تحلیل عملکرد سیستم گرمایش ساختمان توسط پمپ ‌حرارتی منبع زیر‌زمینی و گردآورنده فتوولتائیک/حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 مدیر گروه مهندسی مکانیک گروه مهندسی مکانیک دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به تحلیل عملکرد سیستم گرمایش ساختمان مجهز به پمپ‌حرارتی منبع زیر‌زمینی و گردآورنده فتوولتائیک/حرارتی پرداخته شده است. اجزاء سیستم مورد مطالعه شامل منبع ‌کروی زیرزمینی، گردآورنده فتوولتائیک/حرارتی و پمپ‌ حرارتی می‌باشد. بررسی عملکرد سیستم ترکیبی از دو منظر انرژی و اکسرژی صورت گرفته است. توسط توسعه موزانه انرژی برای اجزاء مختلف سیستم روابطی تحلیلی برای محاسبه دمای آب منبع کمکی، دمای سلول خورشیدی، دمای صفحه جاذب و نرخ حرارت جذب شده گردآورنده فتوولتائیک/حرارتی به‌دست آمده‌است. توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتائیک توسط مدل الکتریکی چهار پارامتری جریان-ولتاژ محاسبه شده است. با نوشتن موازنه اکسرژی برای اجزاء مختلف سیستم برگشت‌ناپذیری آن‌ها مشخص شده‌است. نتایج شبیه‌سازی تحقیق حاضر در توافق خوبی با داده‌های آزمایشگاهی تحقیقات پیشین می‌باشد. بررسی نتایج نشان می-دهد که برای تعداد گردآورنده 65 عدد و دبی جرمی kg/s 0.25 راندمان انرژی و اکسرژی حداکثر می‌باشد. کاهش حجم منبع کاهش دمای آب منبع کمکی را به دنبال دارد. افزایش 30 درصدی تعداد گردآورنده‌های PV/T افزایش 25 درصدی دمای آب را سبب می‌شود. بیشترین و کمترین دمای آب منبع کمکی به‌ترتیب در زمینی از جنس سنگ‌ریزه زبر و گرانیت مشاهده شد.-- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Performance analysis of a building heating system using ground-source heat pump and photovoltaic thermal collector

نویسندگان [English]

  • Malihe Karami 1
  • Faramarz Sarhaddi 2
  • Fatemeh Sobhnamayan 3
1 Department of Mechanical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Head of Department of Mechanical Engineering Research Laboratory of Renewable Energies and Electromagnetic Fluids, Department of Mechanical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

In the present research, the performance evaluation of a building heating system equipped to underground storage tank heat pump and photovoltaic thermal collector is carried out. The system consists of an underground spherical tank, a photovoltaic thermal collector and a heat pump. The performance evaluation of the combined system is carried out from the energy and exergy perspective. Developing energy balance for various components of the system, the analytical relations for water temperature of auxiliary tank, solar cell temperature, absorber plate temperature and the useful heat gain of photovoltaic thermal collector are obtained. Output electrical power of photovoltaic module is calculated by the four-parameter current-voltage model. By writing the exergy balance for the various components of the system, their irreversibility is specified. There is a good agreement between the simulation results of the present study and the experimental data of the previous literature. The obtained results indicate that the energy and exergy efficiency is maximum for the collector number of 65 and mass flow rate of 0.25 kg/s. The decrease of storage tank volume causes the decrease of water temperature. The increase of 30% in the collector number causes the increase of 25% in water temperature. The highest and lowest water temperature of the tank is observed on the ground of coarse graveled and granite, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy storage
  • underground tank
  • Photovoltaic thermal collector
  • irreversibility