سیستم های ترکیبی خورشیدی راه حلی نوین برای گرمایش در ساختمان ها
محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست
مرتضی خلجی اسدی
1
(
دانشیار دانشکده محیط زیست و انرژی ، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی
)
زهرا عابدی
2
(
استادیار دانشکده محیط زیست و انرژی ، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی
)
نیما شرعی
3
(
کارشناس ارشد مهندسی انرژی ، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی *(مسئول مکاتبات)
)
کلید واژه: هزینه های اجتماعی, کلکتور, سیستم های ترکیبی خورشیدی, بار حرارتی, روز- درجه, زمان بازگشت سرمایه,
چکیده مقاله :
از میان کاربردهای حرارتی انرژی خورشیدی، سیستم های ترکیبی خورشیدی، به لحاظ فن آوری و اقتصادی در مقایسه با سایر کاربردهای حرارتی انرژی خورشیدی در جهان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل ارجحیت این سیستم ها در تامین آب گرم و گرمایش خورشیدی نیاز به سطح دمای متوسط بوده که این دما با استفاده از کلکتور صفحه تخت و با هزینه کمتر نسبت به سایر کلکتورها تامین می شود. در این مقاله، ابتدا بارهای حرارتی یک آپارتمان مسکونی (در دوحالت با مصالح متداول و با رعایت مبحث 19 مقررات ملی ساختمان) در دو شهر همدان و کرج محاسبه شده است. در مرحله بعدی میزان انرژی حرارتی که با استفاده از سیستم ترکیبی خورشیدی و پنجره ها قابل تامین می باشد محاسبه گردیده است. سپس مطابق با نیاز انرژی ساختمان و بررسی منحنی هزینه- بازده سیستم ترکیبی خورشیدی، تعداد گردآورنده های تخت خورشیدی محاسبه شده و با توجه به تاثیر سایه ردیف کلکتورها بر یکدیگر و محدودیت فضای پشت بام، یک سیستم هیبرید (خورشیدی - فسیلی) پیشنهاد شده است. با توجه به نتایج به دست آمده میزان متوسط انرژی خورشیدی قابل بهره برداری در حالت های مختلف از 15 تا 45% در ماه های سرد سال تغییر می کند. با توجه به صرفه جویی سالیانه در مصرف سوخت و نیز کاهش هزینه های اجتماعی در منطقه سردسیر با استفاده از سیستم ترکیبی خورشیدی و با در نظر گرفتن قیمت جهانی سوخت، سالانه حدود 43 میلیون ریال در هزینه سوخت صرفه جویی می شود که رقم قابل توجهی است و موجب می شود تا هزینه سرمایه گذاری اولیه نسبتاً زیاد این سیستم در مدت زمان کمتر از دو سال جایگزین گردد. به همین ترتیب در منطقه معتدل سالانه حدود 10 میلیون ریال در هزینه سوخت صرفه جویی می شود که موجب بازگشت هزینه سرمایه گذاری اولیه این سیستم در مدت زمان چهار سال می گردد.
Solar combi-systems have attracted more attention technologically and economically compared with the other thermal applications of the solar energy in the world. The reason why these systems are preferred for the provision of hot water and solar heating is that they need a medium temperature which can be supplied by flat-plate collectors and at a lower cost than that of other types of collectors. In this paper, first the thermal loads of residential apartments (in two cases: with common materials and with materials dictated by the national rules of construction) in Hamedan and Karaj have been computed. Then, suitable solar combi-systems have been designed for each apartment. Subsequently, the rate of thermal energy that can be provided by this system and windows has been calculated. In the next step, considering the heating energy needed by building and studying the expense-efficiency curve of the solar combi-system, the number of solar flat-plate collectors has been calculated, and considering the effect of solar panels shadow and the space limitation of the roof, a hybrid (fossil-solar) system has been proposed. The results show that the average solar energy which can be used varies from 15 1o 45 percents in the cold months of the year. Consequently, considering the annual fuel savings and also the reduction of social costs in cold regions using the solar combi-system as well as the international price of energy, about 43 million Rials will be saved in fuel costs so that the initial high investment expenses will be returned in less than two years. In the same way, about 10 million Rials will be saved in fuel costs in temperate regions; therefore, the initial investment expenses will be returned in four years