امکان سنجی فنی- اقتصادی و زیست محیطی استفاده از پمپهای حرارتی زمین گرمایی

الموضوعات :

فریده عتابی ¹ , سیدمحمدرضا هیبتی ² , ستاره مهرخو ³

1 - استادیار دانشکده محیط زیست وانرژی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاداسلامی*(مسئول مکاتبات)
2 - استادیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد پردیس
3 - کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست وانرژی، واحد علوم وتحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی

تاريخ الإرسال : 10 الثلاثاء , جمادى الأولى, 1430 تاريخ التأكيد : 15 الخميس , شعبان, 1430 تاريخ الإصدار : 30 الإثنين , صفر, 1436

الکلمات المفتاحية: انرژی زمین گرمایی, پمپ حرارتی, اعتبار کربن, امکان سنجی فنی- اقتصادی- زیست ,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: با توجه به منابع رو به اتمام سوخت های فسیلی و انتشارفراوان آلاینده های زیست محیطی از این منابع ، استفاده از انرژی های پاک همچون انرژی زمین گرمایی مورد توجه قرار گرفته است. پمپ های حرارتی زمین با مصرف برق در کمپرسور، جهت تأمین بار حرارتی وتامین آب گرم مصرفی می‌توانند گرما را از زمین به داخل ساختمان منتقل نمایند. روش بررسی: در این تحقیق با انجام محاسبات تهویه مطبوع، بار حرارتی مورد نیاز برای یک نمونه ساختمان 4 طبقه 12واحدی واقع در شرق تهران با زیر بنای هر طبقه 565 متر مربع به طور جداگانه محاسبه شده و باتوجه به ویژگی های حرارتی خاک ودمای میانگین سالیانه منطقه مورد نظر، پمپ حرارتی زمین گرمایی مناسب انتخاب گردید. سپس با توجه به هزینه اولیه خرید، نصب و راه اندازی سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی و مصرف برق آن، با نرم افزار Proform مقرون به صرفه بودن جایگزینی این سیستم با سیستم قبلی تأمین کننده بار حرارتی ساختمان (بویلر)، بر اساس قیمت اعتبار کربن در بازارهای جهانی، سناریو سازی شده وموردارزیابی فنی- اقتصادی وزیست محیطی قرار گرفته است. یافته ها: باتوجه به نتایج حاصل، درصورت استفاده ازپمپ های حرارتی زمین گرمایی، انتشارکل آلاینده هادرطول انجام پروژه (10سال)، به میزان 3759 تن معادل CO2 کاهش یافته و همچنین 67 هزارگیگاژول درمصرف سوخت گازطبیعی صرفه جویی می گردد. بحث و نتیجه گیری: باتوجه به مشخصات خاک، شرایط آب وهوایی وشرایط زمین محل استقرارساختمان، می توان ازسیستمGSHP به جای بویلراستفاده شود. این امرموجب کاهش قابل توجه درمصرف انرژی الکتریکی وکوتاه شدن زمان بازگشت سرمایه می گردد.

المصادر:

1. RETScreen International, 2005, "Ground source heat pump project analysis", Minister of Natural Resources, Canada.


2. McQuay Air Conditioning Application Guide, 2002, "Geothermal heat pump design manual", United States,.


3. Kavanaugh S. P., Rafferty K., 1997 "Ground-Source Heat Pumps: Design of Geothermal Systems for Commercial and Institutional Buildings", ASHRAE Inc., Atlanta.


4. Nagano K., Katsura T., Takeda S., 2006, "Development of a design and performance             prediction tool for the ground source heat pump system", Applied Thermal                  Engineering, Vol. 26, 1578-1592.


5. Sanaye S., Niroomand B., 2009, "Thermal economic modeling & optimization of vertical      ground coupled heat pump", Energy Conversion & Management, Vol. 50,1136- 1147.


6. Zhao Y., Shigang Z., Xun L., 2003, "Cost-effective optimal design of groundwater source   heat pumps", Applied Thermal Engineering, Vol. 23, 1595-1603.


7. Hepbasli, A., 2005 "Thermodynamic analysis of a ground-source heat pump system for       district heating", International Journal of Energy Research, Vol. 29, 671-687,.


8. Inalli M., Esen H., 2008 "Performance prediction of a ground-coupled heat pump system      using artificial neural networks", International Journal of Energy Research, Vol. 35,     1940-1948.


9. Hepbasli A., Akdemir O., Hancioglu E., 2007, "Performance evaluation of a vertical ground source heat pump system", Energy conversion & management, Vol. 44  , 527-548,.


10. Ozgener O., Hepbasli A., Ozgener L., March 2007,"A Parametric study on the exergoeconomic   assessment of a vertical ground-coupled (geothermal) heat pump system",  Building and Environment, Vol. 42, 1503-1509.


11. Sunner B., Karytsas C., Mendrinos D., Rybach L., 2005 "Current status of ground                 source heat pumps & underground thermal storage in Europe", Geothermics, Vol. 32, 579-588.


12. Inalli M., Esen H., 2004 "Experimental thermal performance evaluation of a horizontal         ground-source heat pump system", Applied Thermal Engineering, Vol. 24, 2219- 2232.


13. Esen H., Inalli M., Esen M., 2006, "Technoeconomic appraisal of a ground source heat         pump system for a heating season in eastern Turkey", Energy Conversion and            Management, Vol. 47, 1281–1297.


14. Healy P. F., Ugursal V. I., 1997, "Performance and economic feasibility of ground                 source heat pumps in cold climate", International Journal of Energy Research, Vol. 21, 857–870.


15. Petit P. J., Meyer J. P., 1998, "Economic potential of vertical ground-source heat pumps        compared to air-source air conditioners in South Africa", Energy, Vol. 23, 137-   143.


16. Petit P. J., Meyer J. P., 1997, "A techno-economic analytical comparison of the performance of air-source and horizontal ground source air-conditioners in South Africa", International Journal of Energy Research, Vol. 21, 1011–1021.


17. De Swardt C. A., Meyer J. P. 2001, "A performance comparison between an air-source        and a ground-source reversible heat pump", International Journal of Energy Research, Vol. 25, 899–910,.


18.  http://www.fhp-mfg.com/aecinfo/1/company/09/09/81/company_1.html


19. نرخ تورم سالیانه برمبنای گزارش بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران، مدیریت کل آمارهای اقتصادی دایره آماراقتصادی، دایره شاخص بهای کالاها و خدمات مصرفی در اردیبهشت سال1388

وزارت نیرو- معاونت امورانرژی، 1386، ترازنامه انرژی، سازمان بهره وری انرژی ایران