مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه فنی و اقتصادی سیستم‌های سرمایش جذبی و تراکمی کمک خورشیدی در تهویه یک ساختمان اداری

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران
چکیده
کاربرد انرژی خورشید به‌منظور تامین سرمایش فضاها در ایران و سایر کشورها در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش دو سیستم سرمایش ترکیبی کمک خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در یک سیستم ترکیبی از چیلر جذبی لیتیم برمایدی و کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و در سیستم دیگر ترکیب چیلر تراکمی و پنل فتوولتائیک حرارتی در نظر گرفته شده است. به این منظور ۳۲% از مساحت پشت بام ساختمان توسط ۱۰۵ کلکتور صفحه تخت خورشیدی هر یک به مساحت۱/۵۹۱مترمربع یا ۲۸۸پنل فتوولتائیک حرارتی هر یک به مساحت ۰/۵۵۶مترمربع پوشانده شده است. هر دو سیستم از نظر انرژی، اگزرژی و اقتصادی با یکدیگر مقایسه شده‌اند. این مقایسه برای تامین ۷۰کیلووات بار سرمایشی مورد نیاز یک ساختمان اداری با مساحت ۵۰۰مترمربع انجام گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در دمای اواپراتور C°۵ و دمای محیط C°۲۷، ضریب عملکرد چیلر تراکمی ۳/۵ و ضریب عملکرد چیلر جذبی برابر ۰/۷۱ است. همچنین راندمان انرژی کل و راندمان اگزرژی کل به ترتیب در سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل‌های فتوولتائیک حرارتی برابر ۷/۴۳% و ۸/۲۵% و در سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر ۹/۱۶% و ۶/۶۶% است. در تحلیل اقتصادی، متوسط هزینه سالانه سیستم ترکیبی چیلر تراکمی و پنل‌های فتوولتائیک حرارتی برابر ۹۷۱۰دلار و این هزینه برای سیستم ترکیبی چیلر جذبی و کلکتورهای صفحه تخت برابر ۷۶۴۹دلار برآورد شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Techno-Economic Comparison of Solar Assisted Absorption and Compression Refrigeration Systems for Air Conditioning of an Office Building

نویسندگان English

N. Sahraiyan
S.M.H. Mohammadi
E. Jahanshahi Javaran
Energy Department, Institute of Science & High Technology & Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده English

The application of solar energy for space cooling has been increasingly considered in Iran and other countries in the last two decades. In this study, two different configurations of a solar assisted refrigeration system have been studied. The first system is the combination of a lithium bromide vapor absorption refrigeration system and flat plate collectors. The other system is consisted of a compression refrigeration system and thermal photovoltaic panels. For this purpose, 32% of the roof area of the building has been covered with 105 flat plate collectors, each with a total area of 1.591 m2, or 288 photovoltaic panels each with an area of 0.556 m2. Both systems have been compared in terms of energy, exergy, and economic viewpoints. This comparison has been conducted for providing the 70 kW cooling capacity system required for an office building with an area of 500 m2. The results of this study showed that at an evaporator temperature of 5°C and the ambient temperature of 27°C, the coefficient of performance of the compression chiller is 3.5 and the absorption chiller is 0.71. Also, the total energy efficiency and the total exergy efficiency in the compression chiller system combined with thermal photovoltaic panels are 7.43% and 8.25% respectively. Those two parameters for the absorption chiller combined with flat plate collectors are 9.16% and 6.66%, respectively. In the economic analysis, the annual life cycle cost for the compression chiller system combined with thermal photovoltaic collectors is 9710 $ and this cost for the absorption chiller system combined with flat plate collectors is estimated 7649 $.

کلیدواژه‌ها English

Solar Assisted Cooling System
Solar Flat Plate Collector
Thermal Photovoltaic
Techno-economic Analysis
Allouhi A, Kousksou T, Jamil A, Bruel P, Mourad Y, Zeraoul Y. Solar driven cooling systems: An updated review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015;44:159-181. [Link] [DOI:10.1016/j.rser.2014.12.014]
Zhai XQ, Wang RZ. A review for absorbtion and adsorbtion solar cooling systems in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009;13(6-7):1523-1531. [Link] [DOI:10.1016/j.rser.2008.09.022]
Montagnino FM. Solar cooling technologies. Design, application and performance of existing projects. Solar Energy. 2017;154:144-157. [Link] [DOI:10.1016/j.solener.2017.01.033]
Zinian H, Ning Z. A solar absorption air-conditioning plant using heat-pipe evacuated tubular collectors. In: Grossman G. 1999 ISES Solar World Congress. 1st Edition. Pergamon: Pergamon; 1999. [Link] [DOI:10.1016/B978-008043895-5/50219-8]
Pongtornkulpanich A, Thepa S, Amornkitbamrung M, Butcher C. Experience with fully operational solar-driven 10-ton LiBr/H2O single-effect absorption cooling system in Thailand. Renewable Energy. 2008;33(5):943-949. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2007.09.022]
Mazloumi M, Naghashzadegan M, Javaherdeh K. Simulation of solar lithium bromide-water absorption cooling system with parabolic trough collector. Energy Conversion and Management. 2008;49(10):2820-2832. [Link] [DOI:10.1016/j.enconman.2008.03.014]
Popa V, Popa C. Theoretical analysis for solar driven mechanical refrigeration systems. Energy Procedia. 2017;112:442-449. [Link] [DOI:10.1016/j.egypro.2017.03.1108]
Yazdanifard F, Ebrahimnia-Bajestan E, Ameri M. Investigating the performance of a water-based photovoltaic/thermal (PV/T) collector in laminar and turbulent flow regime. Renewable Energy. 2016;99:295-306. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2016.07.004]
Hojjat Mohammadi SM, Ameri M. Energy and exergy analysis of a tri-generation water-cooled air conditioning system. Energy and Buildings. 2013;67:453-462. [Link] [DOI:10.1016/j.enbuild.2013.08.013]
Jafarkazemi F, Ahmadifard E. Energetic and exergetic evaluation of flat plate solar collectors. Renewable Energy. 2013;56:55-63. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2012.10.031]
Dubey S, Tiwari GN. Analysis of PV/T flat plate water collectors connected in series. Solar Energy. 2009;83(9):1485-1498. [Link] [DOI:10.1016/j.solener.2009.04.002]
Blank L, Tarquin A. Engineering Economy. 7th Edition. New York: McGraw-Hill; 2011. [Link]
Avanessian T, Ameri M. Energy, exergy, and economic analysis of single and double effect LiBr-H2O absorption chillers. Energy and Buildings. 2014;73:26-36. [Link] [DOI:10.1016/j.enbuild.2014.01.013]
damatajhiz.com [Internet]. Tehran: Damatajhiz; 2018 [cited 2018 Feb 11]. Available from: www. damatajhiz.com. [Link]
Indochoiceindia.com [Internet]. Delhi: Indochoice Technologies; 2017 [cited 2018 Feb 22]. Available from: http://www.indochoiceindia.com/. [Link]
Gaur A, Tiwari GN. Performance of photovoltaic modules of different solar cells. Journal of Solar Energy. 2013; Article ID 734581. [Link] [DOI:10.1155/2013/734581]
Fazelpour F, Morosuk T. Exergoeconomic analysis of carbon dioxide transcritical refrigeration machines. International Journal of Refrigeration. 2014;38:128-139. [Link] [DOI:10.1016/j.ijrefrig.2013.09.016]
Izquiredo M, Lizarte R, Marcos JD, Gutiérrez G. Air conditioning using an air-cooled single effect lithium bromide absorption chiller: Results of a trial conducted in Madrid in August 2005. Applied Thermal Engineering. 2008;28(8-9):1074-1081. [Link] [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2007.06.009]
Aphornratana S, Sriveerakul T. Experimental studies of a single-effect absorption refrigerator using aqueous lithium-bromide: Effect of operating condition to system performance. Expremental Thermal and Fluid Science. 2007;32(2):658-669. [Link] [DOI:10.1016/j.expthermflusci.2007.08.003]
US Energy Information Administration (EIA). Electric power monthly with data for February 2018 [Report]. Washington: US Energy Information Administration (EIA); 2018 Apr. [Link]