بررسی تأثیر الگوی مصرف آب گرم بر کارایی سیستم‌های آبگرمکن خورشیدی

نویسندگان

1 دانشگاه رازی

2 دانشگاه رازی- دانشکده مهندسی- گروه مهندسی مکانیک

چکیده

در این مقاله سیستم آبگرمکن خورشیدی گردش اجباری با کلکتورهای صفحه تخت و نیز لوله خلأ، برای الگوهای مختلف مصرف آب گرم، شبیه‌سازی شده است. الگوهای مطالعه‌شده در این پژوهش، نمونه‌های واقعی از الگوهای مصرف آب گرم برای مراکز و مؤسسات مختلف هستند. به‌منظور ارزیابی تأثیر الگوهای مصرف آب گرم بر کارایی اقتصادی سیستم، خروجی‌های شبیه‌سازی دینامیکی کارایی حرارتی به‌عنوان ورودی، برای تحلیل اقتصادی آبگرمکن خورشیدی به ‌کار گرفته شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که به‌کارگیری الگوهایی که مقدار زیادی از مصرف آب گرم را به ساعات 6 تا10 صبح اختصاص می‌دهند، هزینۀ ناشی از تأمین انرژی مورد نیاز سیستم جبرانی را افزایش می‌دهد. در نتیجه، دورۀ بازگشت سرمایۀ سیستم نیز، افزایش می‌یابد. مطابق نتایج شبیه‌سازی، تغییر الگوی مصرف آب گرم در سیستم با کلکتورهای صفحه تخت و لوله خلأ، می‌تواند به طور متوسط، سوددهی سالانۀ سیستم را به ترتیب 61 درصد و 31 درصد افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Greening, B., Azapagic, A., "Domestic Solar Thermal Water Heating: A Sustainable Option for the UK?," Renewable Energy, Vol. 63, pp. 23-36, 2014. [2] خراسانی‌زاده، حسین؛ مسچی، سید مرتضی، «تعیین زاویۀ شیب بهینۀ ماهیانه، فصلی، شش ماهه و سالانه کلکتورهای خورشیدی تخت در کاشان»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، دوره 3، شماره 4، صفحه 38-49، 1392. [3] Kalogirou, S., ''Solar Thermal Collectors and Applications,'' Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 30, No. 3, pp. 231-295, 2004. [4] Papadimitratos, A., Sobhansarbandi, S., Pozdin, V., Zakhidov, A., ''Evacuated Tube Solar Collectors Integrated with Phase Change Materials,'' Solar Energy, Vol. 129, pp. 10-19, 2016. [5] Naspolini., H., Rüther, R., ''Assessing the Technical and Economic Viability of Low Cost Domestic Solar Hot Water Systems (DSHWS) in Low-Income Residential Dwellings in Brazil,'' Renewable Energy, Vol. 48, pp. 92-99, 2012. [6] Cao, F., Zhao, L., Zhang, F., Guo, L., ''Redesign of a Water Heating System Using Evacuated Tube Solar Collectors: TRNSYS Simulation and Techno-Economic Evaluation,'' Heat Transfer Engineering, Vol. 35, No. 6-8, pp. 556-566, 2014. [7] Hazami, M., Naili, N., Attar, I., Farhat, A., ''Solar Water Heating Systems Feasibility for Domestic Requests in Tunisia: Thermal Potential and Economic Analysis,'' Energy Conversion and Management, Vol. 76, pp. 599-608, 2013. [8] Lima, T., Dutra, J., Primo, A., ''Solar Water Heating for a Hospital Laundry: A Case Study,'' Solar Energy, Vol. 122, pp. 737-748, 2015. Abdunnabi, MJR., Alakder, KMA., Alkishriwi, NA., Abughres, SM., ''Experimental Validation of Forced Circulation of Solar Water Heating Systems in TRNSYS,'' Energy Procedia, Vol. 57, pp. 2477-2486, 2014. [9] Ayompe, LM., Duffy, A., Mccormack, SJ., Conlon, M., ''Validated TRNSYS Model for Forced Circulation Solar Water Heating Systems with Flat Plate and Heat Pipe Evacuated Tube Collectors,'' Applied Thermal Engineering, Vol. 31, No. 8, pp. 1536-1542, 2011. [10] Ahmed, K., Pylsy, P., Kurnitski, J., ''Monthly Domestic Hot Water Profiles for Energy Calculation in Finnish Apartment Buildings,'' Energy and Buildings, Vol. 97, pp. 77-85, 2015. [11] American Society of Heating, Refrigerating and Air- Conditioning Engineers., HVAC Applications Handbook, SI Edition, Atlanta GA, 2011. [13] Evarts, J., Swan, L., '' Domestic Hot Water Consumption Estimates for Solar Thermal System Sizing,'' Energy and Buildings, Vol. 58, pp. 58-65, 2013. [14] Dongellini, M., Falcioni, S., Morini, G., ''Dynamic Simulation of Solar Thermal Collectors for Domestic Hot Water Production,'' Energy Procedia, Vol. 82, pp. 630-636, 2015. [15] Bouhal, T., Agrouaz, Y., Allouhi, A., Kousksou, T., Jamil, A., El Rhafiki, T., et al., ''Impact of Load Profile and Collector Technology on the Fractional Savings of Solar Domestic Water Heaters under Various Climatic Conditions,'' International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, No. 18, pp. 13245-13258, 2017. [16] Shirinbakhsh, M., Mirkhani, N., Sajadi, B., ''A Comprehensive Study on the Effect of Hot Water Demand and PCM Integration on the Performance of SDHW System, '' Solar Energy, Vol. 159, pp. 405-414, 2018. [17] Pillai, I., Banerjee, R., ''Impact of Hot Water Usage Pattern and Location on Economics of Solar Water Heating Systems,'' Water and Energy Abstracts, Vol. 14, No. 4, 2004. [18] Solar Rating and Certification Corporation., SRCC Certification, Rating and Listing Directory, August 2012,http://www.solar_rating.org/certification_listing_directory/index.html. [19] Duffie, J.A., Beckman, W.A., Solar Engineering of Thermal Processes, New York, John Wiley & Sons, 2013. [20] Kalogirou, S., Solar Energy Engineering: Processes and Systems, Academic Press, 2013. [21] Russo, B., Chvala, W., American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) Federal Energy Management Program Technical Assistance Project 281 Solar Hot Water Application Assessment for US Army IMCOM-Southeast Region. Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Richland, WA (US), 2010. [22] Central Bank of Iran., Term Investment Deposit Rates, March 2017, http://www.cbi.ir/simplelist/1493.aspx. [23] Kulkarni, G., Kedare, S., Bandyopadhyay, S., ''Determination of Design Space and Optimization of Solar Water Heating Systems,'' Solar Energy, Vol. 81, No. 8, pp. 958-968, 2007.