مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عملکرد حرارتی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم جهت گرمایش آب در شرایط اقلیمی شهر کرمانشاه

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه رازی کرمانشاه مدیر گروه مهندسی مکانیک دانشگاه رازی
2 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک دانشگاه رازی
چکیده
سیستم های پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم، امروزه به صورت گسترده جهت گرمایش آب مصرفی ساختمان ها و مراکز صنعتی، گرمایش فضاهای خانگی و صنعتی و همچنین در صنعت تهویه مطبوع، مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستم ها عمل انتقال انرژی از منبع با دمای کمتر به منبع با دمای بیشتر را انجام می‌دهند. در سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم، به منظور انتقال بهینه ی گرمای ناشی از تابش خورشیدی به مبرد، از کلکتور خورشیدی صفحه تخت به عنوان تبخیرکننده استفاده می شود. در این مقاله، با استفاده از شبیه سازی عددی، عملکرد حرارتی یک پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم به منظور گرمایش آب خانگی یک منزل مسکونی در شهرکرمانشاه، مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم شامل یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مساحت 4 مترمربع، یک تانک ذخیره آب گرم به حجم 150 لیتر، یک کمپرسور چرخشی نوع هرمتیک و یک شیرانبساط ترموستاتیکی بوده و سیال عامل مورد استفاده در سیستم، مبرد R134a می باشد. نتایج نشان میدهد که در شرایط آب و هوایی شهر کرمانشاه، تعداد ساعات کارکرد سیستم در طول ماه های مختلف بین 37 تا 130 ساعت متغیر بوده و همچنین میانگین ماهانه ضریب عملکرد گرمایی سیستم و بازده کلکتور خورشیدی به ترتیب بین مقادیر 96/3 تا 71/6 و 68 تا 99 درصد متغیر میباشد. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف از جمله تابش خورشیدی، دمای محیط، مساحت سطح کلکتور، سرعت کمپرسور، تعداد پوشش کلکتور و سرعت باد نیز بر عملکرد حرارتی این سیستم مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation Study on the Thermal Performance of a direct-expansion solar-assisted heat pump for water heating in Kermanshah climate

نویسندگان English

Habibollah Safarzarzadeh 1
Sobhan Fathollahi 2
چکیده English

Direct-expansion solar-assisted heat pumps (DX-SAHP) have been used widely to heat the consuming water of buildings and industrial facilities, domestic and industrial space heating and also, air conditioning. These systems transfer energy from lower temperature source to a higher temperature source. In DX-SAHP systems, In order to optimize the heat transfer of solar radiation to the refrigerant, the flat plate solar collector is used as the evaporator. In this paper, the thermal performance of a DX-SAHP has been studied using numerical simulation for heating the water of a house in Kermanshah. The system mainly employs a bare flat-plate solar collector with a surface area of 4 m2, a hot water tank with the volume of 150 L, a rotary-type hermetic compressor, a thermostatic expansion valve and R-134a is also used as working fluid in the system. The results show that the hours of system operation, during different months in the climate of Kermanshah, vary between 37 to 130 hours and the monthly average COP and the solar collector efficiency vary between 3.96 to 6.71 and 68 to 99 percent respectively. The effect of various parameters, including solar radiation, ambient temperature, collector area, compressor speed, number of collector cover and wind speed have been analyzed on the thermal performance of the system.

کلیدواژه‌ها English

Heat pump
Solar Collector
Compressor
Coefficient of thermal performance
Solar radiation