تأمين خورشيدي برق و سرمايش و گرمايش يك فضاي مسكوني به كمك پيل سوختي يا باتري و پمپ حرارتي و بهينه سازي آن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

در دهه‌هاي اخير باتوجه به محدوديت منابع انرژي فسيلي، آلودگي ناشي از آن‌ها، هزينه‌ سوخت‌هاي فسيلي و الكتريسيته كه داراي نرخ فزاينده‌اي هستند؛ پژوهش‌هاي متعددي براي استفاده از ساير منابع انرژي و كاهش هزينه انجام شده است. يكي از اين راه‌هاي نوين استفاده از منبع بزرگ انرژي تجديدپذير و در دسترس همچون خورشيد است. سيستم‌هاي چندمنظوره خورشيدي جهت تأمين بارهاي حرارتي ساختمان با كاربري‌‌هاي مختلف از اهميت بالايي برخوردار هستند كه در اين راستا مفهوم ساختمان‌هاي انرژي صفر اخيراً به طور فزاينده در بخش ساختمان، در سطح جهاني براي كاهش مصرف انرژي و انتشار كربن معرفي شده است. در اين پژوهش بار گرمايش، سرمايش و الكتريكي ساختمان‌هاي مسكوني با مساحت‌هاي 109، 167 و 222 متر مربعي در شرايط آب و هوايي مختلف ايران و براي چهار شهر رامسر، تهران، اصفهان و بندرعباس با استفاده از نرم‌افزار ترنسيس (شبيه‌سازي سيستم‌هاي گذرا) كه يك ابزار قدرتمند و واقعي مي‌باشد، مدل‌سازي شده است و هدف، تأمين انرژي مورد نياز توسط دو سيستم توليد و ذخيره انرژي خورشيدي براي مقايسه عملكرد فني و اقتصادي مي‌باشد. سيستم گرمايش و سرمايش فضا متشكل از پمپ حرارتي هوا به هوا و مخزن ذخيره آب گرم جهت آب گرم مصرفي است. همچنين بلوك توليد و ذخيره‌ توان در سيستم اول متشكل از پنل فتوولتائيك-حرارتي، اينورتر متصل به شبكه و باتري و سيستم دوم شامل پنل فتوولتائيك-حرارتي، اينورتر متصل به شبكه، الكترولايزر، مخزن ذخيره‌سازي هيدروژن و سلول سوختي است. عملكرد هر يك از سيستم‌ها در طول سال جهت تأمين بار گرمايش، سرمايش و الكتريكي مورد بررسي قرار گرفته است؛ سپس بهينه‌سازي چند هدفه با اهداف كاهش كل هزينه خالص فعلي و بار الكتريكي تأمين نشده براي 20 سال بر روي دو سيستم‌ پيشنهادي در شرايط آب و هوايي مختلف ايران همراه با يكسري محدوديت‌هاي طراحي با در نظر گرفتن متغيرهاي تصميم گيري همچون تعداد پنل‌هاي فتوولتائيك حرارتي، زاويه پنل‌ها، تعداد باتري و ظرفيت اينورتر براي سيستم اول و همچنين تعداد پنل فتوولتائيك حرارتي، زاويه پنل‌ها، ظرفيت اينورتر، ظرفيت الكترولايزر (تعداد سلول‌هاي الكترولايزر)، ظرفيت سلول سوختي (تعداد سلول‌هاي سلول سوختي) و حجم مخرن ذخيره‌سازي هيدروژن براي سيستم دوم پياده سازي شده است و نتايج در قالب مرزهاي پارتو همراه با مشخصات گزينه‌هاي بهينه به دست آمده، ارائه شده است. با مقايسه مرزهاي پارتو مي‌توان بهترين سيستم را براي ساختمان و شرايط آب و هوايي مورد نظر انتخاب كنيم. در نهايت، گزينه‌هاي نهايي با در نظر گرفتن دو تابع هدف براي سيستم بهينه پيشنهاد شده است كه باتوجه به اهداف مد نظر بهترين گزينه قابل انتخاب و اجرا است.

228333

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان