مدلسازی پمپ حرارتی گازی Gas Heat Pump جهت تامین سرمایش آب گرم مصرفی و برق ساختمان

پمپ حرارتی گازی Gas Heat Pump-GH به عنوان یک سیستم چند منظوره برای تامین، سرمایش، گرمایش، آب گرم مصرفی و تولید برق رویکردی نوین در جهت ارتقای بهره وری انرژی و کاهش اثرات زیست محیطی در بخش ساختمان محسوب می شود. این پژوهش به بررسی عملکرد یک سامانه GHP در یک مجتمع مسکونی هشت طبقه در شهر بندر عباس با اقلیم گرم و مرطوب، می پردازد. نوآوری اصلی این تحقیق تولید همزمان برق و حرارت از موتور گازسوز و بهره گیری از حرارت اتلافی آن برای افزایش بازده کلی سیستم است؛ موضوعی که تاکنون در مدل سازی پمپ های حرارتی گازی برای ساختمان های بلند مرتبه کمتر مورد توجه قرار گرفته است. سیستم پیشنهادی از سه سیکل اصلی تشکیل شده است: سیکل تبرید با مبرد R۴۱۰A جهت تامین سرمایش، سیکل خنک کننده موتور با مخلوط اتیلن گلیکول و آب برای کنترل دمای موتور و بازیافت حرارت، و سیکل تولید برق از انرژی مکانیکی موتور. شبیه سازی بارهای حرارتی و برودتی ساختمان با نرم افزار DesignBuilder انجام شده و محاسبات ترمودینامیکی با مدلسازی دقیق در محیط Python توسعه یافته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از حرارت بازیافتی موتور موجب افزایش بازده کل انرژی سیستم تا حدود ۳۵ تا ۴۰ درصد می شود. همچنین ضریب عملکرد (COP) سیستم در ماه های گرم بین ۴٫۸۹ تا ۶٫۳۷ و نسبت انرژی اولیه (PER) با احتساب بازیافت حرارت و برق تولیدی به ۱٫۵۴۱ می رسد. این نتایج بیانگر پتانسیل بالای GHPهای مولد برق در کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای در اقلیم های گرم و مرطوب ایران است.

Keywords:

پمپ حرارتی , گازی , سرمایش , آب گرم مصرفی , تولید برق , بازیافت حرارت , بازده انرژی