بررسی بکارگیری سیستم ذخیره 24 ساعته سرمایش و گرمایش ساختمان‌های غیرمسکونی با استفاده از لوله‌های زیرزمینی و اثر آن بر کاهش مصرف انرژی و انتشار CO2

محورهای موضوعی : آب و محیط زیست

عیسی خاکنژاد ¹ , اشکان عبدالی سوسن ^{2 *}

1 - کارشناسی ارشد مهندسی سیستم های انرژی، گروه مهندسی انرژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استادیار، گروه فنی و مهندسی، واحد آستارا، دانشگاه آزاد اسلامی، آستارا، ایران. * (مسوول مکاتبات)

تاریخ دریافت : 1395/10/12 تاریخ پذیرش : 1395/11/23 تاریخ انتشار : 1397/10/01

کلید واژه: ذخیره‌سازی سرما و گرما, لوله‌های زیرزمینی, سیستم ذخیره ساز انرژی, مصرف انرژی, گازهای گل‌خانهای,

چکیده مقاله :

با توجه به افزایش تقاضا برای ساخت ساختمان‌های با نیاز انرژی بالا، راه‌حل‌های فنی موردنیاز است تا با استفاده از آن‌ها بتوان به‌صورت بهینه و با حداقل نمودن مصرف انرژی، از آن استفاده نمود. لذا بررسی راه‌حل‌هایی که بتواند کاهش مصرف انرژی فسیلی و درنتیجه انتشار گازهای گل خانه‌ای را به دنبال داشته باشد، موردنیاز است. یکی از این راه‌حل ها، عبارت است از ذخیره‌سازی انرژی در منابع زیرزمینی که عمدتاً بر اساس استفاده 24 ساعته در نظر گرفته می‌شود. گرما در طول روز ذخیره می‌شود و در طول شب استخراج می‌گردد. تقاضا از گرما و سرما برای ساختمان کاهش نمی‌یابد، اما با استفاده از یک ذخیره‌سازی زیرزمینی می‌توان مقدار انرژی خریداری‌شده و آسیب‌های زیست‌محیطی آن‌ را کاهش داد. در تحقیق حاضر یک بیمارستان در شهر تهران به نمایندگی از ساختمانی با نیاز انرژی حرارتی بالا موردمطالعه قرار گرفت و محاسبات حرارتی و سیالاتی برای ذخیره سرما و گرما توسط لوله‌های زیرزمینی در آن، توسط نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی گردید و بارهای حرارتی و برودتی ساختمان نیز توسط نرم‌افزارHAP4.5 محاسبه و در نرم‌افزار متلب وارد شد و اندازه و نحوه پاسخ سیستم ذخیره‌ساز و کاهش انتشار دی‌اکسید کربن مطالعه گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، با به‌کارگیری سیستم ذخیره‌سازی 24 ساعته در طی سال، که دارای 15 خط لوله فولادی به قطر نامی 3 اینچ و به طول 600 متر که در عمق 3 متری سطح زمین قرار می‌گیرند، 67% از نیاز سالیانه گرمایشی و 34% از نیاز سالیانه سرمایشی تأمین و از انتشار سالیانه 127 تن دی‌اکسید کربن جلوگیری می‌شود.

چکیده انگلیسی:

Due to increasing demand for high-energy buildings, technical solutions are required to use it optimally and minimum energy consumption. Thus, investigation on solution that can decrease the amount of energy and as a result GHG emissions following is needed. One of the solution is based on underground energy storage that used mainly 24-hour. Heat is stored during day and extracted during night. Heating and cooling demand of the building is not reduced, but using an underground storage can decrease the amount of energy that has to be bought and Environmental degradation. In this investigate, the hospital considered in Tehran City, representing high energy performance buildings, heat transfer and fluid calculation for heat and cold storage is simulated with MATLAB program for underground pipes. Also heating and cooling load of the building calculated with HAP4.5 program and results are imported to MATLAB program, then system volume, ground response and reducing carbon dioxide emissions are studied. The result of this survey showed that, by using 24-hour storage system during a year, which has 15 line of steel pipeswith 600 meters length and nominal diameter of 3 inches where placed in 3 meters ground depth, 67% of heating load and 34% of cooling load can be met and CO2 emissions reduced 127 ton per annum.

منابع و مأخذ:

1. Energy management, BFS 2011:26. (2011).


2. Investigations of consequencies- Revision of part 9, BFS 2011:6 (2011).


3. National strategy for low energy buildings-, ER 2010:39 (2010).


4. Lund J, Sanner B, Rybach L, Curtis R, Hellström G. Geothermal (Ground-Source) heat pumps - A world overview. GHC BULLETIN. 2004; Vol 25, No. 3.


5. Andersson O, Hägg M, editors. Deliverable 10 - Sweden - Preliminary design of a seasonal heat storage for ITT Flygt. IGEIA – Integration of geothermal energy into industrial applications; 2008 retrieved 21 April 2013; Emmaboda, Sweden.


6. Wong B, Snijders A, McClung L, editors. Recent Inter-Seasonal Underground Thermal Energy Storage Applications in Canada. 2006 IEEE EIC Climate Change Technology; 2006.


7. Martínez I. HEAT AND MASS TRANSFER.  Termodinámica básica y aplicada. Madrid: Ed. Dossat; 1992.


8. وزارت‌نیرو. ترازنامه انرژی سال 1393. 1393.


9. استاندارد لوله کشی گاز طبیعی در محطه های صنعتی, (1384).
   
   
   1. UnionGas. chemical composition of Natural Gas 2016. Available from: https://www.uniongas.com.
   
   
   2. EIA. How much carbon dioxide is produced when different fuels are burned? 2016. Available from: https://www.eia.gov.