بررسي ترمواكونوميك پمپ حرارتي منبع زميني انبساط مستقيم دي‌اكسيدكربن با استفاده از منبسط‌كننده و مبادله‌كن‌حرارتي‌داخلي

Thermo-economic Investigation of Carbon Dioxide Direct-Expansion Ground Source Heat Pump using Expander and Internal Heat Exchanger

در اين مقاله مقايسه‌اي بين چهار پمپ حرارتي منبع زميني انبساط مستقيم افقي دي‌اكسيدكربن با بهره‌گيري از تحليل ترمواكونوميك انجام گرفته است. براي چهار سيستم مورد بررسي، هزينه توليد هر واحد حرارت در بار گرمايشي برابر با 8 كيلووات در دو حالت گرمايش محيط و آبگرم مصرفي مورد محاسبه قرار گرفته است. مطابق با نتايج بدست آمده، سيستم داراي شير انبساط به همراه مبادله‌كن‌حرارتي داخلي و سيستم داراي منبسط‌كننده به همراه مبادله‌كن‌حرارتي داخلي به ترتيب كمترين هزينه هر واحد حرارت توليد شده و بيشترين ضريب عملكرد را دارا مي‌باشند. علاوه بر اين مشخص گرديد كه به ترتيب در دو حالت گرمايش محيط و آبگرم مصرفي، 19 و 11 درصد افزايش ضريب عملكرد منجر به 11 و 5/7 درصد افزايش هزينه هر واحد حرارت توليد شده در قيمت برق 025/0 دلار بر كيلووات ساعت مي‌گردد. همچنين براي درصدهاي افزايشي ضريب عملكرد اشاره شده و با درنظر گرفتن قيمت برق 25/0 دلار بر كيلووات ساعت، در دو حالت گرمايش محيط و آبگرم مصرفي، هزينه هر واحد حرارت توليد شده در حدود 6 درصد افزايش مي‌يابد.

In the present paper, a comparison was made among four carbon dioxide (CO2) horizontal direct-expansion ground source heat pumps by using the thermo-economic analysis. For four study cycles, the unit cost of heat (LCOH, $/kWhth) was determined for two cases with constant a) Space Heating (SH) and b) Domestic Hot Water (DHW) loads with the peak of 8kW. Upon the obtained results, the (EVC+HE) and (EC+IHE) were found to have the lowest unit cost of heat and the highest COP, respectively. Also, it was shown that for the SH/DHW loads, 19% /11% increase in the COP results in 11% /7.5% increase in the LCOH for the electricity cost of 0.025$/kWh. Also, for the mentioned percentages increase in the COP and considering the electricity cost of 0.25$/kWh, LCOH is increased by about 6% for the SH and DHW cases, respectively. It was also concluded that the configuration with the highest COP is not that with the lowest unit cost of heat.