مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی اثر مواد ذخیره‌کننده تغییر فازدهنده بر عملکرد یک تهویه‌ساز خورشیدی غیرفعال

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه یزد
2 دانشگاه آزاد اسلامی یزد
چکیده
در مطالعه حاضر، تهویه طبیعی خورشیدی با هدف کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و درنتیجه کاهش گازهای گلخانه‌ای، در شرایط آب‌وهوایی گرم و خشک مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار متغیرهای مختلف سیال شامل (دما، سرعت و دبی) در حالات گوناگون اندازه‌گیری و مورد مقایسه قرار گرفته است. از آنجایی که تشعشع خورشیدی طی روز ثابت نیست تهویه خورشیدی غیرفعال ناپایا است. در این راستا جریان جابه‌جایی طبیعی در تهویه‌ساز خورشیدی دارای جاذب حرارتی مسی، محفظه شیشه‌ای دوجداره به‌منظور جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی و همچنین مواد تغییر فازدهنده برای ذخیره انرژی حرارتی مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. تهویه‌ساز در وضعیت بدون مواد تغییر فازدهنده با توجه به ایجاد اختلاف دمای مناسب توانسته است پدیده دودکشی برای تهویه طبیعی را در بخشی از ساعات روز امکان‌پذیر کند، اما در ساعات اولیه شب دمای تهویه‌ساز با دمای محیط یکسان شده و پدیده دودکشی به‌منظور تهویه مناسب در دسترس نخواهد بود. در تهویه‌ساز مجهز به مواد تغییر فازدهنده سیستم توانسته است به‌طور قابل قبولی در کاهش اُفت دمایی در ساعاتی از شبانه‌روز که تشعشع خورشیدی وجود ندارد نقش مهمی را ایفا کند که به‌دنبال آن پایابودن نرخ جریان هوا را در بر خواهد داشت. در حقیقت هدف اصلی استفاده از مواد تغییر فازدهنده در تهویه خورشیدی غیرفعال همین اثر، یعنی استفاده از انرژی اضافی در موارد فقدان انرژی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Study of Effect of Storage Phase Change Materials (PCM) on the Function of a Passive Solar Ventilator

نویسندگان English

Mohammad saleh Barghi Jahromi 1
vali Kalantar 1
Mehran Abdolrezaie 2
1 Yazd University
2 Yazd University, Yazd, Yazd Branch
چکیده English

In the current study, natural solar ventilation has been investigated aiming at reducing the consumption of fossil and thus, reducing greenhouse gas emissions in a hot and dry climate in which the behavior of various fluid variables (temperature, velocity, and flow rate) is considered in different conditions. Since solar radiation is not uniform throughout the day, passive solar ventilation is unstable. In this regard, the natural displacement flow in a solar ventilator with copper thermal absorber, double-glazed glass compartment to prevent thermal energy loss, as well as phase change materials for the storage of thermal energy has been investigated, experimentally. In the case of no phase change material, due to the creation of a suitable temperature difference, the panel has made the chimney effect possible for natural ventilation in some hours of the day, but in the early hours of the night, the temperature of the panel will be the same as the ambient temperature, and the chimney effect will not be available for proper ventilation. In a panel equipped with phase change materials, the system has acceptably been able to play an important role in reducing the temperature drop in the hours of the day with no solar radiation leading to a reliable air flow rate. In fact, the main purpose of using phase change materials in passive solar ventilation is the same effect, the use of excess energy in cases of energy shortages.

کلیدواژه‌ها English

Solar Ventilator
Environmental conditions
Phase change material
Thermal Energy Storage
Mokhtarian M, Tavakolipour H, Kalbasi Ashtari A. Effects of solar drying along with air recycling system on physicochemical and sensory properties of dehydrated pistachio nuts. LWT-Food Science and Technology. 2017;75:202-209. [Link] [DOI:10.1016/j.lwt.2016.08.056]
Mondal S. Phase change materials for smart textiles-an overview. Applied Thermal Engineering. 2008;28(11-12):1536-1550. [Link] [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2007.08.009]
Turnpenny JR, Etheridge DW, Reay DA. Novel ventilation cooling system for reducing air conditioning in buildings. Applied Thermal Engineering. 2000;20(11):1019-1037. [Link] [DOI:10.1016/S1359-4311(99)00068-X]
Zhang YP, Lin KP, Yang R, Di HF, Jiang Y. Preparation, thermal performance and application of shape-stabilized PCM in energy efficient buildings. Energy and Buildings. 2006;38(10):1262-1269. [Link] [DOI:10.1016/j.enbuild.2006.02.009]
Xiao W, Wang X, Zhang Y. Analytical optimization of interior PCM for energy storage in a lightweight passive solar room. Applied Energy. 2009;86(10):2013-2018. [Link] [DOI:10.1016/j.apenergy.2008.12.011]
Tyagi VV, Buddhi D. PCM thermal storage in buildings: A state of art. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2007;11(6):1146-1166. [Link] [DOI:10.1016/j.rser.2005.10.002]
Borreguero AM, Luz Sánchez M, Valverde JL, Carmona M, Rodríguez JF. Thermal testing and numerical simulation of gypsum wallboards incorporated with different PCMs content. Applied Energy. 2011;88(3):930-937. [Link] [DOI:10.1016/j.apenergy.2010.08.014]
Kuznik F, Virgone J, Noel J. Optimization of a phase change material wallboard for building use. Applied Thermal Engineering. 2008;28(11-12):1291-1298. [Link] [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2007.10.012]
Arnault A, Mathieu-Potvin F, Gosselin L. Internal surfaces including phase change materials for passive optimal shift of solar heat gain. International Journal Thermal Sciences. 2010;49(11):2148-2156. [Link] [DOI:10.1016/j.ijthermalsci.2010.06.021]
Qureshi WA, Nair N-KC, Farid MM. Impact of energy storage in buildings on electricity demand side management. Energy Conversion Management. 2011;52(5):2110-2120. [Link] [DOI:10.1016/j.enconman.2010.12.008]
Heim D, Clarke JA. Numerical modelling and thermal simulation of PCM-gypsum composites with ESP-r. Energy and Buildings. 2004;36(8):795-805. [Link] [DOI:10.1016/j.enbuild.2004.01.004]
Afonso C, Oliveira A. Solar chimneys: Simulation and experiment. Energy and Buildings. 2000;32(1):71-79. [Link] [DOI:10.1016/S0378-7788(99)00038-9]
Bansal NK, Mathur R, Bhandari MS. Solar chimney for enhanced stack ventilation. Building and Environment. 1993;28(3):373-377. [Link] [DOI:10.1016/0360-1323(93)90042-2]
Gan G, Riffat SB. A numerical study of solar chimney for natural ventilation of buildings with heat recovery. Applied Thermal Engineering. 1998;18(12):1171-1187. [Link] [DOI:10.1016/S1359-4311(97)00117-8]
Wang H, Lei C. A numerical investigation of combined solar chimney and water wall for building ventilation and thermal comfort. Building and Environment. 2020;171:106616. [Link] [DOI:10.1016/j.buildenv.2019.106616]
Abdallah ASH. A new design of passive air condition integrated with solar chimney for hot arid region of Egypt. International Journal of Environmental Science and Technology. 2019;16(6):2611-2618. [Link] [DOI:10.1007/s13762-018-1804-x]
Imran AA, Jalil JM, Ahmed ST. Induced flow for ventilation and cooling by a solar chimney. Renewable Energy. 2015;78:236-244. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2015.01.019]
Khanal R, Lei C. An experimental investigation of an inclined passive walls solar chimney for natural ventilation. Solar Energy. 2014;107:461-474. [Link] [DOI:10.1016/j.solener.2014.05.032]
Ren X-H, Liu R-Z, Wang Y-H, Wang L, Zhao F-Y. Thermal driven natural convective flows inside the solar chimney flush-mounted with discrete heating sources: Reversal and cooperative flow dynamics. Renewable energy. 2019;138:354-367. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2019.01.090]
Goyal RK, Tiwari GN. Effect of thermal storage on the performance of a deep bed drying system. International Journal Ambient Energy. 1999;20(3):125-136. [Link] [DOI:10.1080/01430750.1999.9675330]
Li Y, Liu S. Experimental study on thermal performance of a solar chimney combined with PCM. Applied Energy. 2014;114:172-178. [Link] [DOI:10.1016/j.apenergy.2013.09.022]
Iran acid. The center of organic matter, mineral, and chemical of iran Sodium sulfate production [Internet]. Tehran: Iran Acid; 2019 [cited 2019 October 26]. Available from: http://iran-asid.ir/Sodium- sulfate- production/ [Link]