ترکیب سیستمهای ذخیره انرژی گرمای محسوس و نهان جهت کاهش مصرف انرژی و استفاده در سیستمهای حرارت مرکزی و تهویه مطبوع

در این پژوهش به معرفی و مدلسازی عددی یک سیستم ذخیره انرژی حرارتی پرداخته شده است که در آن انرژی حرارتی محسوس و نهان، به طور همزمان ذخیره و مورد استفاده قرار میگیرد. از این سیستم،جهت تامین بخشی از بار سرمایی مورد نیاز ساختمان استفاده میشود، امکان استفاده از این سیستم جهت ذخیره انرژی حرارتی تولید شده توسط آبگرمکنهای خورشیدی نیز وجود دارد و در ابعاد بزرگتر میتوان درنیروگاههای حرارتی خورشیدی، جهت ذخیره انرژی گرمایی تولید شده در طول روز و استفاده از آن در شب برای تولید انرژی نیز استفاده کرد. با ذخیره انرژی سرمایی تولید شده توسط تجهیزات سرمایشی )چیلر(در زمان و شرایط عملکردی مناسب، )در طول شب که هزینه انرژی بسیار پایین و شرایط محیطی کارکرد چیلر مطلوب است( و استفاده از این انرژی ذخیره شده در زمان اوج تقاضا بار سرمایشی )اواسط روزهای تابستان کههزینه انرژی بسیار زیاد است(، موجب کاهش هزینه انرژی، کاهش آلودگی زیست محیطی و کاهش ظرفیت تجهیزات تامین کننده بار سرمایی شد کهنتیجه آن کاهش هزینه سرمایه گذاری و هزینه های جاری است. سیستم از یک مخزن با ابعاد 5 / 3 × 3 / 2 متر و عمق 1 متر، دارای صفحات مکعب مستطیلی باریک، حاوی مواد تغییر فاز دهنده (PCM) تشکیل شدهاست که با تغییر فاز از حالت جامد به مایع و بالعکس، انرژی حرارتی سیال انتقال دهنده حرارت را در خود ذخیره میکند. مدلسازی مرحله دشارژ سیستم به صورت عددی و دوبعدی انجام شده است. آب با دمای°C 17 وارد مخزن شده و پس از تبادل حرارت با آب °C 7 و مواد PCM ، )با دمای اولیه °C 7 و در فاز جامد( از مخزن و با دمای پایین خارج میشود. نتایج، با کار تجربی و تحلیلی مقایسه شده و پس از اطمینان از صحت نتایج، پارامترهای موثر در عملکرد سیستم )دمای آب خروجی از مخزن( بررسی شد. استفاده از PCM ، نشان دهنده افزایش چگالی ذخیرهانرژی به میزان قابل توجهی بود. با افزایش ضریب انتقال حرارت هدایتی PCM ، مشاهده شد نرخ انتقال حرارت افزایش مییابد و تاثیر مطلوبی بر کاهش دمای خروجی از مخزن دارد. کاهش ضخامت صفحات حاویPCM نیز باعث افزایش سطح تبادل حرارت درنتیجه افزایش نرخ انتقال حرارت میشود. استفاده از چند PCM با دمای ذوب مختلف، موجب افزایش چگالی ذخیره انرژی میشود. افزایش سرعت ورودی و استفاده از پره هایی جهت ایجاد جریان مخشوش در مسیر حرکت سیال، تاثیر مطلوبی بر دمای آب خروجی از مخزن دارد. درصورت استفاده از آب خروجی از سیستم، در ورودی چیلر)به دلیل دمای مناسب( موجب کاهش ظرفیت چیلر تا 30 درصد میشود که این کاهش ظرفیت موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه تعمیر و نگهداری، کاهش ابعاد چیلر و کاهش فضای مورد نیاز میشود.

Keywords:

ذخیره انرژی گرمایی , مواد تغییر فاز دهنده , PCM , حرارت محسوس , حرارت نهان , کاهش مصرف انرژی , TES