امكان‌سنجي فني و اقتصادي بكارگيري مواد تغيير فاز دهنده در تركيب سيستم‌هاي سرمايش تراكمي و سرمايش آزاد، مطالعه موردي: يك ساختمان مسكوني در شهر كرمان

Technical and Economic Feasibility Study of the Use of Phase Change Materials (PCMs) in the Combination of Compression Refrigeration and Free Cooling Systems, Case Study: A Residential Building in Kerman

ذخيره‌سازي انرژي حرارتي يك فناوري با پتانسيل بالا براي كاربردهاي حرارتي متفاوت است كه مي‌تواند راه مناسبي براي اصلاح شكاف بين عرضه و تقاضاي انرژي باشد. يكي از روش‌هاي نوين و كارآمد در ذخيره‌سازي انرژي حرارتي استفاده از مواد تغيير فاز دهنده است. هدف از اين پژوهش تحليل انرژي و اگزرژي تركيب دو سيستم سرمايش آزاد و سرمايش تراكمي است كه در آن‌ها از مواد تغييرفازدهنده به منظور صرفه‌جويي بيشتر در مصرف انرژي و بهبود عملكرد سيستم، استفاده شده است. ماده‌ تغيير فاز دهنده دما متوسط بكار رفته در سيستم سرمايش آزاد در طول شب با هواي محيط شارژ مي‌شود و در طول روز و در طي فرآيند تخليه، با خنك كردن هواي ورودي به كندانسور سيستم تراكمي، سبب كاهش مصرف انرژي در سيستم خنك كننده ساختمان مي‌گردد. از سوي ديگر، تخليه انرژي حرارتي ذخيره شده در مواد تغيير فاز دهنده در طول ساعات اوج مصرف صورت مي‌گيرد. در اين ساعات هزينه انرژي بالاتر است و بنابراين با استفاده از اين روش ذخيره‌سازي انرژي حرارتي، مي‌توان در هزينه‌هاي انرژي الكتريكي يك ساختمان نيز صرفه‌جويي نمود. بررسي فني و اقتصادي اين سيستم تركيبي، نشان مي‌دهد كه 4/85% كاهش مصرف انرژي الكتريكي، 14/76 % كاهش در ساعات اوج مصرف و 6/71% كاهش در قبض برق قابل انتظار است.

Thermal Energy Storage (TES) is a high potential technology for different thermal energy applications. TES technology can be an appropriate approach to fill in the gap between electrical energy supply and demand. One efficient and modern method to store thermal energy is the use of phase-change materials (PCMs). The aim of this research is to study the feasibility of the use of PCM materials in the combination of free cooling and compression refrigeration systems. The combined system should be analyzed from energy and exergy viewpoints, in order to evaluate the amount of saved energy and the system performance upgrade. The medium temperature PCM coupled with the free cooling system, can be charged during the cool night time. During the hot day time, discharging this PCM would lower the temperature of the air entering the condenser and consequently; lower the HVAC system energy consumption. On the other hand, PCM discharge happens during the peak-hours in which the electrical energy price is high. Therefore, using PCM would reduce the building energy bills. Technical and economic results show that the proposed combined system would reduce the total electrical energy consumption up to 4.85%, energy consumption in peak-hours up to 14.76% and the electrical energy bill up to 6.71%.