طراحي مفهومي سيستم هيبريدي كلكتور فتوولتائيك-حرارتي خورشيدي و پمپ حرارتي زمين گرمايي براي تأمين برق، گرمايش و سرمايش يك ساختمان مسكوني با تمركز بر پارامترهاي فني، اقتصادي و زيست محيطي

كارشناسي ارشد

با توجه به پتانسيل بالاي منابع انرژي زمين‌گرمايي و خورشيدي به عنوان پاك‌ترين منابع انرژي تجديدپذير در مناطق جنوب و جنوب شرقي ايران، تركيب اين دو منبع انرژي به منظور تأمين انرژي مورد نياز ساختمان‌هاي مسكوني طرح مطلوبي به نظر مي‌رسد. عدم برخورداري ساكنين استان سيستان و بلوچستان ايران از شبكه گاز سراسري، طولاني و هزينه بر بودن پروژه احداث خطوط انتقال گاز طبيعي و اثرات مخرب زيست محيطي و امنيتي استفاده از منابع سوخت فسيلي از جمله ديگر ضرورت‌هاي طرح مذكور است. در اين پايان نامه سعي شده است تا با ارائه و مقايسه چهار سامانه تركيبي پمپ حرارتي زمين گرمايي فتوولتائيك-حرارتي خورشيدي با چيدمان‌هاي سري، موازي و تبادل حرارت مستقيم در شهر زاهدان نياز حرارتي شامل تأمين آبگرم مصرفي، گرمايش، سرمايش ساختمان و تأمين بخشي از نياز برق مصرفي تجهيزات و فروش برق مازاد توليدي به شبكه سراسري به عنوان منبع تأمين مالي پروژه و درآمد زايي براي ساكنين صورت پذيرد و در عين حال نياز منطقه از دسترسي به گاز طبيعي برطرف گردد. در گام نخست ميزان انرژي مورد نياز يك خانه مسكوني به نقشه پلان 94 متر مربعي با مصالح متداول ساختماني منطقه براي يك خانواده چهار نفره در نرم افزار ديزاين بيلدر طراحي و نياز حرارتي ساعتي در طي يك سال محاسبه شد. در گام بعدي، طراحي، مدلسازي و كنترل عملكرد هر سامانه پيشنهادي در نرم افزار پلي سان با استفاده از 25 عدد كلكتور فتوولتائيك-حرارتي خورشيدي با مساحت كل 33/25 متر مربع و تعداد 2 مبدل حرارتي زمين گرمايي عمودي به عمق 100 متر انجام و هر چهار طرح بعد از تأمين انرژي ساختمان، از لحاظ ميزان مصرف انرژي، ضريب عملكرد پمپ حرارتي، ميزان برق توليدي و ميزان دي اكسيد كربن منتشر شده مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. نتايج حكايت از آن داشت كه بيشينه و كمينه مقدار ضريب عملكرد در ميان طرح‌هاي ارائه شده به ترتيب معادل 4/39 و 3/87 براي سامانه تبادل حرارتي مستقيم و سامانه سري بود. با مقايسه طرح‌هاي پيشنهادي، طرح بهينه با ميزان برق مصرفي 4957 كيلووات ساعت و ميزان برق توليدي 16067 كيلووات ساعت در سال معرفي شد. علاوه بر آن تحليل اقتصادي نيز براي طرح بهينه انجام و طول مدت بازگشت سرمايه 7 سال برآورد شد. با توجه به اثرات زيست محيطي سوخت‌هاي فسيلي و با در نظر گرفتن ارزيابي زيست محيطي سامانه طراحي شده، ساليانه از انتشار 5089/7 كيلوگرم دي اكسيد كربن جلوگيري خواهد كرد. نتايج نشان دادند كه طرح بهينه پيشنهادي براي اجرا در مناطق جنوب و جنوب .شرقي ايران داراي صرفه اقتصادي و زيست محيطي است

194218

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

دكتر عليرضا زاهدي