Ground Heat Exchanger Sizing Methods to a Fort Polk Data/Model Benchmark.” ASHRAE Transactions, 104(1), 1997.

[16] Thornton, J.W., T.P. McDowell, J.A. Shonder, P.J. Hughes, D. Pahud, G. A. J. Hellström. “Residential Vertical Geothermal Heat Pump System Models: Calibration to Data,” ASHRAE Transactions, 104(1), 1997.

[17] Shonder, J.J.A., P.J. Hughes, J.W. Thornton. “Using Calibrated Engineering Models to Predict Energy Savings in Large-Scale Geothermal Heat Pump Projects.” ASHRAE Transactions: Symposia, 1998, pp. 944–954.

[18] Kavanaugh. S.P., K. Rafferty. Ground Source Heat Pumps: Design of Geothermal Systems for Commercial and Institutional Buildings, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA, 1997.

[19] سعید احمدی دافچاهی، برگرفته از روش نوین محاسبات و مبانی طراحی تاسیسات (فرزاد منصوری).

[20] DesignBuilder, http://www.enef.co/index.php/2 (accessed May 16, 2015).