مطالعه عددي و شبيه‌سازي عملكرد يك مبدل حرارتي پر شده با ماده تغييرفاز براي سامانه تهويه مطبوع يك ساختمان مسكوني در مناطق گرم و خشك ايران

A Numerical Study and Simulation of a Heat Exchanger Packed with Phase Change Materials for Air Conditioning System in a Residential Building Located in the Desert Region of Iran

به‌دليل تغييرات آب‌وهوايي و افزايش استانداردهاي زندگي، كنترل دماي هواي داخل منازل و تثبيت آن در دماي آسايش،اهميت بسياري يافته است. نياز به سرمايش و خنك كردن هوا طي روزهاي گرم تابستان، باعث رسيدن به اوج مصرف برق مي‌شود. استفاده از مواد تغيير فاز در سامانه‌هاي ذخيره‌كننده انرژي سرمايشي و گرمايشي مي‌تواند سبب جابجايي زمان اوج مصرف و راه حلي براي اين مشكل باشد.در اين مقاله، نتايج يك مدل‌سازيرياضي مبتني بر ظرفيت حرارتي موثرو شبيه‌سازيآن براي يك مبدل حرارتي پرشده با مواد تغيير فاز مورد استفاده در سامانه تهويه يك منزل مسكوني فرضي در مناطق كويري ايران ارايه شده است. همچنين براي ارزيابي هرچه بهتر سامانه پيشنهادي، گرماي جذب‌شده توسط ماده تغييرفاز در مقايسه با مصرف انرژي دمنده هواي سامانه، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج حاصل نشان از آن دارد كه حدود 3 برابر انرژي مصرفي دمنده، گرماي نامطلوب توسط ماده تغييرفاز جذب مي‌شود. نكته حايز اهميت ديگر آن است كه بيش از 70 درصد انرژي مصرفي دمنده در طول شب صورت مي‌پذيرد كه اين امر تاثير بسزايي در جابجايي زمان اوج بار دارد.

Air quality inside the residential buildings has become a major challenge due to the climatic change and increasing the living standards. The increased cooling demand results a peak in electrical power consumption during the hottest summer hours. Phase Change Materials (PCMs) used in Thermal Energy Storage (TES) systems, can be a proper solution to control the room temperature and maintain the comfort conditions. In the present study by solving a mathematical model, performance of latent heat thermal energy storage has been simulated for free cooling application of a hypothetical residential apartment located in the desert region of Iran. Moreover, for better evaluation of the proposed system, the absorbed excess heat has been compared with the energy consumption of the passive coolant system. The results have shown that the excess heat absorbed by the PCM is triple the energy consumption of the passive coolant system. One of the advantages of the proposed method is that, 70 percent of the passive coolant power consumption takes place during the off peak midnights.