دریافتکنندههای فعال انرژی خورشیدی
بهمنظور صرفهجويي اقتصادي در هزينههاي مربوط به سوخت و رهايي از مشكلات زيستمحيطي ناشي از مصرف سوختهاي فسيلي و هزينههاي اجتماعي آنها ميتوان از عوامل مختلفي از جمله فناوريهاي جديد و بهويژه فناوريهاي انرژي خورشيدي استفاده نمود. با توجه به افزايش قيمت انرژي در جهان، استفاده از انرژيهاي نو بهسرعت رو به گسترش ميباشد. استفاده از انرژي خورشيد با توجه به مزاياي بسيار آن در الويت طرحهاي تحقيقاتي و اجرايي قرار گرفته است. انرژي خورشيدي يكي از منابع اصلي، ارزان، پاك و قابل دسترس ميباشد. برخلاف سوختهاي فسيلي كه تجديدناپذير هستند و روزي به پايان ميرسند، انرژي خورشيدي منبعي تجديدپذير بهشمار ميآيد كه تا روزي كه حيات در كره خاكي وجود دارد قابل استفاده و بهرهبرداري است. برای بهرهگیری بهینه از این انرژی، در ابتدا میبایست انواع، چگونگی کارکرد و کاربردهای متداولترین و پرکاربردترین سامانههای مهار این انرژی را بهطور کامل شناخت. بنابراین در این مقاله سعی داریم انواع متنوع گیرندههای خورشیدی و سامانههای تولید الکتریسیته فتوولتاییک را تشریح نماییم.
كلمات كليدي: سلول خورشیدی، گیرنده خورشیدی، خانه خورشيدي، انرژی خورشیدی، تولید برق خورشیدی
بهطور متوسط خورشيد در هر ثانيه1020 × 1/1 كيلووات ساعت انرژي ساطع ميكند. از كل انرژي منتشر شده توسط خورشيد تنها در حدود 47 درصد آن به سطح زمين ميرسد. اين بدان معني است كه زمين در هر ساعت تابشي در حدود 60 ميليون Btu دريافت ميکند.يعني انرژي ناشي از سه روز تابش خورشيد به زمين برابر با تمام انرژي ناشي از احتراق كل سوختهاي فسيلي در دل زمين است و بنابراين ميتوان نتيجه گرفت كه در اثر تابش خورشيد به مدت چهل روز، ميتوان انرژي مورد نياز يک قرن را ذخيره نمود .يكي از مشكلات اساسي انرژي خورشيدي آن است كه پتانسيل دريافت آن روي سطح زمين بسيار كم است. بنابراين، بهطور مثال براي استحصال مقادير ارزشمند از انرژي خورشيدي به گیرندههايي با سطح وسيع نيازداريم، يعني تقريباً حدود 14 متر مربع براي هر كيلووات كار، كه براي اين منظور از يك تبدیل کننده استفاده ميشود ]2[. با استفاده از برخي از دستگاههاي متمركزكننده ميتوان انرژي خورشيدي را متمركزتر نمود، ولي اين امر خود مستلزم وجود يك آسمان صاف و بدون ابر و يك سازوکار پويش خورشيدي است كه بتواند در طول روز مسير و زاويه نور خورشيد را رديابي نموده و خود را با آن هماهنگ سازد ]3[.كشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرار گرفته است و در منطقهاي واقع شده كه به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين ردهها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي در ايران بين1800 تا 2200 كيلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمين زده شده است كه البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ايران بهطور متوسط ساليانه بيش از 280 روزآفتابي گزارش شده است كه بسيار قابل توجه است. با توجه به این آمار، ایران جزء کشورهایی است که توانایی خوبی جهت استفاده از این نعمت خدادادی را برخوردار است. به همین دلیل آشنایی با دریافتکنندهها و مبدلهای انرژی خورشیدی امری ضروری به نظر میرسد که در ادامه به تشریح عملکرد گیرندههای خورشیدی پرداخته و سپس سلولهای فتوولتاییک را
»
گرما شکلی از انرژی است و انرژی زمینگرمایی از نظر لغوی، به معنای گرمای موجود درون زمین است که در اثر پدیدههای زمینشناسی در کل کره زمین بهوجود میآید. انرژی زمینگرمایی نشاندهنده بخشی از گرمای زمین است که انسان میتواند آن را بازیافت و یا استخراج نماید.حضور آتشفشان، چشمههای آب گرم و دیگر پدیدههای گرمای باید باعث میشوند که بخشهایی از درون زمین گرم شوند. با این حال در دورههای بین قرون شانزدهم و هفدهم زمانی که اولین حفاریهای انسان به چند صد متر پایینتر از سطح زمین رسید، در آن موقع با استفاده از حسهای ساده فیزیکی دریافتند که دمای زمین با عمق افزایش مییابد.
نخستین اندازهگیری دما با استفاده از دماسنج در سال 1740 توسط جنسان[1] در یک معدن در در فرانسه (بوفون، 1778) انجام گرفت. در سال 1870 روشهای علمی مدرن مورد استفاده قرار گرفت تا بتوان تغییرات گرمای زمین را مورد مطالعه قرار داد (Bullard 1965)؛ اما تا قرن بیستم هنوز روشهای مطالعه مناسبی موجود نبود تا آنکه با کشف تشعشعات ماوراء بنفش، انسان توانست بهطور کامل پدیدهای بهعنوان تعادل گرمایی و تاریخچه گرمای کره زمین را درک کند. تمام الگوهای گرمایی مدرن از زمین، در واقع بهصورت گرما در اثر فروپاشی رادیواکتیو با عمر طولانی و با تولید ایزوتوپهای اورانیوم (U238، U235)، توریم (Th232) و پتاسیم (K40)، که در زمین حاضر هستند ایجاد میشوند (Lubimova، 1968). علاوه بر گرمای تولید شده توسط پرتوزاها، در نسبتهای نامشخص منابع بالقوه دیگری برای تولید گرما بهعنوان یک منبع تولید انرژی بسیار کهن از صفحه یک پارچه سیارهای وجود دارند. نظریههای کامل و دقیقی در مورد این رفتار تا سال 1980 در دسترس نبودند و در این زمان هیچگونه تعادلی بین گرما ایجاد شده در داخل زمین و گرمای داده شده به فضا از زمین وجود نداشت و این موضوع از نظر نظری با حالتی که سیاره زمین به آرامی خنک میشود برابر میباشد. در رابطه با ایجاد و رسیدن به نظریه مربوطه، کل جریان گرما ناشی از همرفت و تابش در زمین اندازهگیری شده که این مقدار برابر با 42 x 1012 W میباشد. از این مقدار حدود 8 x 1012 W از پوسته تولید میشود، درصورتیکه پوسته در حدود 2 درصد از حجم کل کره زمین را تشکیل میدهد، درحالیکه این مقدارغنی از ایزوتوپهای رادیواکتیو میباشد، در حدود32.3 x 1012 W از گوشت زمین تشکیل میشود که در حدود 82 درصد از حجم کل زمین را تشکیل میدهد و1.7 x 1012 W از هسته زمین به وجود میآید که 16 درصد از حجم زمین است که هیچگونه ایزوتوپ رادیواکتیوی در خود ندارد. (رجوع کنید به شکل 1 که طرح داخلی ساختار زمین را نشان میدهد). از آنجا که گرمای ناشی از تشعشعات پوسته در حدود 22 x 1012 W تخمین زده شده است، نرخ خنک شدن این بخش از زمین برابر با 10.3 x 1012 W میباشد.
»
پكيجهاي تجاري لوله آبي آب گرم
از طراحي اوليه ديگهاي آب گرم در نيمه دوم قرن هجدهم، ديگهاي آب گرم لوله آبي دستخوش هزاران تغيير شد. همه آنان اساساً بهخاطر تقاضاي ظرفيتهاي بيشتر، ايمني زيادتر و عمر مفيد طولانيتر بود. نخستين بخش از قرن نوزدهم اولين كاربرد طبلك[1]هاي ديگ را به خود ديد و چرخش آب را معرفي كرد. الزامات فشار بالاتر كه در اواخر قرن نوزدهم پديد آمد، صنعت را از چدن و آهن ساده به سمت فولاد سوق داد. پيشرفت، با حذف تنظيمات آجرها، ورود لولههاي خمدار و واحدهاي چند طبلكه، به كاربردن فناوري چرخش تحتفشار و همچنين معرفي طراحيهاي جريان مخالف (گاز دودكش به آب) براي بيشينه كردن انتقال گرما و بهبود كارايي ادامه پيدا كرد. بهخاطر وجود مسئوليتهاي تقسيمبنديشده در مديريت اخير، صنعت آمادگي لازم براي معرفي واحدهاي پكيج ديگ لوله آبي تجاري (PCWT) را پيدا كرد. پكيج ديگهاي لوله آبي تجاري مدرن، مهندسي شد، ساخته شد و از لحاظ مواد، طرز كار و عملكرد توسط يك كارخانه با يك سازنده مرتبكننده و با فرض مسؤوليت براي كليه اجزاء در واحد مونتاژ شده نظير مشعل، ديگ، كنترلها و اجزاء كمكي، تضمين شد. پكيجهاي ديگ لوله آبي معمولاً با آتش، قبل از حمل آزمايش ميشوند.بيشتر پكيجهاي ديگ لوله آبي امتداد خطي از نسل طراحيهاي مقدماتي قرن نوزدهم هستند كه براي كاربرد پكيجي اصلاح شدهاند.
»
تهویه مطبوع، عیبیابی و تعمیر اتومبیل شما
از آنجاییکه پیوسته در حال دریافت سؤالهایی بر روی سامانههای تهویه مطبوع944 [1] میباشم، به نظر میآید که هماکنون وقت آن فرارسیده که یکسری اطلاعات تعمیراتی مفید در دسترس قرار دهم. کار کردن برروی سامانههای تهویه مطبوع 944 با کار کردن بر روی سایر سامانههای تهویه مطبوع خودکار تفاوت ندارد. آنها تمامی اجزایی را که سایر سامانههای تهویه مطبوع بر اساس آن با روشی مشابه عمل میکنند را دارا میباشند. اولاً، اگر شما با مشکلی در سامانه تهویه مطبوع 944 خود مواجه هستید، دو راه حل به منظور رسیدن به حل این مشکل وجود دارد. راه حل اول جایگزینی قطعات میباشد، با این امید که آنقدر خوششانس باشید که بتوانید قطعات معیوب را در مرتبه اول جایگزین نمایید. روش دیگر میتواند شامل انجام آزمایشهای واقعی به منظور محدود کردن دلایل احتمالی مشکل مربوطه باشد. به منظور آزمایش صحیح سامانههای تهویه مطبوع و محدود کردن دلایل احتمالی مشکل، ناگزیر باید بر روی یک دستگاه تهویه مطبوع، بهعنوان معیار، سرمایهگذاری کرد. برای عیبیابی درست سامانه تهویه مطبوع، قبل از اینکه به عیبیابی یک سامانه واقعی بپردازیم، بررسی و درک نحوه عملکرد چرخه تهویه مطبوع اتومبیل بسیار مفید خواهد بود. بنابراین، با بحث بر روی تئوری عملکرد سامانه تهویه مطبوع اتومبیل شروع خواهیم کرد. دو نوع سامانه تهویه مطبوع عمده در اتومبیلها وجود دارد. نوع سامانه توسط وسیلهای تعیین میشود که وظیفه کنترل انبساط مایع فشار بالا، دمای بالای و تبدیل آن به مایع فشار پایین، دمای پایین را بر عهده دارد. یک سامانه از شیر انبساط استفاده میکند، درحالیکه سامانه دیگر از یک لوله اوریفیس استفاده میکند. دستگاههای 944 از سامانه شیر انبساط بهره میبرند. ما در مورد نحوه عملکرد هر دو سامانه بحث خواهیم کرد. قطعه اول در یک چرخه تهویه مطبوع کمپرسور میباشد. کمپرسور سردساز گاز دمای پایین را دریافت میکند و آن را به فشار و دمای بالا فشرده میکند. سردساز سپس به کندانسور که در مقابل تشعشعکننده (رادیاتور) قرار دارد، فرستاده میشود.کندانسور مقداری از گرما را از سردساز میگیرد، که این موضوع سبب میشود که سردساز فاز خود را از گاز داغ به مایع گرم تغییر دهد. در سامانه تهویه مطبوع دارای شیر انبساط، مایع گرم سپس از روی یک خشک کن عبور میکند تا رطوبت از سردساز زدوده شود و همچنین قابلیت مبدل حرارتى سردساز به حداکثر میزان خود برسد. در سامانههای 944، خشککن یک محفظه افشان کوچک میباشد (احتمالاً دارای یک شیشه مرئی در بالای آن) که تقریباً در نزدیک راننده و در طرف چراغ خودرو قرار داده شده است. هنگامیکه سردساز از خشک کن عبور میکند، هیچ تغییر فازی در آن رخ نمیدهد. پس از آن سردساز از شیر انبساط عبور میکند. شیر انبساط دارای یک حسگر خط میباشد که به مکش کمپرسور متصل شده است. شیر انبساط فشار را در قسمت مکش کمپرسور سامانه تهویه مطبوع اندازه میگیرد و آن را تعدیل میکند تا فشار را در مکش کمپرسور نگه دارد. شیر انبساط در سامانههای 944 در نزدیک جای پای سرنشین، در مجاورت کنسول میانی و در کنار دیواره گرم قرار داده شده است.
[1] این سامانه یک مارک تجاری است که برای اتومبیل بهکار میرود، اهمیت این مقاله در نکاتی است
»
اين تحقيق، روش اگزرژي تحليل ترموديناميكي بهكار برده شده، جهت بخار توليدي در نيروگاههاي بخار را ارائه مينمايد. با استفاده از روش اگزرژي، عواملي كه ظرفيت تبديل سوخت-بخار را كاهش ميدهد، مورد تأكيد قرار ميدهيم.
كلمات كليدي: ديگ بخار، تحليل ترموديناميكي، ارزيابيهاي اگزرژي، اتلاف اگزرژي، اگزرژي تخريب شده.
تحليل اگزرژي، بهعنوان يك روش تحليل ترموديناميكي، با مقادير متفاوت شكلهاي انرژي، صرفنظر از مشخصات كيفي همراه با اين جريانات، عمل ميكند.اين روش كلاسيك رويكرد، منجر به برداشت نادرست ضريب كارايي ترموديناميكي، در طول نتايج منفي كه در پي ميآيد، خواهد شد.تحليل اگزرژي نيروگاه حرارتي برق، كندانسور را بهعنوان عنصر اصلي مسئول اتلاف سامانه، پيش رو مينهد. تحليل اگزرژي، بدون در نظر گرفتن پتانسيل گرمايي گرماي منتقل شده به محيط، جريانهايي كه از سامانه عبور ميكنند را بهصورت كمي و كيفي مورد ارزيابي قرار خواهد داد. همچنين اجزاء نيروگاهي كه پتانسيل تبديل سوخت- محصول را كاهش ميدهند، شناسايي خواهند شد. در اين شرايط كندانسور، وزن قابل توجهي نخواهد داشت، فقط 3 درصد اگزرژي سوخت تحويلي را منهدم ميكند، در حاليكه ديگ بخار مسئول بيشترين كاهش اگزرژي (حدود 55 درصد انرژي سوخت تحويلي) ميباشد. بهخاطر اينكه ديگ بخار، اگزرژي را با درجه بزرگي كاهش ميدهد، در نتيجه لزوم تأكيد بر عوامل توليد بازگشتناپذيري و اشاره تلويحي به ابزار ممكن كلي براي كارايي ترموديناميكي- اقتصادي حس ميشود.
»
رادياتورها، مبدلهاي حرارتي سادهاي هستند كه گرما را با چرخش طبيعي هوا توزيع ميكنند (گرماي بسيار كمي عليرغم نام آن، از طريق تابش منتقل ميشود). 80 سال يا در همين حدود سال پيش، بيشتر رادياتورها از چدن ساخته ميشدند، اما هماكنون بيشتر آنها از فولاد فشرده ساخته ميشوند و مقدار كمي نيز از آلومينيوم ساخته ميشوند. همه سازندگان برگه دادههاي فني ارائه ميدهند كه برونداد رادياتورهايشان را به نمايش ميگذارد و بسياري شركتهاي نرمافزاري (و سازندگان رادياتورها) نرمافزارهاي سادهاي طراحي و ارائه ميدهند كه شما ميتوانيد با آنها اندازه رادياتور را محاسبه كنيد. در اين مقاله نيز در ادامه روش ساده براي محاسبه اندازه رادياتور ارائه ميشود. بهطور معمول برگه داده[1]هاي سازندگان، بههنگاميكه اختلاف دما (آب با هوا) 50 درجه سانتيگراد است، خروجي رادياتور را بيان ميكند. اگر اختلاف دما از اين مقدار تغيير كند، ضريب تصحيح لازم است تا خروجي عملي و بنابراين اندازه رادياتور مشخص شود. بنابراين، براي مثال، اگر رادياتوري نيازمند دمايي پايينتر از مقدار معمول اختلاف دما است، اندازه آن بايد افزايش يافته تا جبران شود. رادياتورها ميتوانند تكصفحه باشند، يا دو صفحه و با يا بدون پره (راست). دوگانه كردن رادياتورها و اضافه كردن پرهها، خروجي را بدون افزايش مقدار فضاي اشغال شده توسط رادياتور، افزايش ميدهد.در بيشتر مصارف خانگي، آب از پايين رادياتور وارد ميشود؛ اين پاكيزهتر از مثال سمت راستي است، اما احتمالاً آنچنان كارا نيست.گستره وسيعي از رادياتورها در دسترس است. مثالهاي متعددي از انواع كمتر مرسوم در ادامه به نمايش درآمده است.در آشپزخانه و حمامها، رادياتورهاي دامنهدار دمندهدار بعضاً مورد استفاده قرار ميگيرد. آنها نياز به توان الكتريكي داشته و ميتوانند پر سروصدا باشند.
قاعده مرسومي وجود دارد كه لولهكشي را از زير رادياتور عبور ميدهند. اگر كفها چوبي باشند، لولهكشي ميتواند زير صفحه كف نصب شود. در اينجا بايد مراقب شكاف ايجاد كردن اضافي بود جاييكه لولهها با زاويه عمود به تيرك برخورد ميكنند. لولههاي موازي تيركها معمولاً نيازمندند نگهدارندههايي كه لوله را بهصورت خم يا انعطافدار نگه دارد، وجود داشته باشد. اگر كفها بتوني است، محتملتر اين است كه لولههاي تغذيه با رده بالاتر را پيدا كرد (فقط زير سقف) همراه با لولههاي پايينرونده تغذيهكننده رادياتور. عبور لولهها در كف يا سطح دامنه معمولاً عملي نيست زيرا لولهها با بازشو درها تقاطع خواهند داشت (آنها ميتوانند دور آنها بچرخند، اما به نظر به هم ريخته ميآيند و سامانه را براي تخليه مشكلدار ميكنند).
لولهكشي ممكن است مسي نيز باشد، اگرچه پلاستيك روزبهروز عموميتر ميشود. مقطع در آب گرم و سرد اين را با جزئيات بيشتر پوشش ميدهد. توجه كنيد كه هر جايي پلاستيكها بهكار برده ميشوند، يك لايه مانع مخصوص مورد نياز است تا از ورود اكسيژن به سامانه جلوگيري كند و خوردگي پديدار نشود.
[1] Data sheet
»
استفاده هوشمندانه از برجهای خنککن تهویه مطبوع
برج خنککن یک وسیله کمکی خنککننده در تهویه مطبوع ساختمان، میباشد؛ ساختمان را بهطور مستقیم خنک نمیکند، اما بیشتر تجهیزات دیگر را برای انجام این کار یاری میکند. برجهای خنککن همچنین برای موارد دیگر از قبیل خنکسازی آب مورد استفاده در یک فرایند و همچنین نیروگاهها استفاده می شود. به کمک چیلرهای مطلوب، کاربرد برج خنککن هوشمند میتواند بازدهی سامانه خنککن را 10 الی 15 درصد افزایش دهد. در این مقاله، کاربرد مورد بررسی تنها به سرویسهای تهویه مطبوع ساختمان محدود شده است. یک برج خنککن مقداری از یک جریان آب را برای خنکسازی آب باقیمانده تبخیر میکند. این امر بهوسیله اسپری کردن و پاشیدن لایه نازکی از آب و سپس در معرض هوا قرار دادن آن- معمولاً بهوسیله دمنده- انجام میشود. عامل غالب در عملکرد برج خنککن دمای حبابتر فضای بیرون میباشد که نشاندهنده میزان خشکی هوا میباشد. از آنجاییکه برجهای خنککن بهوسیله دمای حباب تر کار میکنند، میتوانند آب خنک را حتی در روزهای گرم، مادامی که هوا خیلی مرطوب نباشد، تولید کنند. "دمای نزدیکی"[1] برج خنککن به ما اطلاع میدهد که دمای آب به چه میزان میتواند تا دمای حباب تر هوا کاهش یابد. اگر برج خنککن بینهایت بزرگ باشد، دمای آب خروجی برابر دمای حباب تر هوا خواهد بود. هر چه قدر این نزدیکی بیشتر باشد، برج خنککن میتواند کوچکتر و ارزانتر باشد که این امر مطلوبی در زمان خرید برج خنککن است. اما هر چه قدر نزدیکی کمتر باشد، کارایی تجهیزات استفاده شده در برج خنککن بیشتر خواهد بود که در سالیان متمادی سودهایی در بر خواهد داشت. دماهای نزدیکی کمتر از 7 درجه با بازگشتهای کاهشی مواجه میشوند و نیاز به سرمایهگذاری بیشتر در اسب بخار دمنده برای هر عدد دمای اضافی دارد.
»
تأثیر شرایط حرارتی موجود و مورد نیاز ساکنین ساختمانهای مسکونی بلندمرتبه بر میزان مصرف انرژی
با توجه به اینکه شرایط حرارتی ساکنین در ساختمانهای بلندمرتبه متفاوت از ساختمانهای معمولی است، لذا بررسی اینگونه ساختمانها به لحاظ تأمین آسایش و کاهش مصرف انرژی ضروری و اجتنابناپذیر است. هدف از این مقاله بررسی شرایط حرارتی در سه گروه از ساکنین آپارتمانهای بلندمسکونی در ایران بوده تا محدوده آسایش حرارتی آنها تعیین گردد. این سه گروه از ساکنین عبارتند از: ساکنین واحدهای شمالی- جنوبی و غربی. روش بهکار گرفته در این تحقیق تجزیه و تحلیل مطالعات میدانی در کنار مطالعات کتابخانهای است. برای مطالعات میدانی از دستگاههای ثبت حرارتی اعم از دما و رطوبت استفاده شده است. برای این منظور یافتههای شرایط حرارتی بهدست آمده از مشاهدات و بررسی پارامترهای فیزیکی موثر بر آسایش حرارتی در بیشترین مکان مورد استفاده ساکنین (اتاق پذیرایی و هال) در3 واحد مسکونی جدا از هم در ایران استفاده گردید. نتایج بهدست آمده از این مطالعه نشاندهنده آنست که بر اساس استاندارد ANSI/ASHRAE Standard 55، از بین ساکنین جبهههای شمالی، جنوبی و شرقی بهصورت متوسط ساکنین واحدهای جنوبی بیشترین میزان آسایش حرارتی را در اوج گرمای تابستان داشتهاند و ساکنین واحدهای شرقی از کمترین میزان آسایش حرارتی بهرهمند بودهاند. بدینترتیب میزان مصرف انرژی در جبهه شرقی و جبهه غربی بیشتر است. لذا با اصلاح تیپولوژی ساختمانها در شهرها و جهتگیری مناسب، بهخصوص در آپارتمانهای مسکونی بلندمرتبه، میتوان گامی جهت ذخیره و نگهداشت انرژی برداشت.
کلیدواژهها :ساختمانهای بلندمرتبه مسکونی، آسایش حرارتی، انرژی در ساختمان
پس از افزايش قيمت نفت در سال 1973، کشورهای پيشرفته صنعتی مجبور شدند به مسأله انرژی جدیتر بپردازند. در کشورهای مختلف بسته به میزان فعالیتهای صنعتی بین 30 تا 35 درصد کل انرژی مصرفی در ارتباط با ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد. از این میزان حدود 50 تا 60 درصد صرف گرمایش و سرمایش ساختمان در فصول مختلف میشود. از سویی باید در نظر داشت که حجم وسیعی از تحقیقات انجام گرفته در قرن گذشته در زمینه آسایش حرارتی جهت طراحی و نگهداری محیطهای حرارتی راحت در استانداردهای بینالمللی منعکس شده است (de Dear 2004).
»
سرمایش خانه بهوسیله دمندهها و تهویه
صرفنظر از روزهای خیلی گرم، میتوانید به جای فعالسازی سامانه تهویه مطبوع، با تهویه خانه، در پول و انرژی مصرفی صرفهجویی کنید. حرکت هوا میتواند گرما را از خانه شما حذف کند. حرکت هوا همچنین میتواند تأثیر خنکشدگی بر روی بدن حاضران داشته باشد.
سرمایش به طریق تهویه، معمولاً در گرو اقدامات مؤثر در صرفهجویی انرژی، نظیر استفاده از سایه درختان، تنظیم پنجرهها، استفاده از رنگهای روشن و بازتابدهنده گرما برای بامها و نحوه پوشش حاضران میباشد.
گردش هوا بهواسطه سامانههای مکانیکی، میتواند به جهت افزایش تأثیرات مطلوب، با تهویه طبیعی ترکیب شده و در مصرف انرژی نیز صرفهجویی گردد.
تهویه دارای مزایای دیگری به غیر از سرمایش است؛ هنگامیکه تهویه ضعیف است و یا هنگامیکه منافذ خانه به جهت راهاندازی سامانه تهویه مطبوع و یا گرمایش مسدود میشود، ذرات معلق آلوده موجود در هوای خانه در اتاقها و کنجها انباشته خواهد شد.
»
درسهایی که از نصب HVAC یاد میگیریم
این نوشته، استفاده از یک ابزار مدیریت دانش را توضیح میدهد که برای ذخیره و بازاستفاده از درسهای آموخته شده از نصب ادوات HVAC استفاده میشود.. این ابزار برای افزوده شدن به یک سامانه از پیش موجود بهمنظور استفاده از طرح و مشخصات نصبهای پیشین HVAC، تولید شده است. این سامانه به مهندسان امکان میدهد تا جزئیات نصب، راهاندازی و ایرادات عملیاتی سامانههای HVAC را بهخاطر بیاورند و مورد استفاده قرار دهند. این نوشته بیان میکند که چگونه درسهای آموخته شده، روند بازاستفاده و بازبینی چرخههای CBR سنتی را پشتیبانی میکند.
اخیراً چندین مقاله برای توضیح کارهای نویسنده این مقاله، در توسعه سامانه استدلال موردی (CBR)، با نام هوای خنک (Cool Air)، که از نصب سامانههای HVAC پشتیبانی میکند، چاپ شدهاند. این سامانه با موفقیت در شرایط واقعی مورد استفاده قرار گرفته است و بازخور سرمایهگذاری قابل توجهی ایجاد نموده است. این سامانه برای نیل به اهداف متعددی طراحی شده است:
کاهش اعتبارات و زمان مورد نیاز از 5 روز (یا بیشتر) به 2 روز
کاهش حاشیه خطا در قیمتها و در نتیجه ایجاد هزینهبندی قابل رقابتتر
کاهش فشاری که در حال حاضر بر روی تیم مهندسی برای بررسی تمامی جزئیات پروژهها وجود دارد.
سامانه اجرا شده به تمامی این اهداف نایل شد و بازخور سرمایهگذاری قابل توجهی داشت. هر چند با اینکه این سامانه طرح و مشخصات HVAC را برای بازاستفاده ذخیره مینمود، موارد مورد نیاز بهخوبی و با استواری قابل استفاده نبودند و این به این خاطر بوده که سامانه طراحی شده در زمان مقتضی درسهای مورد نیاز (LL) را به مهندسان انتقال نمیداد. در عوض مانند اکثر منابع LL، مهندسان باید عملاً برای دستیابی به اطلاعات مورد نظر جستجو مینمودند.
این مقاله بهبود سادهای که در سامانه Cool Air صورت پذیرفت تا این سامانه را قادر سازد که اطلاعات را بهصورت مقتضی و فعال در اختیار مهندسان قرار دهد و مدیریت دانش را بهبود بخشد، را مورد بررسی قرار میدهد.
»
مقدمهای بر سامانههای سردسازی
تمایل گروه فرایند این است که با حاشیه امنیت بالا که بر نقطه تنظیم تبخیرکننده/ فشار مکش کمپرسور اثرگذار است، عمل کند. برای مثال یک نیاز فرایندی سرمایش 15 درجه سانتیگراد، آب سرد در دمایی پایینتر را نیاز دارد. اما میتواند از 6 تا 10 درجه سانتیگراد تغییر کند. در دمای آب سرد 10 درجه سانتیگراد، دمای طرف سردساز باید پایینترحدود 5- درجه سانتیگراد تا 5 درجه سانتیگراد باشد. دمای سردساز، همچنین فشار مکش مربوطه سردسازی که تصمیم گرفته شده در شرایط ورودی کاری تراکم کمپرسور سردساز عمل کند را تنظیم میکند. بنابراین داشتن توان رانش بهینه/ کمینه (اختلاف دما) میتواند به دستیابی بالاترن فشار مکش ممکن در کمپرسور کمک کند که به سمت نیازهای انرژی کمتر سوق میدهد. این مورد به اندازهزنی مناسب سطوح انتقال گرمای مبدلهای گرمایی فرایند و تبخیرکنندهها، بهعلاوه عقلایی کردن الزام دمایی بالاترین مقدار ممکن نیاز دارد. یک افزایش 1 درجه سانتیگرادی در دمای تبخیرکننده، میتواند به صرفهجویی حدود 3 درصد مصرف توان کمک کند. ظرفیت تن سردسازی ماشین مشابه نیز با دمای تبخیرکننده افزایش مییابد، همانگونه که در جدول 4 نشان داده شده است.
»
کاربرد کنترلهای HVAC چند بخشی با استفاده از شبکههای حسگر بیسیم و راهاندازی دریچههای هوایی
اکثر سامانههای تهویه، گرماده و تهویه مطبوع (HVAC) خانهها بهگونهای طراحی شدهاند که کل خانه را بهعنوان یک بخش در نظر بگیرند، این تکبخش شامل یک ترموستات در مرکز خانه میباشد که عملیات HVAC را کنترل میکند. در این نوع کاربرد تمامی دریچههای هوایی باز هستند و هوا را بین تمام مناطق خانه به گردش درمیآورند. کنترل تکبخشی باعث اتلاف انرژی به دو علت میگردد؛ اول اینکه تمام اتاقها حتی زمانیکه از آنها استفاده نمیشود، تهویه میشوند و دوم تهویه اتاقهای مورد استفاده، بدون اینکه استفادهکنندههای آن اتاقها بتوانند دمای اتاق خود را کنترل نمایند. با استفاده از بادزنهای HVAC، تونلها و دریچههای قابل تنظیم، میتوان کنترلی بهتر بر روی سردسازی و گرمادهی ساختمانهای مسکونی داشت.اضافه کردن امکانات بیان شده در بالا به سامانههای تکبخشی موجود گران میباشد. روشهای کنونی شامل جایگزین کردن بعضی از ادوات موجود با ادوات جدید میباشد که این کار هزینهبر و وقتگیر است. راهکاری دیگر بهمنظور دستیابی به این هدف در این نوشته مورد بررسی قرار میگیرد.تجربه بیان شده در این نوشته از یک سامانه دریچه هوایی خودکار برای حل دو مشکل موجود در گرمادهی به منازل، استفاده میکند. این دریچه ارتقاء سادهتر و ارزانتر و نیز با خرابی کمتر برای منازل را ممکن میکند. تجربه بیان شده در این نوشته از سامانه خودکار دریچههای هوایی برای کاهش انرژی اتلاف شده در مناطق استفاده نشده در منازل، استفاده میکند.خانه مورد مطالعه در این تجربه یک خانه دو طبقه است. برای بسته خودکار دریچههای هوایی بهمنظور رسیدن به دمای تنظیم شده در مناطق مختلف این خانه از شبکههای حسگرهای بیسیم استفاده شد. بخش کنترلشونده منطقهای از خانه است که در آن دریچههای تهویه باز هستند. کنترل دریچههای هوایی نیاز به بخشبندی بین اتاقها در یک طبقه و لایهبندی بین طبقات را کم کرد.
»
نوآوریهای جدید در باب کنترل پوسیدگی و روشهای ردیابی نشت در دیگها
در فرآیندهای صنعتی، برای نمونه، تأسیسات تولید برق، تأسیسات شیمیایی و تأسیسات پلایشگاهی، دیگها نقش مهمی را در مجموعه فعالیت این سامانه ها بازی میکنند. درصورتیکه آنها برای مدت زمان طولانی بهطور پیوسته در حال فعالیت باشند، سپس در نتیجه واکنشهای شیمیایی، پیری و تنش اعمال شده توسط فرآیند گرمایش، مشکلاتی نظیر تهنشینی لجن، خوردگی و نشت در اجزا بروز خواهد یافت. این زوال موجب کاهش مقدار بخار تولید شده، وارد آمدن خسارت به تجهیزات و در برخی موارد موجب توقف کامل فعالیت سامانه خواهد شد.این مقاله به بررسی نوآوریهای جدید در باب بازرسی و کنترل پوسیدگی و خوردگی، لجن گرفتگی و همچنین روشهای مختلف نشت پرداخته است. تمرکز این مقاله به کنترل پوسیدگی و لجنگیری لولههای بیش گرمایش یافته دیگهای WTE (دیگهایی که از زبالههای شهری بهعنوان سوخت استفاه میکنند) بهعلاوه بررسی و بازرسی خوردگی فولاد کربنی در بدنه آنها معطوف است.در بسیاری از روشها وسامانههای ردیابی نشت، اعلام هشدارهای نادرست و بیدلیل، امری تکراری و شناخته شده است. بنابراین برخی ابتکارات و نوآوریها در زمینه کاهش تعداد هشدارهای غلط توسط سامانه، وعملکرد قابل قبول سامانههای ردیابی نشت نیز معرفی شدهاند.
كلمات کلیدی: سامانه دیگ صنعتی، مشکل خوردگی دیگ، روشهای ردیابی نشت، کاربردهای کنترل.
»
راهنمایی برای گرمایش آب از طریق پمپ حرارتی جهت تأسیسات عمومی، تجاری و تحقیقاتی (قسمت دوم)
مرور صورتحسابهایتان در مرحله اول حائز اهمیت است. برای تصرف مصرف انرژی مرتبط با آب و هوای فصلی، مروری بر 12 ماه متوالی پیشنهاد میشود. بر حسب درخواست، HECO میتواند گزارشی از تاریخچه 12 ماهه صورتحساب برق را ارائه دهد. تأمینکننده سوخت شما نیز میتواند تاریخچه صورتحساب SNG و پروپان را نشانتان دهد.ازآنجاییکه صورتحسابهای ماهانه، ابزار مصرف کلی را نشان میدهند، مرحله بعدی جدا کردن مصرف گرمایش آب از دیگر تجهیزات مانند خشککننده لباس، پخت و پز و دیگر تجهیزات گازی، به بهترین نحو ممکن است. اگرچه خیلی مرسوم نیست، ولی درصورتیکه بیش از یک نشاندهنده برقی یا گازی دارید، ممکن است هزینههای تولید آب گرم در برخی از صورتحسابهای ماهانه حساب شده باشد. پس لازم است تمام صورتحسابها را تجزیه و تحلیل کنید.علاوه بر صورتحسابهای ابزار، تاریخچه نگهداری گرمکننده و هزینههای سرویس و تعمیر باید شناخته و در محاسبه هزینههای کلی در نظر گرفته شود. این هزینهها باید شامل تعمیرات اورژانسی و هزینههای نگهداری طبق برنامه و یا پیشبینی نشده باشند.
مرحله 2 – امکانسنجی
با اطلاعات جمعآوری شده در مرحله اول، باید یک امکانسنجی برای مقایسه ی سامانه گرمایشی موجود با یک پمپ حرارتی الکتریکی انجام گیرد. یک امکانسنجی خوب میتواند تجزیه و تحلیل هزینههای طول عمر چرخه که شامل ترکیبی از هزینه اولیه، هزینههای ابزار، هزینههای نگهداری و اختیارات مالی مانند اجاره کردن میباشد، را ارائه دهد.تجزیه و تحلیل طول عمر باید طی زمانی گسترده و طولانی مانند 15 سال صورت پذیرد. اگر قابل اجرا باشد، امکانسنجی میتواند به پمپهای حرارتی با منبع هوا در مقایسه با منبع آب و منافع استفاده از هوای سرد تولید شده توسط پمپهای حرارتی با منبع هوا نیز نظری داشته باشد. یک مهندس حرفهای میتواند بهترین امکانسنجی را انجام دهد.
»
مفاهيم انرژي، انتروپي و اگزرژي و نقش آنها در مهندسي گرما
نمودار شکل 4 تفاوت بین جریان اگزرژی و انرژی و بدانوسیله کارایی را به نمایش گذاشته است. برای سامانههای تبدیل 4، یک کوره سوخت، گرمکن الکتریکی، یک پمپ حرارتی الکتریکی و یک نیروگاه مختلط توان و گرما موجود است. در بالا میبینیم که تبدیل سوخت به گرما یک کوره سوخت معمول انجام میگیرد. بازده انرژی اساساًٌ بهخاطر اتلافات در دودکش، محدود به حدود 85 درصد خواهد بود. اما ارزش پایین کارایی اگزرژی، در حدود 4 درصد، بهخاطر این واقعیت است که افت دما هنگامیکه یک شعله 1000 در دمای درجه سانتیگراد، آب را تا 60 درجه سانتیگراد بدون استفاده گرم میکند. همانگونه که میتوانیم ببینیم، گرمایش الکتریکی انرژی حدود 100 درصد دارد. در نمودار مربوط به پمپ حرارتی الکتریکی ما میبینیم که این حد بالای بازده انرژی در تبدیل الکتریسیته به گرما نیست. البته یک پمپ حرارتی همچنین میتواند با سوختهای در اتصال با موتور احتراقی کار کند. همچنین پمپ حرارتی بدینطریق میتواند جایگزین کوره معمولی برای گرمایش فضا شود. اگر محیط نادیده گرفته شود، تبدیل انرژی الکتریکی یا سوخت به گرما میتواند به خوبی به 100 درصد برسد. با نگاه به اگزرژی تصویری کاملاً متفاوت میبینیم. بازده اگزرژی برای گرمایش الکتریکی حدود 5 درصد و برای پمپ حرارتی حدود 15 درصد است.
»
استفاده از انرژی خورشیدی در طراحی سامانههاي گرمايش غیرفعال ساختمان
دسترسي كشورهاي در حال توسعه به انواع منابع جديد انرژي، براي توسعه اقتصادي آنها اهميت اساسي دارد و پژوهشهاي جديد نشان داده كه بين سطح توسعه يك كشور و ميزان مصرف انرژي آن، رابطه مستقيمي برقرار است. با توجه به ذخاير محدود انرژي فسيلي و افزايش سطح مصرف انرژي در جهان فعلي، ديگر نميتوان به منابع موجود انرژي متكي بود.
افزایش جمعیت، اتمام منابع انرژی و اتلاف آن و آلودگیهای ناشی از سوختهای فسیلی، عواملی هستند كه هر روز محدودیتهای آینده بشر و مخاطرات آن را گوشزد میكنند. با توجه به محدودیتهای موجود، تنها استفاده از روشهای درست مصرف، بهینهسازی وسایل مصرف انرژی و بهكارگیری انرژیهای نو میتواند بحران انرژی را مهار كند.
انسانهای اولیه برای محفوظ ماندن از نیروهای طبیعت، از خود طبیعت كمك میگرفتند و در غارها و پناه درختان و بین سنگها از خود محافظت میكردند. آنها به تدریج آموختند كه سرپناه خود را دائمیتر سازند و بدینترتیب تمدنهای مختلف جهان، سبكها و روشهای معماری مخصوص به خود را با توجه به شرایط خاص آب و هوایی همان منطقه بهكار میبردند. آنها به نفع خود ازشرایط محیطی استفاده كرده و بهوسیله خورشید، باد و آب خانهای راحتتر و مرفهتر ساختند. اما از زمان انقلاب صنعتی به نظر میرسد ما این شكل معماری را كنار گذاشتهایم و از روشهای مصنوعی برای تأمین شرایط آسایش درساختمان استفاده میكنیم. این روش نه تنها گران است، بلكه باعث تخریب محیطزیست میگردد. این است كه دوباره توجه معماران و دستاندركاران صنعت ساختمان به سمت بهرهگیری هرچه بیشتر و بهتر از عوامل طبیعی برای تهویه مطبوع ساختمان معطوف گردیده است .
كلمات كليدي: انرژيهاي تجديدپذير نوين، خانه خورشيدي، انرژی خورشیدی، گرمایش خورشیدی غیرفعال.
»
فناوري پكيج گرمايش آب خورشيدي
توليد پكيجهاي آب گرم خورشيدي به صنعتي مهم تبديل گرديده است. در تعدادي از كشورها، توليد از 100،000 متر مربع بر سال تجاوز ميكند. بازار آبگرمكنهاي خورشيدي بهطور عمده در دهه1990 گسترش يافت و بهعنوان نتيجهاي از آن، اكنون محدودهها و كيفيتهاي مختلفي در دسترس ميباشد. توليد آبگرمكن خورشيدي هماكنون صنعت عمدهاي در كشورهاي چين، استراليا، آلمان، يونان، فلسطین اشغالی و آمريكا محسوب ميشود. همچنين، صنايع خودساخته، بهطور وسيعي در بسياري از بخشهاي اروپا گسترش يافتهاند. نخستين صادركنندگان آبگرمكنهاي خورشيدي، كشورهاي استراليا، يونان، فلسطین اشغالی و آمريكا هستند، بيشتر كشورهاي ديگر فقط نياز خانگي را تأمين ميكنند. فناوري تجاري پكيجهاي آبگرمكن خورشيدي در دسترس، اخيراً به گسترهاي شامل گيرندههاي عايقشده خلأ، هم در شكل صفحه تخت و هم شكل لولهاي، سامانههاي غيرفعال مقاومتي يخي، پمپهاي گرمايي تقويتي خورشيدي و طيفي از سامانههاي چرخشي پمپ كم جريان، افزايش يافتهاند. اما هم اكنون آبگرمكن خورشيدي فتوولتايي فقط در مرحله مفهومي به سر ميبرد. اين مقاله مفاهيم طراحي براي آبگرمكنهاي خورشيدي پكيج كوچك را مرور ميكند و مقياس بازارهاي بينالمللي براي چنين محصولاتي را بررسي ميكند. طرح كلي پيشرفتهاي محصولات جديد براي گرمايش آب خورشيدي فعال و غير فعال شامل گيرندههاي خلأ، گيرندههاي باياس فصلي و آبگرمكنهاي فوتوولتاييك بررسي شده است. اطلاعات بررسي بازار مورد استفاده از ايالات متحده، مفهوم مقدار بازار مشتري از آبگرمكنهاي خورشيدي خانگي تعريف شده و مورد بحث قرار گرفتهاند. يك مدل صرفهجويانه عمري براي ارزيابي اثرات محيطي و انرژي پكيج آبگرمكن خورشيدي مورد ارزيابي قرار گرفته است.
»
کارایی انرژی و بازده دیگ بخار صنعتی
کارایی انرژی برای دیگهای بخار صنعتی، یک ویژگی بسیار خاص دیگ بخار است. هیچیک از دو دیگهای بخار یکسان نیستند. هر دو عیناً شبیه هم طراحی و در کنار هم ساخته شدهاند، «دیگهای بخار استوکر» در ایندیانا، همان سوختی را میسوزاند که دارای ویژگیهای بسیار متفاوت عملکردی میباشد. مانند نوجوانان دوقلو، آنها یکسان نیستند. با توجه به کارایی انرژی دیگهای بخار صنعتی، اغلب، ساده و بهعنوان یک الگوی واحد برای تمام روشها طبقهبندی شده است. درست مثل تفکر دربارههمان نوجوانان، که البته درست کار نمیکند. در حالیکههمه میخواهند باور کنند نوجوان شان یک موهبت و نعمت خدادادی است، در هشتادمین صده، میدانیم که لزوماً اینچنین نیست. ما همچنین میدانیم، درست مثل دیگهای بخار، یک نوجوان معمولی، نمیتواند نماینده جمعیتی متنوع و گسترده باشد. اگر فکر میکنید هست، از پدر و مادر یک نوجوان و یا متصدی دیگ بخار صنعتی بپرسید. با این که متغیرهای مرتبط با کارایی انرژی، بسیار محدودتر از کسانی که در ارتباط با یک نوجواناند است، ولی بههیچوجه پیچیدگی کمتری ندارند. چهار عامل وجود دارد که برای ارزیابی بهرهوری انرژی در توانگاههای صنعتی تأمین انرژی برای تبدیل محصولات به بازار بینالمللی بسیار رقابتی و در جهت سود بیشتر مشتریان حیاتی هستند. اینها عبارتند از:
نوع سوخت
محدودیت احتراق سامانه
طراحی تجهیزات
نیازهای عملکرد سامانه بخار
علاوه بر این، پیچیدگی تأسیسات صنعتی، محل و هدف، آنها را پیچیده میکند. بسیار مهم است که شرکتهای صنعتی در نظر داشته باشند، بر خلاف ابزار، انرژی، سهم کمتری در قیمت نهایی محصول دارد. با اینحال، بدون انرژی، هیچ محصول نهایی و یا خدماتی وجود ندارد. نیازی به گفتن نیست، بدون محصولات یا خدمات هیچ نیازی برای کار کردن مردم نیز وجود ندارد.
این گزارش به جنبههای مؤثر و مرتبط با کارایی از چهار عامل اصلی تأثیرگذار بر دیگ بخار صنعتی و عوامل مؤثر بر استفاده از گرمای ترکیب شده و سامانههای قدرتی تأسیسات صنعتی اشاره دارد. رونوشتی از "مقاله پسزمینه" در"تفاوت بین دیگهای بخار صنعتی و همگانی" بهعنوان ضمیمه برای کمک به درک تنوع و گوناگونی تعداد دیگ بخار صنعتی گنجانده شده است. طبق بانک اطلاعات "MACT" دیگ بخار"EPA" حدود 22000 دیگ بخار صنعتی و صنعتی تجاری وجود دارد که ورودی گرمای بیشتر از 10 میلیون Btu در ساعت دارند.
»
راهنمایی برای گرمایش آب از طریق پمپ حرارتی جهت تأسیسات عمومی، تجاری و تحقیقاتی
برای بسیاری از مشتریان،گرمایش آب، یک کاربر عمده ی انرژی است و سهم بیشتری از صورتحساب هزینه های صنایع همگانی را در بر می گیرد. چهار راه متداول برای گرم کردن آب وجود دارد: گرمکن های مقاومتی الکتریکی، گرمکن هایی با سوخت فسیلی، سامانه گرمایشی خورشیدی، گرمکن با پمپ آب حرارتی (HPWH) . گفته می شود، مصرف کنندگان اهل هاوایی برای گرم کردن آب از مقاومت الکتریکی مرسوم و یا گرمکن های با سوخت فسیلی استفاده می کنند. اگرچه هزینه ی خرید و نصب تأسیسات برای هر سه سامانه پایین هستند، در مقایسه با HPWHs پرهزینه و بدون صرفه هستند.اماکن اقامتی بزرگ مانند هتل ها، بیمارستان ها، رستوران ها و دیگر تجارت خانه های بازرگانی، مصارف بیشماری از آب گرم دارند. ماشین های ظرفشویی، تجهیزات لباسشویی، گرمکن های استخر و سامانه های بازگرمکن HVAC مقادیر زیادی از آب گرم را مصرف می کنند. در این مکان ها، پمپ های حرارتی الکتریکی، یک انرژی کارامد و جایگزین را که ذخیره ی مقدار قابل توجهی از انرژی را در بر دارد، برای گرم کردن آب ارائه می کند.از سال 1980 بسیاری از مصرف کنندگان HECO ، هزینه های گرم کردن آب را از طریق نصب گرمکن های پمپ حرارتی، کم کردند. در حقیقت، هاوایی به عنوان یک پیشروی ملی در مصرف سامانه های پمپ حرارتی برای گرم کردن آب خانگی به شمار می رود. در هاوایی، بیش از 60000 واحد جاندار، آب گرمشان را از طریق فناوری موثر انرژی پمپ حرارتی، تأمین می کنند.در سال 1944 ،HECO ، توسط موسسه ی الکتریکی ادیسون و با جایزه ی ادیسون برای برآورده کردن نیازهای مشتریانمان و کاهش وابستگی هاوایی به سوخت نفت های وارداتی ، از طریق معرفی و بازاریابی فناوری پمپ های حرارتی گرمکن ها در مقیاس انبوه ، امتیاز ویژه ای گرفت.پمپ های حرارتی، در کاهش هزینه های ماهانه ی گرمایش آب بسیاری از تسهیلات تجاری و اماکن مسکونی موفق بوده اند. واحدهای معمولی، حدود 3 تا 6 برابر بیشتر از گرمکن های فسیلی و حدود 2 تا 5 برابر بیشتر از واحدهای الکتریکی در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند .بر اساس تجربیات مان در روش های مشتری مداری و پاسخ به نیازها و درخواست های مشتری، HECO معتقد است قدم اول برای تصمیم گیری حیاتی بوده و نیازمند دانش لازم در خصوص تفاوت های مالی و اقتصادی در هر کدام از سامانه های گرمایش آب و بویژه درک بالای کاری از صرفه جویی در زمینه های پمپ حرارتی می باشد.راهنمای HPWH یک روش یا طرح و یا سامانه نصب حرفه ای نمی باشد، همانطور که HECO هرگونه ضمانت قابل فروش بودن و صلاحیت در هر مورد خاص را رد می کند. هدف نخست HECO فراهم کردن اطلاعاتی خاص و کارامد است که بتواند 2-یک دید کلی در خصوص فناوری HPWH و3- درک چگونگی صرفه جویی در هزینه ها 4-روش های معمول موجود برای بکار انداختن سامانه HPWH و ارائه ی پیشنهاداتی در مسیر نگهداری سامانه HPWH به مشتریان بدهد .ما پیشنهاد می کنیم مشتریان، با یک مهندس معتبر در خصوص جمع آوری اطلاعات، اندازه، طرح و تعیین سامانه پمپ حرارتی مناسب برای گرمایش آب، مشاوره کنند.
»
مدیریت حرارتی مبدلهای حرارتی پرهدار با شناسايی مقاومت حرارتي تماس به کمک تكنيك مسأله معكوس
مقاومت حرارتي تماس يكي از عواملهاي اصلي در مكانيزم انتقال حرارت در مبدلهای حرارتي پرهدار است. مبدل حرارتی وسيلهاي است كه براي انتقال حرارت از يك سيال در يك سمت يك مانع به سيالي در سمت ديگر آن به كار ميرود، بدون آنكه تماس مستقيمي بين دو سيال برقرار باشد. مبدلهای حرارتی بر اساس خصوصياتشان ميتوانند به انواع مختلفي مانند پوسته و لوله[1]، صفحهاي[2]، پره و لوله[3] و غيره دستهبندي میشوند. از میان آنها، مبدلهای حرارتی پرهدار در بخشهاي گستردهاي از جمله پايگاههاي تولید نيرو، سامانههای تهویه مطبوع، اتومبيلها و غيره كاربرد دارند.اینگونه مبدلها از طريق انبساط مكانيكي لوله براي محكم كردن اتصال بين پره و لوله ساخته ميشوند. ويژگيهاي مبدلهای حرارتی در فصل مشترك بين پره و لوله به دليل سطح نامنظم آنها به طور واضح مشخص نشده است. بنابراين، مقاومت حرارتي تماس بهطور عميق مورد بررسي قرار نگرفته است و گاهي به دليلي كمبود دادههای صحيح، مشكلات اندازهگيري و پيچيدگيهاي انتقال حرارت از طريق فصل مشترك ناديده گرفته شده است. در سالهای گذشته، محققان زيادي برای بهبود کارائی مبدلهای حرارتی، مطالعات و تحقیقات زیادی انجام دادهاند. در ادامه به نمونههایی از روشهای افزایش انتقال گرما که توسط محققان قبلی بررسی شده است اشاره میشود:
1- قرار دادن نوارهای مارپیچ در لوله ]2-1[
2- قرار دادن سیمپیچهای مارپیچی به منظور ایجاد اغتشاش بیشتر در جریان و بالا بردن ضریب انتقال حرارت ]4-3[
3- تعبیه نمونههای خلل و فرج دار به منظور ایجاد اغتشاش بیشتر در جریان و بالا بردن ضریب انتقال حرارت ]8-5[
4- نصب مناسب وسایلی برای تشدید آشفتگی و چرخشیتر کردن جریان ]11-9[
5- انجام یک تحقیق آزمایشگاهی بر روی یک لوله گرد مجهز به تولیدکننده و افزایش هنده چرخش جریان از نوع پروانهای ]12[
البته اولین مطالعه درباره مقاومت حرارتی تماسی در مبدلهای حرارتی پرهدار توسط دارت1 مورد بررسی قرار گرفت ]13[. او برای اینکه اثرات انتقال حرارت جابجایی طبیعی را به کمترین مقدار خود برساند، مبدل حرارتی را در یک محفظه خلأ و عایقکاری شده قرار داد و مقاومت حرارت تماسی را برای مبدلی که از دو گذرگاه (یکی برای آب گرم و دیگری برای آب سرد) ساخته شده بود، اندازهگیری کرد. اکلز2 ]14[ و اکلز و راباس3 ]15[ انتقال حرارت هدایت تماسی را برای حالتهای مختلف، با تعداد فینهای مختلف، ضخامت فین متفاوت، تغیر قطر لولهها و ... پیشبینی و محاسبه کردند. آنها آزمایش خود را با روش تجربی که بر اساس روش دارت بود انجام دادند و تابعی برای انتقال حرارتی تماسی در مبدلهای حرارتی صفحهای پرهدار بیان کردند. کیم و همکاران10 ]16[ رابطه بین انتقال حرارت تماسی و عوامل موثر بر آن برای یک مبدل حرارتی با لولهای با قطر 25/9 میلیمتر را بررسی کردند. آنها انتقال حرارت هدایت تماسی برای مبدلهای پرهدار مختلف با قطر 25/9 میلیمتر را بررسی و رابطه بین انتقال حرارت هدایت تماس و عوامل مؤثر مانند نسبت انبساط، نوع فین، فاصله فینها و . . . را بررسی کردند. گروه کیم و همکاران ]17[ همین بررسی را برای لولهای با قطر 7 میلیمتر انجام دادند. آنها عواملی مانند نوع فین، نوع ساخت لولهها و . . . را بر روی انتقال حرارت تماسی بررسی کر
»
فضاهای نیمخیزروی مسدود، دو وظیفه را بر عهده دارند
یک پروژه تحقیقاتی زیر بنایی در کارولینای شمالی نشان میدهد که استفاده از فضاهای نیمخیزرو بادخوردار، روش توانمند کنترل رطوبت و دارای مزیت صرفهجویی در مصرف انرژی تا حد قابل ملاحظه است.
فضاهای نیم خیزرو بادخوردار، بهطور گستردهای در صنعت ساختمان سازی آمریکای شمالی مورد استفاده هستند. بهطور تقریبی سالانه بالغ بر 250000 خانه به این روش ساخته میشوند، و حدود 26 میلیون خانه ساخته شده با تکیه بر این روش وجود دارند. آنها ارزان ساخته میشوند، در اجرای پی جهت ساخت کف بر روی زمینهایی که چندان سفت نیستند مناسباند، و بهعنوان فضاهایی جهت متمرکز ساختن لولهکشی، سامانههای گرمایش و تهویه مطبوع شناخته شدهاند.
متأسفانه، فضاهای نیمخیزرو بادخوردار، همچنین میتوانند مشکلات جدی در خصوص رطوبت بهوجود آورند. فضاهای نیم خیزرو مسدود، هم بستری جهت تجارت و درآمد و هم ابزاری جهت مدیریت بحران برای بسیاری از انبارداران صنعت ساختمانسازی، از شرکتهای مقابله با آفات گرفته تا پیمانکارن ساختمانی و متخصصان پیسازی است. از آنجا که میزان شکایات در خصوص رشد کپک و قارچ در این خانهها افزایش یافته است، مالکان، مستأجران و صنعت ساختمانسازی احساس نیاز بیشتری به کسب آگاهی از روشهای کنترل رطوبت در این خانهها پیدا کردهاند.
این آگاهی تعداد زیادی از مالکان و ساختمانسازان را بر آن داشته تا زمان و پول بیشتری را جهت به کار بستن فضاهای نیم خیزرو مسدود درخانههای موجود چه معمولی و چه از نوع نیم خیزرو مسدود صرف کنند. بهمنظور پاسخ به این تمایلات، سازمان انرژی پیشرفته، تلاش چند سالهای را جهت اثبات اینکه روشهای گوناگون نصب و تهویه فضاهای نیمخیزرو چگونه در کنترل سطح رطوبت و میزان انرژی مصرفی در خانههای آمریکای جنوب شرقی تأثیر گذارند به عمل رسانده است.
»
بهبود عملکرد آبگرمکن خورشیدی از دیدگاه انرژی و اکسرژی با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM)
روش معمول ذخيره گرما در آبگرمکنهاي خورشيدي، استفاده از گرماي محسوس بهصورت افزايش دماي مخلوط آب و ماده ضديخ در مخزن ذخیره آبگرمکن است. استفاده از ماده تغییر فاز دهنده، PCM، به منظور ذخیره گرما روش نوینی است که دارای مزایای زیادی است. در پژوهش حاضر، عملکرد آبگرمکن خورشیدی با استفاده از ترکیب گرماي نهان پارافین و گرمای محسوس آب در منبع ذخیره آب گرم در مدل آزمایشگاهی آبگرمکن خورشیدی بررسي شده و بر روی بهبود عملکرد آن از دیدگاه انرژی و اکسرژی مطالعه شده است. در اینجا از یک نوع پارافین با خواص ترمودینامیکی ویژه بهعنوان ماده تغییر فاز دهنده، در کپسولهای کروی داخل مخزن ذخیره استفاده شده است. آزمایشها در سه گروه برای مدلسازی شرایط تابشی ضعیف، متوسط و قوی انجام شده است. نتایج به دست آمده نشاندهنده بیشترین بهبود در قابلیت ذخیره انرژی برای تابشی شدید به اندازه 39 درصد و در قابلیت ذخیره اکسرژی، بیشترین بهبود در شرایط تابشی متوسط و برابر 17 درصد به دست آمده است.
واژههاي كليدي: بهینهسازی آبگرمکن خورشیدی، بازده انرژی و اکسرژی، ماده تغییر فاز دهنده، پارافین
»
انتخاب سردسازهای خورشیدی – یک بررسی نوآورانه )قسمت سوم)
جاذبهای سطحی مانند زئولیت و سیلیکاژل که توسط کربن و آلومینوم فعال شدهاند، جاذبهای جامدی هستند که ساختاری به شدت متخلخل دارند و نسبت سطح به حجم آنها در حد چند درصد است، میتوانند به گونهای انتخابی مواد سردکنندهها را جذب کنند و نگه دارند. اگر یک جاذب سطحی و یک ماده سردکننده در یک مخزن قرار گیرند، ماده جاذب از طریق جذب بخار ماده سردکننده، فشار را ثابت نگه خواهد داشت. این عمل بهصورت نوبتی انجام میگیرد؛ زیرا که ماده جاذب پس از اشباع باید احیا شود. به همین دلیل برای ایجاد یک عملیات متداوم به چندین سطح جاذب نیاز است.
زوجهای کاری قابل استفاده شامل کربن فعال و متانول یا آمونیا (پانز و گیلمینوت، 1986، ونگ و همکاران، 1997،2000، کریتوف ،2002) و ژل- آب سیلیکا میباشند (گرنیر و همکاران، 1998، هیلدبرند و همکاران،2004). فناوری امروز جذب سطحی میتواند تولید روزانه 7-4 کیلوگرم یخ از هر واحد مربع از گردآورنده خورشیدی با COP انرژی خورشیدی به سرمایش بین 1/0 و 15/0، ارائه دهد (ونگ و الیویرا، 2005). اخیراً چندین سرمایشساز جاذب سطحی سیلیکای ژل- آبی برای تهویه هوای خورشیدی ساخته شدهاند (ساها،2001، نونیز و همکاران، 2004، لیو و همکاران، 2005). در این موارد ظرفیت سرمایش بین 2/3 و 6/3 کیلووات با COP بین 2/0 تا 6/0 و دمای گرمایش بین 55 تا 95 سانتیگراد، گزارش شده است. علیرغم اینکه سامانههای معمول از یک دوسطحی تک حالته ایجاد شدهاند، ساها و همکاران او در سال 2001 ماشین چرخهای با چهار سطح و دو حالت ساختند که از دمای راه انداز پایینی استفاده میکرد. این ماشین سرمایشی برابرKW 2/3 با COP 36/0 از آب داغ 55 درجه سانتیگراد، تولید میکرد.
در حال حاضر دو تولیدکننده عمده چیلرهای جذب سطحی وجود دارند (سامان و همکاران،2004). ماشینهای تولیدی آنها همه بر پایه سیلیکای ژل- آبی با ظرفیت سرمایشی بین 70 تا 350 کیلووات میباشند (وانگ و الیویا، 2005). با توجه به مشخصات فنی ارائه شده توسط تولیدکنندهها ( HIJC USA Inc.) یکی از مدلهایشان سرمایشی معادل KW 72 از آب داغ 90 درجه سانتیگراد با COP برابر با 66/0 در زمان ارائه آب سردکننده 29 درجه سانتیگراد، ایجاد میکند. وزن این عملیات 5/5 تن و ابعاد آن 4/2 × 6/3 × 8/1 میباشد. یک مدل از چیلرهای جذبی تک بهره که با آب-LiBr کار میکند، از آب 88 درجه سانتیگراد سرمایشی معادل KW70 با COP برابر با 7/0 در زمان استفاده از آب سرمایشی با دمای 31 درجه سانتیگراد، تولید میکند ( شرکت سامانههای انرژی یازاکی). وزن عملیات آن 2/1 تن و ابعاد آن 3/1 × 1/1 × 2 میباشد. این چیلر جذب سطحی 6/4 برابر سنگینتر و 4/5 برابر حجیمتر از چیلر سطحی میباشد. یکی از اشکالات اساسی فناوری سرمایش جذب سطحی، چگالی توانی پایین آن میباشد.
برای به دست آوردن توان سرمایشی ویژه (SCP) بالا، چندین ایده امتحان شده است، از آن جمله از سطوح وسیع مانند تبادلکنندههای گرمای ورقهای (لیو و همکاران، 2005، د بوئر و همکاران، 2005)، تبادلکنندههای گرمایی پوشش داده شده با جاذبهای سطحی (تالتر و اردمسناتالار،2000، وجسیک و همکاران، 2001)، جاذبهای سطحی کامپوزیت یکپارچه (تمینات- تلتو و کریتوف،1997، پویل و همکاران، 1999، وانگ و همکاران، 2004)، استفاده شده است.
به نظر میرسد چیلرهای جذب سطحی با چیلرهای جذبی از نظر بیشترین
»
مدیریت ریســک با محوريت بحث از پروژههاي برونشهري تأسيسات
این مقاله، به كليات مديريت ريسك در پروژههاي تأسيسات برون شهري، نظير خطوط انتقال آب، گاز و نفت و يا ايستگاههاي تقويت فشار خطوط نفت، گاز و آب ميپردازد. بر اين اساس، كليه مراجعي كه در اين ارتباط بايد درگير شده و ريسك پروژه را بررسي و مديريت نمايند، در اين مقاله مشخص گرديده است. بهعنوان نمونه يك پروژه فرضي خطوط لوله برونشهري مد نظر قرار گرفته و مديريت ريسك با جداول مربوطه ارزيابي شده است. این مقاله، به كليات مديريت ريسك در پروژههاي تأسيسات برون شهري، نظير خطوط انتقال آب، گاز و نفت و يا ايستگاههاي تقويت فشار خطوط نفت، گاز و آب ميپردازد. بر اين اساس، كليه مراجعي كه در اين ارتباط بايد درگير شده و ريسك پروژه را بررسي و مديريت نمايند، در اين مقاله مشخص گرديده است. در اين مقاله مشخص گرديده است. بهعنوان نمونه يك پروژه فرضي خطوط لوله برون شهري مد نظر قرار گرفته و مديريت ريسك با جداول مربوطه ارزيابي شده است. در اين پروژهها بايد مسائل اجتماعي عبور از اراضي مردم و رعايت حريم لولههاي گاز و نفت در آينده توسط مردم را نيز جزء ريسكها و تغييرات محلي در نظر گرفت تا كمترين تأثرات منفي اجراي يك پروژه بر زندگي روزمره و اجتماعي مردم حاصل آيد.
»
استفاده از حسگرهای دمایی بیسیم برای تقویت کنترل بر روی HVAC
این نوشته نصب شبکه حسگرهای دمایی بیسیم را در آزمایشگاه ملی تأثیرات محیطی و سلامت که بخشی از آژانس مراقب از محیطزیست آمریکا (EPA) مستقر در دولوت مینسوتا میباشد، مورد بررسی قرار میدهد. هدف این آزمایش بررسی فناوری مورد بحث به گونهای است که بتوان از تجربه و مزایای حاصله در تمام بخش فدرالی استفاده نمود.
برای این بررسی، شبکه حسگر دمایی بیسیمی متشکل از 37 حسگر، 3 تکرارکننده، یک گیرنده و یک ماژول یکپارچه در سامانه اتوماسیون ساختمان (BAS) "متاسیستم کنترلی جانسون" نصب شد. نصب این سامانه در یک روز و با همکاری یکی از اعضای آزمایشگاه ملی اقیانوس شمال غربی و یکی از پیمانکارهای "کنترلهای جانسون" صورت گرفت.
در طول 7 ماه تجربه صورت گرفته فناوری حسگر بیسیم بدون هیچگونه اشکالی به خوبی کار کرد (از مارس تا سپتامبر 2005). زمانیکه خریدها از یک فروشنده ادوات کنترلی صورت گرفت، هزینه نصب، شامل تجهیزات و نیروی کار، حدود 190 دلار برای هر حسگر تخمین زده شد. حسگرهای دمایی بیسیم مقدمتاً دمای محوطهای (zone) را اندازهگیری مینمودند و باعث ایجاد بینشی درست از کارکرد HVAC میشدند که منجر به بهبودهای زیر گردید:
بهدلیل امکان جابجایی آسان حسگرهای بیسیم دما، حسگرهای دما که دقیق نیستند، قابل تشخیص میباشند و EPA در زمان نصب یک حسگر را معیوب تشخیص داد.
کارکنان EPA در خصوص افزایش دمای تنظیم محوطه احساس اعتماد به نفس خوبی داشتند، زیرا در هر دفتر کار از یک حسگر بیسیم دما استفاده شده بود و امکان این وجود داشت که بر دمای محوطهها نظارت داشته باشند و مراقب دمای بیش از اندازه زیاد یا کم باشند. EPA در ابتدا دمای محوطهها را به 2 درجه فارنهایت بازتنظیم نمود و پس از انجام چند روز مشاهده، این تغییر را دائمی گردانید.
یکی از نتایج این پروژه نمایشی، برنامه EPA برای استفاده از حسگرهای بیسیم در کنترل HVAC در راهکارهای معماری است که از طرف EPA ارائه میگردد. در ادامه EPA نتایج این پروژه را در شماره دسامبر 2005 خبرنامه Energizing EPA به چاپ رساند، این خبرنامه توسط دفتر اداره و مدیریت منابع EPA در خصوص حفاظت انرژی و تأسیسات قابل نگهداری، به چاپ میرسد.
»
سامانه جذبی دو اثره موازی در تهویه خودرو با استفاده از انرژی اتلافی از طریق اگزوز
مقاله حاضر امکانسنجی استفاده از چرخه جذبی دو اثره موازی جهت سامانه سرمایشی اتوبوس با موتور دیزل OM-355 را با ظرفیت سرمایشی مورد نیاز 55 کیلووات جهت خنککردن فضای کابین مورد بررسی قرار داده است. چرخه جذبی دو اثره موازی در توانهای پایینتری نسبت به تک اثره میتواند سرما لازم را تأمین نماید و نسبت به چرخه جذبی دو اثره سری دارای ضریب عملکرد بالاتری است و نیز احتمال کریستال شدن نمک را کاهش میدهد. هر چند در این مقاله با استفاده از چرخه دو اثره موازی امکان تأمین سرما در توانهای پایینتر نیز میسر گردیده، با این حال با تعبیه انبارههای S1 و S2 به ترتیب در محلهای ورودی محلول غلیظ به جاذب و آب به تبخیرکن و انبارهSA در خروجی از جاذب میتوان در توانهای بالای موتور، سردساز و محلول قوی را درS1 و S2 ذخیره کرد تا در طول دورهای که توان موتور خیلی پایین است از این سردساز و محلول ذخیره شده در تولید سرمایش لازم استفاده گردد. بررسیهای صورت گرفته بر روی چرخه طراحی شده، توسط نرمافزار EES انجام شده و در مهمترین نتایج حاصله، تأثیرات توانهای مختلف موتور بر ضریب عملکرد، حجم منابع، نرخ جرمیهای مختلف محلول و سردساز و نرخ انتقال گرما در مولدها و چگالنده و ... مورد بررسی قرار گرفته است. تهویه مطبوع یکی از الزامات راحتی در اتومبیلهاست و با توجه به رویکرد شرکتهای سازنده در بهکارگیری CFCها بهعنوان سیال عامل در چرخه سرمایش تراکمی خودروها لزوم بررسی سامانه جایگزین در صنعت خودروسازی بهدلیل تاثیرات مخرب بر لایه ازون، کاملاً احساس میشد. R12 و R22 بهعنوان سیال عامل از خانواده CFCها اثرات زیستمحیطی مخربی داشتند، بنابراین محققان از سردسازی عاری ازCFC ، به نام R134 در صنایع خودروسازی استفاده کردند. اما این سردساز نیز 5 تا 10 درصد بازده سرمایشی اتومبیل را کاهش داده و علاوه بر این به دلیل نیاز به روغن خاص در کمپرسور دارای هزینه بسیار بالایی است. از طرف دیگر به دلیل بهکارگیری کمپرسور در سامانه های تراکمی، نیاز به توان ورودی زیادی وجود دارد که باید توسط موتور تأمین گردد و این امر سبب افت توان خودرو میشود. این در حالی است که سیال عامل سامانههای سرمایش جذبی هیچگونه اثر سویی بر محیطزیست ندارند و نیازمند کار محوری زیادی نیز نمیباشند [4]. محققین طی سالهای اخیر تلاشهای زیادی در بهکارگیری سامانههای سرمایش جذبی در اتومبیلها انجام دادهاند و مزایا و معایب آنها را بررسی کردهاند. طی گزارشات و مقالات ارائه شده، دانشمندان به این نتیجه رسیدهاند که سامانههای سرمایش جذبی تک اثره در اتومبیلها در شرایطی که دور موتور پایین است، جوابگوی سرما لازم نیستند؛ به این معنی که در توانهای پایین موتور، دما و نرخ عبوری گازهای خروجی از موتور جوابگوی بار گرمایشی مورد نیاز مولد نمیباشد و لذا سامانه قادر به تأمین بار سرمایشی مناسب نیست [6].
»
سامانه گرمایش از کف و معایب آن
سامانه گرمایش از کف به دلیل بیماری زا بودن آن سالها پیش توسط موسسات استاندارد بین المللی ممنوع و از چرخه تولید خارج شده است، بنا براین بر خلاف آن چه تبلیغ می شود به عنوان فنآوری نوین مطرح نیست. خساراتی که استفاده از این سامانه دارد، گاه جبران ناپذیر است. این زیان که ناشی از شناخت نادرست از آن محصول می باشد، تنها با ایجاد آگاهی مصرفکننده به حداقل میرسد. این آگاهی را میتوان با توضیح تاریخچه کاربرد این نوع سامانه گرمایشی و بیان حقایقی تلخ به وجود آورد. سابقه کاربرد این سامانه در نقاط سراسر اروپا وآمریکا به سالها قبل بر می گردد که از آن در ورودی ساختمانها برای جلوگیری از یخزدگی پله ها استفاده می شده است. اگر چه کمی بعد به داخل ساختمان ها راه یافت، اما باز هم به عنوان یک سامانه گرمایشی در فناوری، مورد استفاده قرار نگرفت و تنها در استخرهای سرپوشیده کاربرد داشت. شاید در همین زمان و یا کمی پس از آن و پیش از آغاز بازی های آسیایی تهران قبل از انقلاب بود که این سامانه برای نخستین بار در استخر سرپوشیده مجموعه ورزشی آزادی به بهره برداری رسید .
به این ترتیب این سامانه در ایران نیز استفاده شد. البته کمی بعد زمینهای چمن فوتبال هم سامانه گرمایش از کف را در دل خود جای دادند و این امید به وجود آمد که به زودی میرود تا در منازل هم جای ثابت پیدا کند، اما بررسی های مؤسسه های تحقیقاتی نشان داد که استفاده از این سامانه در ایجاد بیماری واریس پا تأثیر گذاشته و دخالت مستقیم دارد. بنابراین به حکم این مؤسسهها استفاده از آن در منازل کشورهای اروپایی و آمریکایی ممنوع شده و خیلی زود از چرخه تولید انبوه خارج شد . اما سوداگران و تولید کنندگان که پیش از اعلام این آرا در سطح انبوه قطعات آن را تولید کرده بودند، به خاطر پیشگیری از ضررهای هنگفت مالی و با اطلاع از مضراتش آن را با قیمت بسیار پایین به واردکنندگان ایرانی فروختند و بار دیگر ایران بازاری شد برای تولیداتی که اروپا از چرخه خود خارج کرده بود . لازم به یادآوری است که این سامانه تا کنون موفق به دریافت نشان استاندارد در داخل کشور نشده است. همانطور که گفته شد این سامانه بیماریزاست و استفاده از آن در ایجاد بسیاری از بیماری ها مؤثر است . از طرفی نحوه نصب و اجرای آن در کشور به درستی شناخته نشده و کمبود نیروی متخصص به مشکلات کاربرد این سامانه افزوده است و نقایص آن را بیشتر هویدا می سازد .
»
سامانه جذبی دو اثره موازی در تهویه خودرو با استفاده از انرژی اتلافی از طریق اگزوز
مقاله حاضر امکانسنجی استفاده از چرخه جذبی دو اثره موازی جهت سامانه سرمایشی اتوبوس با موتور دیزل OM-355 را با ظرفیت سرمایشی مورد نیاز 55 کیلووات جهت خنککردن فضای کابین مورد بررسی قرار داده است. چرخه جذبی دو اثره موازی در توانهای پایینتری نسبت به تک اثره میتواند سرما لازم را تأمین نماید و نسبت به چرخه جذبی دو اثره سری دارای ضریب عملکرد بالاتری است و نیز احتمال کریستال شدن نمک را کاهش میدهد.
هر چند در این مقاله با استفاده از چرخه دو اثره موازی امکان تأمین سرما در توانهای پایینتر نیز میسر گردیده، با این حال با تعبیه انبارههای S1 و S2 به ترتیب در محلهای ورودی محلول غلیظ به جاذب و آب به تبخیرکن و انبارهSA در خروجی از جاذب میتوان در توانهای بالای موتور، سردساز و محلول قوی را درS1 و S2 ذخیره کرد تا در طول دورهای که توان موتور خیلی پایین است از این سردساز و محلول ذخیره شده در تولید سرمایش لازم استفاده گردد.
بررسیهای صورت گرفته بر روی چرخه طراحی شده، توسط نرمافزار EES انجام شده و در مهمترین نتایج حاصله، تأثیرات توانهای مختلف موتور بر ضریب عملکرد، حجم منابع، نرخ جرمیهای مختلف محلول و سردساز و نرخ انتقال گرما در مولدها و چگالنده و ... مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی: تهویه خودرو – چرخه سرمایش جذبی – لیتیوم بروماید/ آب – دو اثره موازی – انباره – جاذب چرخشی
مقدمه
تهویه مطبوع یکی از الزامات راحتی در اتومبیلهاست و با توجه به رویکرد شرکتهای سازنده در بهکارگیری CFCها بهعنوان سیال عامل در چرخه سرمایش تراکمی خودروها لزوم بررسی سامانه جایگزین در صنعت خودروسازی بهدلیل تاثیرات مخرب بر لایه ازون، کاملاً احساس میشد.
R12 و R22 بهعنوان سیال عامل از خانواده CFCها اثرات زیستمحیطی مخربی داشتند، بنابراین محققان از سردسازی عاری ازCFC ، به نام R134 در صنایع خودروسازی استفاده کردند. اما این سردساز نیز 5 تا 10 درصد بازده سرمایشی اتومبیل را کاهش داده و علاوه بر این به دلیل نیاز به روغن خاص در کمپرسور دارای هزینه بسیار بالایی است. از طرف دیگر به دلیل بهکارگیری کمپرسور در سامانه های تراکمی، نیاز به توان ورودی زیادی وجود دارد که باید توسط موتور تأمین گردد و این امر سبب افت توان خودرو میشود. این در حالی است که سیال عامل سامانههای سرمایش جذبی هیچگونه اثر سویی بر محیطزیست ندارند و نیازمند کار محوری زیادی نیز نمیباشند [4].
محققین طی سالهای اخیر تلاشهای زیادی در بهکارگیری سامانههای سرمایش جذبی در اتومبیلها انجام دادهاند و مزایا و معایب آنها را بررسی کردهاند. طی گزارشات و مقالات ارائه شده، دانشمندان به این نتیجه رسیدهاند که سامانههای سرمایش جذبی تک اثره در اتومبیلها در شرایطی که دور موتور پایین است، جوابگوی سرما لازم نیستند؛ به این معنی که در توانهای پایین موتور، دما و نرخ عبوری گازهای خروجی از موتور جوابگوی بار گرمایشی مورد نیاز مولد نمیباشد و لذا سامانه قادر به تأمین بار سرمایشی مناسب نیست [6].
به همین منظور استفاده از سامانه جذبی دو اثره میتواند بهعنوان راهکاری برای حل مشکلات مذکور مورد توجه قرار گیرد.
»
انتخاب سردسازهای خورشیدی – یک بررسی نوآورانه
در مقاله نوآوریهایی از فناوریهای مختلفی که برای ارائه سردسازی خورشیدی به کار میرود، مورد بررسی و مرور قرار میگیرد. در این بازبینی به فناوریهای الکتریکی- خورشیدی، گرمای خورشیدی و چندین فناوری نوظهور دیگر میپردازیم. سامانههای گرمایش خورشیدی شامل روشهای ترمومکانیکی، جذبی، جذب سطحی و خشک میباشد. در اینجا مقایسهای بین روشهای مختلف از منظر بهینهسازی انرژی و نیز امکان اقتصادی صورت میگیرید. سامانههای الکتریکی خورشیدی و ترمومکانیک از سامانههای جذبی گرمایی پرهزینهتر به نظر میرسند. از منظر عملکرد، سامانههای جذبی و جذب سطحی قابل مقایسه هستند، اما چیلرهای جذب سطحی گرانتر و بزرگتر از چیلرهای جذبی میباشند. تجمیع هزینههای یک سامانه جذبی لیتیم بروماید پایینترین- در بین فناوریهای مطرح- تخمین زده میشود.
»
گاز طبیعی مایع: بخشی ضروری در زیرساخت انرژی چین در آینده
در این مقاله خلاصهای از صنعت گاز طبیعی مایع چین ارائه شده و در آن به بررسی كارخانههای گاز مایع، پایانههای دریافتی، حمل و نقل و كاربردها پرداخته شده است. تاكنون كارخانههای گاز طبیعی مایع كوچك و متوسط كه دارای فرایندهای مایعسازی مختلفی هستند، ساخته شده یا در دست ساخت است. دو پایانه دریافت گاز طبیعی مایع چین در شهرهاي گونگ دونگ و فوجيان عملیاتی شدهاند، یك پایانه دیگر در شانگهای در حال احداث است و پایانههای بیشتری در مرحله طراحی هستند. چین در حال حاضر توانایی تولید كانتینرها و مخازن جادهای گاز طبیعی مایع را دارد. ساخت دو فروند كشتی حامل گاز طبیعی مایع به پایان رسیده است. ایستگاههای ماهوارهای گاز طبیعی مایع ساخته شدهاند و وسائط نقلیه گاز طبیعی مایع تولید شدهاند. قوانین و استانداردهای مربوط به گاز طبیعی مایع در حال وضع هستند و در این مقاله به دورنمای گاز طبیعی مایع در چین نیز پرداخته شده است. عناوین مورد علاقهای چون مایعسازهای كوچك، كاربرد انرژی سرد گاز طبیعی مایع، مایعسازی متان و بهای گاز طبیعی مایع نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفتهاند. چین برای اینكه بتواند تقاضای روزافزون گاز طبیعی را مرتفع سازد بایستی حدود 10 پایانه بزرگ دریافت گاز طبیعی مایع احداث كند و میزان واردات گاز طبیعی مایع خود را تا سال 2020 به بیش از 20 میلیارد متر مكعب در سال برساند.
همگام با توسعه اقتصادی سریع در چین، تقاضای تأمین انرژی آن نیز با نرخ بیش از 10 درصد در سال افزایش مییابد. چین عمدتاً به ذخیره ذغالسنگ خود تكیه دارد، هرچند مصرف گاز طبیعی در این كشور در سالهای اخیر رشد سریعی داشته است. براساس دادههای جدول 1 كه برگرفته از بررسی آماریBP است [1]، كل مصرف سوخت فسیلی در چین در سال 2006 معادل 1/1491 میلیون تن معادل نفت بود. سهم ذغالسنگ، نفت و گاز طبیعی در این مصرف به ترتیب 2/73، 5/23 و 3/3 درصد برود. این در حالی است كه سهم گاز طبیعی در مصرف جهانی سوختهای فسیلی 9/26 درصد بود.
گاز طبیعی یك منبع انرژی پاك و مقرونبهصرفه است. چین جهت تضمین آیندهای پاكتر، پی به اهمیت استفاده بیشتر از گاز طبیعی برده است. این كشور ذخایر نسبتاً وافری از این گاز را دارد. نسبت ذخیره به تولید گاز طبیعی در سال 2006 معادل 8/41 بود، در حالیكه همین نسبت درمورد نفت 1/12 بود كه نسبت بسیار كمی به شمار میرود. با اینحال، جهت رفع نیاز خود به انرژی، همچنان به گاز طبیعی بیشتری نیاز دارد. بر اساس یك برآورد [2]، مصرف گاز طبیعی در سالهای 2010 و 2020 به ترتیب به 100 و 200 میلیارد متر مكعب خواهد رسید، اما تولید آنها تنها به ترتیب به ارقام 80 و 120 میلیارد متر مكعب خواهد رسید. به عبارت دیگر، به ترتیب حدود 20 و 40 درصد از گاز طبیعی موردنیاز وارد خواهد شد.
»
باتوجه به اینکه در تمامی مراحل زندگی از آب بهعنوان مایه حیات نام بردهاند، اهمیت آب و آبرسانی بر کسی پوشیده و پنهان نمیباشد. جهت هدایت آب مصرفی داخل ساختمان، از سامانه آبرسانی استفاده میشود. در واقع هدف از آبرساني تأمين آب سرد و گرم مصرفي و ايجاد فشار لازم براي مصرف در واحدهاي بهداشتي ميباشد. شبكه آبرساني يك شبكه آب مصرفی است و بايد همه مسائل بهداشتي مربوط به شبكه آب مصرفی درآن رعایت گردد.
ميزان مصرف آب در دقايق مختلف شبانه روز و همچنين در روزها وماههاي مختلف سال متفاوت است، حداكثرآن معمولاً درساعات بعدازظهر و حداقل آن درساعات بعد از نيمهشب است.
درمحاسبات آبرسانی سه تعریف داریم:
الف- مصرف متوسط روزانه: براي محاسبه حجم مخازن ذخيره آب مصرفی
ب- مصرف حداكثر ساعتي: براي محاسبه دبی بوستر پمپ ها
ج- مصرف حداكثر لحظهاي: براي لولهكشي و اندازهگذاری لولهها
»
افزایش عملکرد مبدل حرارتی
همواره از مهندسان انتظار میرود که فرایندها را بهبود بخشیده و کارایی را افزایش دهند. این انتظارها ممکن است برخاسته از لزوم افزایش توان عملیاتی، سودبخشی و یا تطبیق با محدودیتهای سرمایهگذاری باشد. فرایندهایی که از تجهیزات انتقال گرما استفاده میکنند، متناوباً باید بر اساس این دلایل، بهبود پیدا کنند. این مقاله، برخی روشهای افزایش عملکرد مبدل حرارتی پوسته و لوله ای را ارائه میدهد. تمامی روشها شامل این موضوع میباشند که آیا مبدل برای شروع درست کار میکند- ظرفیت اضافی افت فشار در مبدلهای موجود- ارزیابی دوبارهی ضریب رسوب و تاثیرشان روی محاسبات مبدل و کاربرد سطوح اضافی و انتقال حرارت افزایش یافته. سه مثال برای نشان دادن این که چگونه برنامههای تجاری شبیهسازی فرآیند و برنامههای دستهبندی مبدلهای حرارتی پوسته و لولهای ممکن است برای ارزیابی برآمد عملکرد این مبدلها استفاده شوند، آورده شده است. آخرین مثال نشان میدهد که چگونه افزایش انتقال گرمای جدید میتواند بهوسیله محاسبات ساده دستهبندی مبدل حرارتی پوسته و لولهای به همراه ضرایب افزایش سازنده ارزیابی شود.
افزایش عملکرد مبدل حرارتی، معمولاً به معنی انتقال کار بیشتر یا عملکردن مبدل در یک مسیر دمای تنگتر است.
»
مقدمه ای بر سامانههای سردسازي (قسمت اول)
گرمايش، تعويض هوا و تهويه مطبوع (HVAC) و سامانه سردسازي انرژي گرمايي را از/ به محصولات يا محيطهاي ساختماني منتقل ميكنند. انرژي به شكل الكتريسيته يا گرما در تجهيزات مكانيكي قدرت مورد استفاده قرار ميگيرد تا گرما را از سطحي با انرژي كمتر و سردتر به سطحي با انرژي بيشتر و گرمتر انتقال دهد.
گرما بهصورت طبیعی از یک جسم گرم به جسم سرد جریان مییابد. در سامانه سردسازی، خلاف این مسئله باید رخ دهد، یعنی گرما از جسم سرد به جسم گرمتری حرکت کند. این موضوع با استفاده از مادهای به نام سردساز (مبرد) که گرما را جذب کرده تا بجوشد و یا در فشار پایین تبخیر شود تا گازی را شکل دهد، امکانپذیر میشود. این گاز سپس در فشار بالاتری متراکم میشود تا بتواند گرمای بهدست آورده را به هوای محیط یا آب منتقل کرده و بهصورت مایع (فشرده یا کندانس) برگردد. به این طریق گرما از منبع دما پایین جذب میشود یا زدوده میشود و به منبع دما بالاتری منتقل میشود.
چرخه سردسازی میتواند طی مراحل زیر شکسته شود:
مایع سردساز فشار کم در تبخیرکننده، گرما را از محیط، معمولاً هوا، آب یا سایر مایعات فرایندی جذب میکند. طی این فرایند حالت آن از مایع به گاز تبدیل شده و در خروجی تبخیرکننده نسبتاً فوقگرم میشود.
بخار فوق گرم وارد کمپرسور میشود تا فشار آن بالا برود. البته افزایش زیاد دما نیز همراه این فرایند خواهد بود، زیرا قسمتی از ورودی انرژی به فرایند تراکم به سردساز منتقل میشود.
گرمايش، تعويض هوا و تهويه مطبوع (HVAC) و سامانه سردسازي انرژي گرمايي را از/ به محصولات يا محيطهاي ساختماني منتقل ميكنند. انرژي به شكل الكتريسيته يا گرما در تجهيزات مكانيكي قدرت مورد استفاده قرار ميگيرد تا گرما را از سطحي با انرژي كمتر و سردتر به سطحي با انرژي بيشتر و گرمتر انتقال دهد.
سردسازي در ارتباط با انتقال گرما از سطح دمايي كمتر در منبع حرارتي به سطحي با دماي بالاتر در چاه گرمايي با استفاده از سردسازی كمجوش[1] میباشد
[1] Low boiling refrigerant
»
مفاهيم انرژي، انتروپي و اگزرژي و نقش آنها در مهندسي گرما)قسمت دوم)
دسته بسيار مهمي از مسائل در مهندسي ترموديناميك مربوط به سامانهها يا موادي است كه ميتوانند در حالت تعادلي يا تعادل پايدار مدل شوند، اما در تعادل پايدار متقابل با محيط اطراف نيستند. براي مثال، در زمين مقادير معتنابهي سوخت وجود دارد كه در تعادل پايدار متقابل با محيط اطراف و دريا نيستند. الزامات تعادل شيميايي دوسويه وجود ندارد. هر سامانهاي در دماي بالاتر يا پايينتر از محيط، در تعادل پايدار دوسويه با محيط نيست. در اين حالت نيز الزامات تعادل گرمايي دوسويه وجود ندارد. دريافتهايم كه هرگونه عدم تعادل پايدار دوسويه بين يك سامانه و محيط ميتواند براي توليد كار بهكار رود. قانون دوم ترموديناميك بيشينه كاري كه ميتواند توليد شود را مشخص ميكند.
اگزرژي يك سامانه بهعنوان بيشينه كار محوري كه ميتواند توسط تركيب سامانه و يك محيط مرجع مشخص كه فرض ميشود نامحدود است در شرايط تعادلي انجام گيرد، تعريف ميشود و در نهايت تمام ساير سامانهها را شامل ميشود. معمولاً محيط با بيان دما، فشار و تركيب شيميايي مشخص ميشود. كلمه اگزرژي از كلمات يوناني اگز و ارگون به معني كار ميآيد؛ اگزرژي يك سامانه ميتواند افزايش يابد، اگر كاري بر روي آن انجام گيرد. آنچه در پي ميآيد، عباراتي هستند كه در ادبيات مربوطه يافت ميشوند و ميتواند معادل يا نسبتاً معادل اگزرژي باشند: انرژي در دسترس، اسرژي، انرژي قابل استفاده، كار در دسترس، در دسترسي.
اگزرژي اين خصوصيت را دارد كه اگر تمام فرايندهاي سامانه و محيط بازگشتپذير باشند، ميتواند بقا داشته باشد. هرجايي كه فرايند بازگشتناپذير رخ دهد، اگزرژي نابود ميشود. هنگامي كه تحليل اگزرژي بر روي مجتمعي نظير يك نيروگاه برق، يك مجتمع فراوري شيميايي يا مجتمع سردسازي، انجام ميگيرد، معايب ترموديناميكي بهعنوان تخريب اگزرژي ميتواند عددي شود، كه همان كار تلف شده يا پتانسيل اتلافي براي توليد كار ميباشد. همانند انرژی، اگزرژی هم میتواند از مرزهای یک سامانه عبور کند یا فرستاده شود. برای هر نوع انتقال یا گسیل انرژی، اگزرژی مربوطه انتقال یا گسیل وجود دارد. اگزرژی همراه با کار محور، برابر با کار محور است. اما انتقال اگزرژی توسط انتقال حرارت، بستگی به سطح دمایی که این فرایند در ارتباط با دمای محیط رخ میدهد، دارد.
»
درباره انرژی خورشیدی و کاربردهای آن
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز میگردد. شاید به دوران سفالگری. در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلایی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدانهای محرابها را روشن میکردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته میشد. ولی مهمترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده، داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم میباشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید. گفته میشود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آيینههای کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته است، اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده است .در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشاندهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمانهای قدیم بوده است. با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود، ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سامانههایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سامانهها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده از سوختهای فسیلی) توجه جدیتری نمایند. بهرهبرداری از انرژی خورشیدی در بسیاری از كشورهای جهان بهخصوص مناطق با آفتاب زیاد، معمول و در حال پیشرفت است. این انرژی كه میتواند برای گرم كردن شوفاژ و تولید الكتریسیته مورد استفاده قرار گیرد، در كشورهای مختلف دنیا از مرحله آزمایشی موفق بیرون آمده و مراحل پیشرفت سریع را میگذراند . با توجه به وسعت دسترسی به این انرژی به نظر میرسد در آینده، انرژی خورشیدی بتواند بهعنوان یكی از منابع ارزان در دسترس بشر قرار گیرد. در حال حاضر ۱۵ درصد انرژی مورد مصرف آمریكا از خورشید تأمین میشود. كشورهای اروپایی و سایر كشورهای صنعتی نیز مقداری از انرژی مورد نیاز خود را از خورشید تأمین میكنند. كره زمین انرژی خورشیدی را بهصورت تابش خورشیدی دریافت میكند و مقدار این تابش به مراتب بیش از نیاز بشریت است
»
طراحی ایستگاههای پمپاژ آب و تأسیسات مربوطه
ايستگاههاي پمپاژ اصلي، كه آب را براي سامانه شبكه توزيع فراهم ميكنند، معمولاً در نزديكي تأسيسات تصفيه و يا ذخيره آب آشاميدني قرار گرفتهاند و مستقيماً به سامانه لولهكشي پمپاژ ميكنند. اين ايستگاههاي پمپاژ، ممكن است بخشي از چنين ساختاري باشند. پمپهايي كه آب را مستقيماً به خطوط انتقال میدهند و به سامانههاي توزيع ميفرستند، اغلب پمپهاي فشار بالا ناميده ميشوند. پمپهاي تقويتي (بوستر) ممكن است در هر جايي در سامانه قرار بگيرند تا فشار خط لوله را افزايش دهند. ايستگاههاي پمپاژ تقويتي معمولاً دور از ايستگاه پمپاژ اصلي، همچون تپه ماهورها، جاییکه مناطق فشاری مورد نیاز است، قرار دارند. پمپهاي تقويتي ممكن است براي تأمين جريانهاي بيشينه در سامانه توزيع، كه در حالتهاي عادي نيازهاي معمول را پاسخگو هستند، استفاده شوند. هنگامي كه ايستگاه پمپاژ به تأسيسات موجود اضافه ميشود، طراحي و طرحريزي قبلي، كه بر اساس تحليل هيدروليك سامانه كلي است، بايد دوباره بازبيني شود. تحقیقات جديد و روزآمد مكان ايستگاه و تقاضاهاي نيازمنديهاي حال و آينده بايد در نظر گرفته شود. جانمايي پمپهاي ثابت، بهطوريكه هد مثبت بر مكش پمپها تأمين شود، بسیاری از مشكلات عملكردي را از بين خواهد برد. انتخاب ايستگاه از طريق ارزيابي نقشهبرداري توپوگرافي و تحليل ساده سيلاب انجام ميگيرد كه احتمال هیچ سيلابي در محل ايستگاه پيشنهادي پيشبيني نشود. عوامل طرحريزي اصلي عبارتاند از: در دسترس بودن انرژي الكتريسيته، دسترسي جادهها براي تعميرات و عمليات، امنيت و عكسالعملهاي مخالف در مقابل هرگونه تصرفات محيطي. توسعه ايستگاه بر اساس تحليل مكانيك خاك محل ايستگاه، كه نشاندهنده توانايي كافي براي تحمل پيريزي يا هرگونه مشكلات آب زمين است، انجام میگيرد و شيببندي و طرح زهكشي محوطه، براي دوركردن آبها، بايد بهدست آيد.
»
مفاهيم انرژي، انتروپي و اگزرژي و نقشهاي آنها در مهندسي گرما
ترموديناميك بهصورت فراگيري بهعنوان دانش انرژي نگريسته ميشود و مهندسي گرما مرتبط با بهكار بردن بهترين استفاده از منابع انرژي در دسترس ميباشد. نام ترموديناميك برگرفته از كلمات يوناني ترم (حرارت) و ديناميك (نيرو) بوده كه توصيفيترين تعريف از تلاشهاي نخستين جهت تبديل حرارت به توان است. امروزه اين نام به طور وسيعي طوري تفسير ميشود كه شامل تمام جلوههاي انرژي و تبديلات انرژي نظير توليد توان، سردسازي و روابط بين خواص مواد ميباشد.
دانش ترموديناميك نخست بر اساس دو قانون طبيعي اصلي بهنامهاي قوانين اول و دوم بنا گرديد. قانون اول ترموديناميك بهطور ساده عبارتي از قانون بقاي انرژي است. اين قانون بر اين نكته پا ميفشارد كه انرژي خاصيتي ترموديناميك است و اينكه در هر واكنش، انرژي مي تواند از شكلي به شكل ديگر تبديل شود اما مقدار كل انرژي ثابت ميماند. قانون دوم ترموديناميك بر اين است كه انرژي علاوه بر كميّت، داراي كيفيت نيز بوده و فرايندهاي عملي در جهت كاهش كيفيت انرژي پيش ميروند. انرژي گرمايي جسم دما بالا هنگاميكه به جسم دما پايين منتقل ميشود، جسم را به كاهش درجه دچار ميگرداند. تلاشهاي در جهت عددي كردن كيفيت يا پتانسيل كاري انرژي در پرتو قانون دوم ترموديناميك منجر به تعريف خواص انتروپي و اگزرژي گرديده است.
قانون اول و دوم ترموديناميك همزمان در دهه 1850 ميلادي نخستين بار بهصورت مجزا در كارهاي «ويليام رانكين»، «رودلف كلازيوس» و «ويليام تامسون» (و بعدتر «لرد كلوين») ظهور كردند. اگرچه اصول ترموديناميك از ابتداي خلقت جهان وجود داشتند، ترموديناميك بهعنوان دانش، تا زمان اختراع موتورهاي اتمسفري بخار توسط «توماس ساوري» در 1697 و «توماس نيومكامن» در 1712 در انگلستان، به ظهور نپيوست. اين موتورها بسيار كند و كم بازده بودند، اما راه را براي توسعه دانشي نو گشودند.
هدف اين مقاله به نحوي در شكل 1 نمايش داده شده است كه حوزههاي انرژي، انتروپي و اگزرژي نشان داده شده است. اين مقاله بر قسمتي از ترموديناميك كه مشترك بين حوزههاي انرژي، اگزرژي و انتروپي است، متمركز خواهد بود و به خصوص بر فصل مشترك اين سه حوزه تأكيد ميكند. توجه داشته باشيد كه انتروژي و اگزرژي در ساير زمينهها نيز مورد استفاده قرار ميگيرند (نظير تئوري آمار و اطلاعات) و بنابراين آنها زيرمجموعه انرژي نيستند. همچنين، بعضي اشكال انرژي (نظير كار محوري) بدون انتروپي هستند و در نتيجه انتروپي فقط زيرمجموعه بخشي از حوزه انرژي است. بهطور مشابه، اگزرژي زيرمجموعه بخشي از انرژي بوده و بر اين اساس بعضي سامانهها (نظير هوا در شرايط اتمسفر) داراي انرژي بوده ولي هيچ اگزرژي ندارد. بيشتر سامانههاي ترموديناميك (مثل بخار در نيروگاه) داراي انرژي، انتروپي و اگزرژي ميباشند و بنابراين در فصل مشترك اين سه ظاهر ميشوند.
»
جلوگيري از ضربه قوچ در خطوط لوله در حالت اضطراري قطع جريان بهخاطر شيرهاي سريع عملكننده
اين مقاله روشي را براي جلوگيري از ضربه قوچ بهوجود آمده توسط شيركنترل در فرايند بسته شدن ارائه ميكند. براي اين منظور، شير به يك سامانه ترمز كه بر روي محور چرخش دريچه شير عمل ميكند، مجهز ميشود. سيلندر ترمز ديسك هيدروليكي عملكننده ترمز به خطوط لوله در پايين دست متصل شده است. بهطوريكه فشار سيال ممكن است ترمز را فعال كند. با اين وسايل، بسته شدن شير با وقفه خواهد بود. هنگاميكه فشار سيال بهخاطر ضربه قوچ افزايش مييابد، بيشينه فشار به اندازه فشار بيشينهاي كه كاربر مشخص كرده است محدود ميشود. سامانه مذكوحر به هيچ منبع خارجي انرژي وابسته نيست. علاوه براين، اين سامانه با تغييرات عوامل سامانه لولهكشي نظير تغيير طول خط لوله (براي مثال در جايي كه سيال از مخازني با فواصل متفاوت از شير تأمين ميشود)، سرعت سيال يا خواص فيزيكي سيال، هماهنگ خواهد بود. اينها مزاياي عمده نسبت به سامانههاي میراکننده سنتي ميباشند كه بسته شدن شير را با روش ثابتي به تأخير مياندازد.
1- مقدمه
وابسته به استانداردهاي فني و قانوني عمليات لولهكشي، اغلب غيرممكن است كه فرايند بسته شدن شير قطع اضطراري را در صنايع شيميايي يا يك شير اطمينان سريع بستهشونده در نيروگاهها را، به تأخير انداخت. شيرهاي دريچهاي سريع بستهشونده اغلب براي قطع ايمني سريع جريان در خطوط لوله براي سيالات خطرناك به كار برده میشود. بدون اقدامات كافي ايمني، كاهش سرعت سريع سيال بر تپشهاي فشاري بالا دست شير، اثر ميگذارد، بهطوريكه انرژي جنبشي به انرژي پتانسيل تبديل ميشود. اين امر ممكن است منجر به آسيبهاي جدي به خط لوله و ساختمان نگهدارنده شود. اين اثر به نام ضربه قوچ شناخته ميشود.
بهخاطر اينرسي سيال در مقاطع لوله در پاييندست شير، فشار كاهش مييابد و حبابهاي بخار نزديك شير تشكيل ميشود. بهعنوان نتيجهاي از تمركز دوباره سريع حبابهاي بخار، سيال در حال انتقال به سرعت در شير بسته شده ميايستد. اين نوسان فشار بهعنوان ضربه كاويتاسيون شناخته ميشود
»
انتخاب و تعیین اندازه دمنده (fan) جهت کاهش ناکارایی و تولید سر و صدای کم بسامد
به دلایل متعدد نظیر تخمین مصرف محافظهکارانه فراتر و طراحی برای نیازهای آینده، دمندهها با اندازه بزرگتر انتخاب میشوند. دمندههایی که در ظرفیتهای پایینتر کم بازده کار میکنند، در معرض چرخش هرزه یا نوسانی هستند که انرژی را تلف کرده و سر و صدای کم بسامد اضافی بهوجود میآورند. روشی برای انتخاب دمنده ارائه شده است که دمندهها را برای بیشینه بازده در نقطهای بر روی منحنی سامانه زیر نقطه اوج تعیین اندازه میکند.
مقدمه
بازده انرژی و تولید سر و صدا توابعی از عملکرد دمنده است. انتخاب و تعیین اندازه دمنده که پارامترهای بازده دمنده و اثرات سامانه را مشخص میکند، میتواند هزینههای عملکردی را کاهش داده و از تولید سر و صدای کم بسامد اضافی جلوگیری کند. عملکرد در سمت راست یا چپ نقطه بیشینه منحنی بازده، باعث افزایش سر و صدا و مصرف انرژی میشود ، که ممکن است اقدامات میرایی غیر ضروری را ایجاب کند. علاوه بر افزایش هزینههای انرژی، تهیه مصالح اضافی میراگر و تلاشهای ساخت، به هزینههای تأسیسات افزوده میشود.
برای انتخاب و تعیین اندازه دمنده، باید تمام جنبههای بازدهی دمنده، شامل اثرات سامانه خارجی نظیر شرایط مکش و دمش در نظر گرفته شود. اندازه دمنده باید بر اساس پیشبینی نیاز عادی یا بهطور معمولتر مقدار هوای مورد نیاز بهینه شود. بهجای انتخاب دمندهای برای بازده بیشینه در اوج مصرف، طراح باید اجازه دهد دمنده در سمت راست بیشینه برای دورههای کوتاه در زمان اوج مصرف کار کند. در یک سامانه ظرفیت متغیر، محدوده عملکرد بر روی منحنی سامانه باید بالای نقطه بیشینه بازدهی در دورههای اوج تقاضا، زیر نقطه بیشینه برای تقاضای کم و در یا خیلی نزدیک نقطه بیشینه بازده در تقاضای متوسط یا بیشتر باشد. این روند انتخاب در هزینههای متوسط پایینتر انرژی و عموماً عملکرد آرامتر، نتیجهبخش خواهد بود.
»
رویکرد سامانهای به عملکرد ساختمان بهینهسازیشده انرژی
این مقاله به بررسی یافتههای پژوهش انجام شده در دانشگاه مرسد، بمنظور توسعه یک رویکرد سامانهای قدرتمند جهت پایش و بهینهسازی مستمر عملکرد انرژی ساختمان میپردازد. تحلیل میدانی مشتمل بر سه پروژه میباشد؛ پایش دقیق، تحلیل نمونه مبنای عملکرد انرژی سامانه و اجرای راهبردهای کنترل بهینه برای سامانههایی به مقیاس بخش بخشی و کل ساختمان. یک پروژه معمول شامل الگوهای بارهای سرمایی ساختمان دانشجویی، مجتمع مرکزی و پیشبینی های هواشناسی جهت تحلیل و بهینهسازی عملکرد انرژی یک سامانه خنککننده منطقهای شامل چیلرها، پمپها و سامانه ذخیرهسازی انرژی حرارتی میباشد. بر اساس پیادهسازی کامل سیاستها با رویکرد کنترل پیشیابی الگو، پیشبینی صرفهجویی انرژی در حدود 5 درصد بود، درحالیکه سیاستهای ابتکاری اجرا شده توسط کاربرها طی فصل سرمایش و بارهای بیشینه نزدیک به حد مطلوب بود. همچنین تحقیقات در جهت ارزیابی پایش کل ساختمان و روشهای کنترل انجام شد.
پروژه دوم نیز در ساختمان دانشجویی با استفاده از دادهها، معیار عملکرد، شبیهسازی انرژی و تخمین بار حرارتی برای ایجاد انرژی مبتنی بر عملکرد نمونه اولیه انجام شد. این مطالعات راهکار عملی برای استفاده بهینه از انرژی برای کمک در عملیات تأسیسات است و قادر به بهبود عملکرد سامانه میباشد.
در پروژه سوم جایگزینی برای کنترل تهویه فعال با اندازهگیری مستقیم از سطح اشغال ساختمان مورد بررسی قرار گرفت. شبیهسازی، کاهش مصرف انرژی را در حدود5تا15 درصد در تهویه مطبوع ساختمان به هنگام استفاده از سطح اشغال واقعی نشان میدهد.
»
کنترل خودکار سختی آب دیگهای بخار
از آنجاییکه آب حلال مناسبی به شمار میآید، معمولاً آب درون دیگهای بخار دارای مقادیر زیادی از نمکها و مواد معدنی هستند که بهصورت محلول یا نامحلول وجود دارند و این امر حتی با انجام عملیات خاص شیمیایی و تعبیه دستگاههای سختیگیر نیز غیرقابل اجتناب است. میزان سختی کل آب با عاملی به نام (Total Dissolved Solids) TDS نشان داده میشود که در واقع نمایشگر میزان وجود نمکهای معدنی، کلسیم و منیزیم به اشکال مختلف بوده و واحد آن PPM میباشد.
با کارکرد سامانه و به مرور زمان، مقدار TDS انباشته شده درون آب دیگ در اثر تبخیر مداوم افزایش یافته که به منظور افزایش عمر سامانه، بازده بیشتر، امنیت بالاتر و تعمیرات و نگهداری کمتر سامانه بایستی به شیوه مناسب کاهش یابد. سختی بالای آب در وحله اول باعث رسوب در سطوح انتقال حرارت و لولههای دیگ شده که باعث کاهش نرخ انتقال حرارت و در نتیجه کاهش بازده سامانه میگردد و در نتیجه لزوم سرویس و تمیز کردن سریعتر دیگها را به همراه خواهد داشت. با افزایش بیشتر TDS، احتمال تشکیل نقاط داغ روی لولههای درون دیگ و وارد آمدن صدمات به آنها حتی تا مرحله شکستن وجود خواهد داشت. از طرف دیگر، افزایش ناخالصی آب دیگ باعث کارکرد دیگ با سطح آب بالاتر و یا فشار کارکرد کمتر از فشار طراحی خواهد شد که در هر دو صورت باعث ورود مقداری از آب دیگ به همراه ناخالصیها به داخل بخار و سامانه توزیع آن خواهد شد. این امر ممکن است در اثر بار بیش از حد و مصرف زیاد بخار نیز رخ دهد وجود ذرات و ناخالصیها درون سامانه توزیع بخار نیز باعث ایجاد مواردی مانند خوردگی لولهها و تجهیزات بخار، ضربه چکش، کاهش انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی و کاهش بازده سامانه ونیز امکان بلوکه شدن شیرهای کنترل و تلههای بخار و نیز کاهش ایمنی سامانه خواهد گشت. با توجه به مطالب بالا، ضرورت کنترل TDS درون دیگهای بخار به خوبی احساس میگردد.
روش اول استفاده از چگالی نسبی آب میباشد. با توجه به میزان مواد ناخالص در آب میزان چگالی آب متفاوت میباشد و با استفاده از هیدرومتر میتوان چگالی آب را اندازهگیری نمود. این وسیله باید بسیار دقیق باشد تا بتواند اختلاف چگالی آب در اثر وجود ناخالصیها را احساس نماید. افزایش چگالی نسبی آب دیگ تا میزان 0001/0 در دمای 15 درجه سانتیگراد نشاندهنده سختی آب به میزان PPM110 میباشد. هیدرومترها بسیار حساس بوده و به راحتی صدمهپذیر میباشند و بایستی مرتباً با آب خالص بهمنظور جلوگیری از ایجاد خطا چک شوند.
»
طراحی بهینه مخزن آب داغ در تأسیسات سرمایشی خورشیدي
استفاده از تأسیسات انرژی خورشیدی میتواند سهم مهمي در تأمین نیازهای انرژی، در فرایندهای سرمایشی براي مصارف خانگي را بر عهده داشته باشد. متأسفانه انتخاب ظرفيتهاي بيش از نياز اجزاء تأسيسات، امروزه امري کم و بیش معمول است. بیشتر کاستیهای طراحی به حوزه گيرندهها و یا اجزاء کمکی مانند ديگهاي ذخيره و مقاومت الکتریکی داخل تجهيزات ذخيرهسازي مرتبط ميشود. این موضوع منجر به ایجاد COP و SCOP کمتر از انتظار و همچنین هزینههای بالاتر میشود که نتیجه، نارضایتی مشتری خواهد بود.
این مقاله با استفاده از ابزار TRNSYS،نمونهاي عددی از تأسیسات خورشیدی چند منظوره نصب شده در دانشگاه «کارلوس سوم» در مادرید را ارایه میدهد. تأسیسات سرمایشی خورشیدی و خصوصیات عملکردی آن در تولیدAC ,DHW و گرما کاملاً مورد پایش قرار گرفته است. دادههای عملکردی در فصول تابستانی مختلف همزمان با 7 متغیر هواشناسی ثبت شدهاند. تأسیسات مورد آزمایش دربردارنده یک چیلر جذبی تک تأثیر BrLi است که در فصل تابستان با قسمتی از توانایی خود کار مینماید.
ابزار TRNSYS یک چارچوب قابل قبول برای شبیهسازی تأسیسات خورشیدی است و اغلب بدلیل سادگی و قابلیت دسترسی آسان، از سوی پژوهشگران و برنامهریزان مورد استفاده قرار میگیرد. این ابزار شبیهسازی، دربردارنده عناصر عمومي سرمایش خورشیدی است که در بیشتر تأسیسات آزمایشی یافت ميشود و تا حد امکان سادهسازي شده است. نمونه توسعه يافته در تحلیل عناصر تأسیساتی بمنظور تخمين دوباره اندازهگيرنده و حجم مخزن است. بعلاوه اين ابزار، بررسي پيكربنديهاي مختلف تأسيسات و سامانههاي كنترل را امكانپذير ميكند. اين پيكربنديها شامل ظرفيتهاي مختلف ذخيره آب گرم در مقايسه با تأسيسات بدون ذخيرهسازي (كه فقط اينرسي حرارتي جرم تأسيسات را داراست) ميباشد. این شبیهسازی با استفاده از دادههای آزمایشی فصلی و لحظهای فصول تابستانهاي مختلف، از جمله سالهای 2003 و 2004 و 2005 مورد تأييد قرار گرفته است.
نتایج شبیهسازی نشان داد که یک ظرفیت مخزن ذخیرهسازی آب داغ وجود دارد که در آن ظرفيت تأسیسات از نظر COP و SCOP و سرمای کلی تولید شده، بهینه میباشد. حتی بدون هیچگونه ذخیرهسازی، تأسیسات با استفاده از این پيكربندي و به نسبت وضعیت کنونی، عملکرد خود را بهبود میبخشد. نتایج شبیهسازی و تجربی مقایسه شدهاند و یک پيكربندی بهینه برای تأسیسات پیشنهاد شده است.
»
شرکت ماشین سازی اراک با گذشت بیش از 40 سال ازتولید دیگ بخار وساخت هزاران دستگاه انواع دیگ بخار وآبگرم واترتیوب، فایرتیوب و بویلرهای نیروگاهی و با کسب تجارب فراوان در این زمینه همواره سعی در ارتقاء محصولات خود داشته است. مقاله حاضر دستاورد یکی از این تجربیات میباشد که در راستای نیاز جامعه،و به جهت ارتقاء دانش دیگر صنایع ودانشآموختگان این صنعت، در اختیار هموطنان قرار میگیرد.خصوصاً با جاری شدن بحث " بهینهسازی مصرف سوخت و صرفهجویی درمصرف انرژی" واستفاده حداکثری از این موهبت خدادادی،ارایه این بحث خالی از فایده نیست. لذا قبل از پرداختن به ویژگیها ومزیتهای بویلرهای ترکیبی، لازم است بطور کلی ومختصر به یکسری مفاهیم و تعاریف اشاره گردد.
»
پمپ حرارتی منبع آبی برای کلاسهای درس پیشساخته
این مقاله سامانههای پمپ حرارتی منبع آبی در خانههای متحرک و کلاسهای درس پیشساخته را بررسی کرده و روشهای بهبود طراحی را پیشنهاد مینماید. این تحقیق بر اساس مطالعه قبلی شامل آزمایش پمپ حرارتی زمین گرمایی سه تنی در یک کلاس درس پیشساخته در ویلسونمیلز در مدرسه ابتدایی جانستون کانتی، کارولینای شمالی میباشد. آب ذخیره شده درکیسههای پلاستیکی قابل انعطاف بر روی زمین در زیرکلاس درس بهعنوان منبع حرارت گرمایی در نظرگرفته شد. این کیسههای پلاستیکی با آب شور به مقدار 2000گالن پر شدند.
با استفاده از TRNSYS نمونهای از سامانه اصلی بررسی شد و با مقایسه پیشبینیهای الگو با عملکرد اندازهگیری شده در شرایط قبلی مورد ارزیابی قرار گرفت. الگوهای TRNSYS از طرحهای جدید برای ارزیابی بهبود پتانسیل طراحی ساخته شدند. الگوهای سامانه مبتنی بر عملکرد پیشبینی شده برای یک سال معمولی هواشناسی مورد بررسی قرار گرفتند و بر اساس معیارهای دیگری مانند هزینه اولیه، نگهداری و قابلیت حمل و نقل بررسی شدند. این نتایج باعث طراحی جدیدی برای سامانه بهینهسازی شد که در آن حجم آب ذخیره شده تا 120 گالن کاهش مییابد و پیشبینی نیازهای انرژی الکتریکی در حدود دو سوم مقادیری است که از پمپ حرارتی منبع هوایی استفاده میشود. همین موارد باعث غالب شدن و جایگزینی کیسههای پلاستیکی با مبدلهای حرارتی ساخته شده از لولههای PVCشد. طراحی، هزینهها و روش مونتاژ برای مبدلهای حرارتی از جنس لولههایPVC در این مقاله ارایه شده است.
»
فناوری ساختمانهای بلند هوشمند و آلترنیتیوهای طراحی برای آسایش و بهرهوری انرژی بیشتر در آب و هوای گرم و خشک
عملکرد سیستم تهویه هوشمند در ساختمان بعنوان یک فیلتر محیطی در نظر گرفته میشود. این سیستم همانند یک پوسته اطراف ساختمان میباشد که کنترلی دقیق بر هوای ورودی از فضای باز را دارد و در یک آب و هوای گرم و خشک، بدلیل مشکلاتی از قبیل افزایش بیش از حد گرمای استراتژیهای طراحی هوشمند و فناوری، برای تهویه ساختمان لازم است.
بیش از یک سوم انرژی در ساختمانها مصرف میشود که این مقدار حتی بیش از مصرف انرژی در صنعت و حمل و نقل است و با بهبود وضعیت اقصادی و رونق ساخت و ساز در کشورهای در حال توسعه، این مقدار به سرعت در حال افزایش است. درکشورهایی مانند امارات متحده عربی با توجه به وجود ساختمانهای اداری بلند با اندازه بزرگ، نیاز مبرمی به توجه به مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش و روشنایی و همچنین نمای خارجی ساختمان،وجود دارد. هدف از این مطالعه توسعه یک رویکرد برای طراحی سیستمهای تهویه هوشمند ساختمان برای ساختمانهای اداری، در آب و هوای گرم و خشک، بمنظور دستیابی به آسایش حرارتی و بصری و بهرهوری انرژی است. مطالعه برای تجزیه و تحلیل شرایط فضای داخل و بیرون ساختمان از نظر آب و هوایی، بمنظور درک مشکلات گرمای بیش از حد و تعیین انرژی مورد نیاز برای دستیابی به کیفیت بهتر هوای محیط داخل ساختمان صورت میگیرد و همچنین اثر فناوریهای مختلف و آلترنیتیوهای طراحی بر روی آسایش و صرفهجویی در مصرف انرژی برای مرحله طراحی اولیه، با استفاده از برنامههای شبیهسازی کامپیوتری مورد بررسی قرار میگیرند. فناوریهای ارزیابی شامل مباحث عملکرد نمای ساختمان، میزان جذب دما و کنترل میزان حرارت خورشیدی، عایقکاری ساختمان و جرم حرارتی است و نیز آلترنیتیوهای طراحی مباحث نماسازی مات نسبت به شفاف، جهتگیری ساختمان نسبت به خورشید و سیستم تهویه در روز و شب را شامل میشود.
نتایج نشان میدهد پتانسیل قابل توجهی برای کاهش در بارهای سرمایش و انرژی برای روشنایی و افزایش آسایش حرارتی وجود دارد؛ بشرطیکه جایگزین مناسبی در تهویه ساختمان صورت گیرد و در مرحله طراحی اولیه، ارزیابی و اجرا شود. مطالعات نشان میدهند که نیاز به یک روش هدایت برای یکپارچهسازی عملکرد شبیهسازیهای بعد در مرحله طراحی اولیه، برای رسیدن به طراحی سیستم تهویه هوشمند میباشد.
کلمات کلیدی: سیستم تهویه هوشمند، فناوریهای تهویه، استراتژیهای طراحی، صرفهجویی در مصرف انرژی، آب و هوای گرم خشک.
»
طراحی بهینه مخزن آب داغ در تأسیسات سرمایشی خورشیدي
استفاده از تأسیسات انرژی خورشیدی میتواند سهم مهمي در تأمین نیازهای انرژی، در فرایندهای سرمایشی براي مصارف خانگي را بر عهده داشته باشد. متأسفانه انتخاب ظرفيتهاي بيش از نياز اجزاء تأسيسات، امروزه امري کم و بیش معمول است. بیشتر کاستیهای طراحی به حوزه گيرندهها و یا اجزاء کمکی مانند ديگهاي ذخيره و مقاومت الکتریکی داخل تجهيزات ذخيرهسازي مرتبط ميشود. این موضوع منجر به ایجاد COP و SCOP کمتر از انتظار و همچنین هزینههای بالاتر میشود که نتیجه، نارضایتی مشتری خواهد بود.
این مقاله با استفاده از ابزار TRNSYS،نمونهاي عددی از تأسیسات خورشیدی چند منظوره نصب شده در دانشگاه «کارلوس سوم» در مادرید را ارایه میدهد. تأسیسات سرمایشی خورشیدی و خصوصیات عملکردی آن در تولیدAC ,DHW و گرما کاملاً مورد پایش قرار گرفته است. دادههای عملکردی در فصول تابستانی مختلف همزمان با 7 متغیر هواشناسی ثبت شدهاند. تأسیسات مورد آزمایش دربردارنده یک چیلر جذبی تک تأثیر BrLi است که در فصل تابستان با قسمتی از توانایی خود کار مینماید.
ابزار TRNSYS یک چارچوب قابل قبول برای شبیهسازی تأسیسات خورشیدی است و اغلب بدلیل سادگی و قابلیت دسترسی آسان، از سوی پژوهشگران و برنامهریزان مورد استفاده قرار میگیرد. این ابزار شبیهسازی، دربردارنده عناصر عمومي سرمایش خورشیدی است که در بیشتر تأسیسات آزمایشی یافت ميشود و تا حد امکان سادهسازي شده است. نمونه توسعه يافته در تحلیل عناصر تأسیساتی بمنظور تخمين دوباره اندازهگيرنده و حجم مخزن است. بعلاوه اين ابزار، بررسي پيكربنديهاي مختلف تأسيسات و سامانههاي كنترل را امكانپذير ميكند. اين پيكربنديها شامل ظرفيتهاي مختلف ذخيره آب گرم در مقايسه با تأسيسات بدون ذخيرهسازي (كه فقط اينرسي حرارتي جرم تأسيسات را داراست) ميباشد. این شبیهسازی با استفاده از دادههای آزمایشی فصلی و لحظهای فصول تابستانهاي مختلف، از جمله سالهای 2003 و 2004 و 2005 مورد تأييد قرار گرفته است.
نتایج شبیهسازی نشان داد که یک ظرفیت مخزن ذخیرهسازی آب داغ وجود دارد که در آن ظرفيت تأسیسات از نظر COP و SCOP و سرمای کلی تولید شده، بهینه میباشد. حتی بدون هیچگونه ذخیرهسازی، تأسیسات با استفاده از این پيكربندي و به نسبت وضعیت کنونی، عملکرد خود را بهبود میبخشد. نتایج شبیهسازی و تجربی مقایسه شدهاند و یک پيكربندی بهینه برای تأسیسات پیشنهاد شده است.
»
مدیریت گرمایی بهبود یافته ساختمان با کمک شبیه سازی ترکیبی HVAC دینامیک
مدیریت گرمایی بهبود یافته ساختمان با کمک شبیه سازی ترکیبی HVAC دینامیک
چکیده
تنها به تازگی بوده است که شبیه سازی ساختمان به عنوان یک سود ممکن در مدیریت ساختمان شناخته شده است اما در اغلب موارد نسبت به مدیریت گرمایی اهمال شده است. دلیل آن هم ماهیت پیچیده مشکلات مرتبط با شناسایی تاثیر تغییرات در خصوصیات سیستم های تهویه هوا HVAC می باشد. اما از آنجا که هزینه انرژی و هزینه عملکرد ساختمان به صورت مستقیم تحت تاثیر میزان کارکرد خوب و مناسسب سیستم HVAC قرار دارد، مدیریت موثر گرمایی یک موضوع مهم است. هدف این مطالعه معرفی پروسه شبیه سازی ترکیبی HVAC پویا به عنوان یک ابزار تداوم پذیر در بهبود مدیریت گرمایی ساختمان است. این کار هم شامل نگهداری بهبود یافته و هم شامل استفاده از انرژی است. قابلیت اجرای شبیه سازی ترکیبی به کمک ابزار مطالعه موردی ، مورد تحقیق قرار گرفت که برای آن در مقالات قبل یک مدل شبیه سازی خوب تعریف شده و مورد بحث قرار گرفته ایجاد شده بود. برای نمایش پروسه مدیریت بهبود یافته 3 سناریو مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت این نتیجه گیری انجام شد که واقعا امکان دست یابی به مدیریت بهبود یافته به کمک شبیه سازی ترکیبی وجود دارد.
»
مقدار آبگرم مصرفی هر ساختمان به کاربری ساختمان و شرایط مصرف بستگی دارد. بطور کلی هدف از محاسبه میزان آبگرم مصرفی ساختمان، بدست آوردن ظرفیت منبع آبگرم مصرفی و محاسبه بار حرارتی است که بابت تهیه آبگرم مصرفی ساختمان به دیگ تحمیل میشود.
دمای آبگرم مصرفی ساختمان بر حسب مورد مصرف آن متفاوت است و هرچه این دما بالاتر باشد، ظرفیت آبگرمکن مورد نیاز جهت تهیه این آبگرم نیز بیشتر خواهد شد. جدول یک دمای آبگرم برای برخی از مصارف را ارایه میکند.
میزان آبگرم مصرفی هر ساختمان در دو سیستم انگلیسی و متریک محاسبه میشود. جدول 2 میزان آبگرم مصرفی ساختمانهای مختلف را برحسب گالن بر ساعت (GPH) ارایه داده است. جدول بر اساس دمای0F140 برای آبگرم مصرفی تهیه شده است؛ در رستورانها نیز بهازای هر پرس غذاGPH 5/1 مورد نیاز است. برای مصارف شستشو در رستوران ها نیز به GPH 2 آبگرم، بهازای هر ماشین ظرفشویی آبگرم نیاز است.
همچنین در جدول فوق ضرایبی نیز وجود دارند. در جدول ارقام بر اساس حداکثر میزان مصرف مستمر در تمام ساعات شبانهروز میباشند، ولی از آنجا که میزان تقاضا برای آبگرم در ساختمانها در تمام ساعات یکسان نیست و تمامی وسایل بهداشتی موجود در ساختمان بطور همزمان مشغول به کار نخواهند بود، در نتیجه برای محاسبه میزان واقعی مصرف آبگرم، اعداد جدول باید در ضریب تقاضا[1] ضرب شوند. برای تعیین حجم منبع آبگرم مصرفی نیز باید ضریب ذخیره منبع در مقدار واقعی مصرف آبگرم ضرب شود تا حجم منبع آبگرم بدست آید.
در واقع دلیل استفاده از این ضریب آن است که پس از مصرف حدود 75 درصد آبگرم موجود در منبع ذخیره، بقیه آب منبع سرد خواهد شد و بنابراین باید حجم منبع آبگرم را حدود 20 تا 30 درصد بیش از میزان مصرف واقعی آبگرم در نظر گرفت. ولی در هر صورت این ضریب به میزان تقاضا برای آبگرم بستگی دارد، بطوریکه برای ساختمانهایی که تقاضا برای آبگرم یکنواخت نیست (در منازل، هتلها و بیمارستانها) به منبع ذخیره بزرگتری نیاز خواهد بود.
»
طراحي يك سيستم چيلر جذبي خورشيدي در شهر تهران و بررسي عملكرد اين سيستم در مقايسه با چيلرهاي جذبي رايج
كاربري انرژي خورشيدي بمنظور تأمين آبگرم مصرفي، گرمايش و سرمايش فضاها در ايران، در دهه اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است.
در اين مقاله، يك سيستم چيلر جذبي خورشيدي براي يك ساختمان اداري با زيربناي 1300 مترمربع در شهر تهران طراحي شده است. همچنين ميزان مصرف انرژي چيلر جذبي خورشيدي در مقايسه با چيلر جذبيهاي رايج مورد بررسي قرار گرفته است.
ساعات كاركرد سيستم سرمايشي از 8 صبح الي 17، طي روزهاي پانزدهم ارديبهشت الي پانزدهم مهرماه در نظر گرفته شده است. اين پژوهش نشان ميدهد كه سازگارترين نوع چيلر جذبي خورشيدي، چيلر جذبي تك اثره با تغذيه آبگرم و مناسبترين گردآور خورشيدي جهت كاربري سرمايش، گردآورهاي از 542 متر/ نوع لوله تخليهاي ميباشد. توان ژنراتور اين چيلر جذبي تك اثره 236 كيلووات ميباشد كه با استفاده از 5 مربع گردآور لوله تخليهاي، توان مورد نياز تأمين خواهد شد.
»
بهینه سازی عملکرد گرمایی ساختمان به کمک سیستم پمپاژ با منبع گرمای زمینی
بهینه سازی عملکرد گرمایی ساختمان به کمک سیستم پمپاژ با منبع گرمای زمینی
1. مقدمه
امروزه به دلیل افزایش هزینه های انرزی و جریمه های CO2 به حداقل رساندن مصرف انرژی در گرمایش و سرمایش فضاها یک امر حیاتی است. در حدود 30 استاندارد اروپایی CEN ایجاد شده است تا ابزارهای لازم برای ایجاد قالب کاری محاسبه عملکرد انرژی ساختمانها را در اختیار کشورهای عضو قرار دارد. درصورتیکه دستیابی به تطابق اختیاری و داوطلبانه در آینده نزدیک میسر نباشد انگاه باید در ورژن های بعدی دستورالعمل های ساختمانی استانداردهای اجباری گنجانده شود. موضوع به حداقل رسانی به خصوص در مورد انرژی الکتریکی بسار مهم است تا پیک مطالبات به حداقل رسیده و از استفاده از تجهیزات بیش از اندازه بزرگ هم اجتناب شود. استفاده از پمپ های گرمایی برای گرمایش یا سرمایش فضاها یک مزیت محسوب می شود. اما کاهش کلی قابل دستیابی در زمینه هزینه های انرژی به گستره وسیعی از عوامل بستگی دارد که شامل مواردی مانند دستیابی به نصب HVAC، عایق سازی، ضرفیت گرمایی ساختمان، استراتژی تهویه هوا، برنامه های سرمایشی و گرمایشی، سیستم کنترل، آب و هوای محل و غیره می شود. همچنین بهره برداری از دخیره فصلی زمینی انرژی خورشیدی توسط آنچه که پمپ منبع زمینی گرما GSHP نامیده می شود هم یک تکنولوژی اثبات شده در اروپای شمالی و آمریکا است. استفاده از GSHP در مقایسه با پمپ های مرسوم گرما، پیک مطالبه الکتریکی را کاهش می دهد. محاسبات اولیه به کمک پمپ های گرمایی عمودی با حلقه بسته و زمینی نشان دهنده در مقایسه با سیستم هوا به هوا در اب و هوای جنوبی کاهش 30 تا 70% مصرف انرژی الکتریکی گرمایشی و سرمایشی سالیانه را نشان داد. هزینه نصب GSHP بالا است بنابراین اندازه گیری درست تجهیزات در زمینه برگشت پذیری سرمایه بسیار حیاتی و مهم است. اندازه گیری درست باید براساس شبیه سازی های دقیق سیستم که دربردارنده مواردی مانند محیط اطراف ساختمان، تجهیزات HVAC و سیستم کنترل است انجام شود.
جزئیات لازم برای مدل سازی در مطالعه موردی ارائه شده در این مقاله معرفی خواهند شد.
»
مدل سازی و بهینه سازی مصرف انرژی در HVAC
مدل سازی و بهینه سازی مصرف انرژی در HVAC
چکیده
در اینجا روشی مبتنی بر داده ها در جهت به حداقل رسانی انرژی در تهویه هوای ساختمانها دفتری معمول ارائه شده است. از 8 الگوریتم جمع آوری اطلاعات استفاده شد تا بتوان رابطه غیر خطی موجود میان مصرف انرژی، تنظیمات کنترلی (دمای هوای اراده شده و فشار ثابت هوای ارائه شده) و مجموعه ای از پارامترهای غیرقابل کنترل را مدل سازی نمود. برنامه پرسپتورون چند خطی MLP بهترین مدل تست شده در این تحقیق است و بنابراین برای مدل سازی چیلر، پمپ، فن و ابزار گرمادهی دوباره انتخاب شده است. این 4 مدل در یک مدل بهینه سازی انرژی با دو معیار تصمیمی ترکیب شده اند، دمای معیار هوای ارایه شده و فشار ثابت در واحد ادراه هوا.نتایج بهینه شده نشان دادع اند که میزان کاهش مصرف انرژی در گرمادهی، تهویه و خنک کنندگی هوا تا 7% کاهش یافته است.
»
در مناطقی که زمین آنها آبکش نبوده و یا قابلیت جذب آن کم باشد، سادهترین سیستم بهداشتی دفع فاضلاب استفاده از سپتیک تانک میباشد که عبارت است از یک مخزن بتونی که در زیر کف زمین قرار میگیرد و مواد فاضلاب در آن جمع میشود. ظرفیت سپتیک به گونهای تعیین میشود که فاضلاب چندین روز را در خود جای دهد.
ساختمان سپتیک تانک:
سپتیک تانک از یک مخزن سرپوشیده که از بتن مسلح ساخته شده، تشکیل میشود که جهت جلوگیری از نوسانات جریان فاضلاب آن را از دو یا سه انباره مستطیل شکل میسازند. این انباره باید بدون منفذ بوده و از مصالحی ساخته شود که امکان زنگزدگی، پوسیدگی و یا فرسایش نداشته باشند. از جمله این مصالح میتوان به بتن، کاشی لعابی و آجر جوشی اشاره نمود.
طول انبارهها معمولاً دو تا چهار برابر عرض سپتیک انتخاب میشوند. عمق انبارهها نیز در ظرفیتهای پایین 2/1 متر و در ظرفیتهای بالاتر تا سه متر است. همچنین سطح فاضلاب تا سقف انباره نباید از 30 سانتیمتر کمتر شود. ورود و خروج فاضلاب از یک انباره به انبارهای دیگر توسط سوراخهای پیشبینی شده در دیوارهای جداکنندة آنها و در عمق 30 تا 45 سانتیمتری در زیر سطح فاضلاب انجام میشود تا مواد شناور از انباره خارج نشوند.
به منظور تهویه و خروج گازهای ایجاد شده از تجزیه فاضلاب در فضای سپتیک تانک نیز از لولهای به قطر چهار اینچ استفاده میشود و برای آنکه ساکنان ساختمان از بوی نامطبوع خروجی از این لوله تهویه ناراحت نشوند، این لوله را از قسمتی از ساختمان که پنجره نداشته باشد عبور داده و تا ارتفاع 5/1 متر بالاتر از بام ساختمان ادامه میدهند. سپس با نصب دو زانوی 90 درجه امتداد دهانة خروجی لوله تهویه به طرف زمین برگردانده میشود. شکل صفحة بعد نمایی از مشخصات و ابعاد سپتیک تانکها را ارایه داده است.
طرز کار سپتیک تانک:
طرز کار سپتیک تانک بدین صورت است که فاضلاب از یک طرف به آن وارد شده و پس از توقف در آن تجزیه شده و پسآب تولید میشود. سپس این پسآب از لولة خروجی سپتیک تانک خارج شده و مقدار کمی از فاضلاب در ته سپتیک باقی میماند. زمانی که ارتفاع لجن موجود در ته محفظه به حدود نصف عمق مخزن برسد، میتوان آن را تخلیه و تمییز کرد.
انتخاب محل سپتیک تانک:
در انتخاب محل سپتیک تانک نکات زیر باید رعایت شوند:
- انباره سپتیک تانک باید در محلی قرار گیرد که موجب آلودگی چاه آب، چشمه و یا هر منبع دیگر آب نشود.
- زمان آبکشی خاک نباید از 60 دقیقه در 5/2 سانتیمتر بیشتر باشد.
- محل سپتیک تانک نباید در محلهای باتلاقی و یا در معرض سیل باشد.
- طول انبارههای سپتیک تانک معمولاً سه برابر عرض آن انتخاب میشود. عمق مؤثر انبارههای آن نیز معمولاً 2/1 تا 3 متر است. در هر صورت سطح فاضلاب تا سقف انباره نباید از 30 سانتیمتر کمتر شود.
- برای خروج گازهای متعفن تولید شده از فعل و انفعالات باکتریها در سپتیک تانک، نصب لولههای تهویه به قطر 4 اینچ که تا سقف ساختمانهای مجاور امتداد یافته ضرورت دارد.
نکاتی که در ساختن سپتیک تانکها باید در نظر گرفت
1- ساختمان سپتیک تانک ـ در ساختمان سپتیک تانک باید از مصالح زنگنزن و فاسد نشدنی و ضمناً غیرقابل نفوذ استفاده شود. بدین جهت مصالحی از قبیل بتن، لولههای سفالی به قطر بزرگ و فلزاتی که کاملاً احتیاطات لازم درباره آنها شده باشد بکا
»