بررسی میزان کاهش انتشار CO2 در صورت بهره گیری از سیستم گرمایش و سرمایش پمپ حرارتی زمین گرمایی (مطالعه موردی ساختمان پست برق وردآورد)
محورهای موضوعی : انرژی های تجدید پذیرسعید شایامهر 1 , مجید عباسپور طهرانی فرد 2
1 - گروه مهندسی انرژی و اقتصاد، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران
2 - گروه مهندسی انرژی و اقتصاد، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران
کلید واژه: پمپ حرارتی زمین گرمایی, کاهش آلاینده های زیست محیطی, دی اکسید کربن, گازهای گلخانه ای, ساختمان پست برق.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: بهره گیری از سیستم های پمپ حرارتی زمین گرمایی جهت تامین سرمایش و گرمایش ضمن امکان اثرگذاری مطلوب بر پیک سایی مصرف برق در فصل گرم، تاثیر قابل توجهی بر کاهش تولید گازهای گلخانه ای دارد. مطالعه حاضر به بررسی میزان کاهش دی اکسید کربن در یک نمونه پروژه مطالعاتی در ساختمان پست برق وردآورد که سیستم های پمپ حرارتی با منبع هوایی و بخاری برقی با سیستم های پمپ حرارتی با منبع زمینی جایگزین شده اند می پردازد.
روش بررسی: در این مطالعه، ابتدا ضریب عملکرد سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی با دیتابرداری محاسبه شده و سپس تحلیل مصرف بار سرمایش و گرمایش و میزان تولید CO2 از طریق مدل سازی انجام پذیرفته است.
یافته ها : نتایج حاکی از آن است که استفاده از سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی در ساختمان مورد مطالعه منجر به کاهش انتشار CO2 به میزان 63 درصد در فاز گرمایش، 29 درصد در فاز سرمایش و 54 درصد در کل سال شده است. میزان صرفه جویی با لحاظ کردن مصرف پمپ سیرکولاتور کویل زمینی 41 درصد می باشد.
بحث و نتیجه گیری: اجرای سیستم های پمپ حرارتی با کویل زمینی در ساختمان های پست های برق کشور ضمن اینکه فرصت مناسبی برای اجرای راهکار های صرفه جویی انرژی در بدنه وزارت نیرو تلقی می شود، زمینه توسعه راهکار های کاهش آلاینده های زیست محیطی را توسط متولیان انرژی فراهم می آورد. ساختمان پست های برق با توجه به عدم امکان استفاده از گاز به عنوان سوخت، گزینه مناسبی به منظور توسعه این دست پروژه ها تلقی می شوند.
Background and Objective: While the use of geothermal heat pump systems to provide cooling and heating can have a positive effect on the peak shaving of electricity in the hot season, the widespread use of it has a significant impact on reducing greenhouse gas emissions. The present study investigates the extent of carbon dioxide emissions in a case study project - Vardavard power substation building - in which air-source heat pump systems and electric heaters are replaced by ground-source heat pump systems.
Material and Methodology: In this study, first geothermal heat pump system coefficient of performance is calculated by data logging and then the analysis of cooling and heating load consumption and CO2 emission is carried out through modeling.
Findings: The results show that the use of geothermal heat pump system in the case study building has reduced CO2 emissions by 63% in the heating phase, 29% in the cooling phase and 54% in the whole year. The saving rate considering the consumption of the ground coil circulation pump is 41%.
Discussion and Conclusion: While Implementation of ground source heat pumps in the substation buildings throughout the country is considered a good opportunity to apply energy saving solutions in the body of the Ministry of Energy, it provides the basis for the development of solutions to reduce environmental pollutants by energy authorities. Substation buildings are considered a suitable option for the development of such projects due to the fact that using gas as fuel is prohibited in substations.
1. Sixed five-year development plan law, Article 48 (1396). (In Persian)
2. Tavanir – Iran power generation, transmission and distribution management company. (In Persian)
3. Deputy for electricity and energy affairs, energy balance sheet 2017. (In Persian)
4. COP 21 Paris France Sustainable Innovation [Internet]. [cited 2020 Dec 29]. Available from: http://www.cop21paris.org/
5. Kavanaugh S. Geothermal Heating and Cooling. 2014. 26–34 p. Available from: http://library1.nida.ac.th/termpaper6/sd/2554/19755.pdf
6. Bayer P, Saner D, Bolay S, Rybach L, Blum P. Greenhouse gas emission savings of ground source heat pump systems in Europe: A review. Renew Sustain Energy Rev [Internet]. 2012;16(2):1256–67. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2011.09.027
7. Blum P, Campillo G, Münch W, Kölbel T. CO2 savings of ground source heat pump systems - A regional analysis. Renew Energy. 2010;35(1):122–7.
8. Weisser D. A guide to life-cycle greenhouse gas (GHG) emissions from electric supply technologies. Energy. 2007;32(9):1543–59.
9. Genchi Y, Kikegawa Y, Inaba A. CO2 payback-time assessment of a regional-scale heating and cooling system using a ground source heat-pump in a high energy-consumption area in Tokyo. Appl Energy. 2002;71(3):147–60.
10. Nguyen H V., Law YLE, Zhou X, Walsh PR, Leong WH, Dworkin SB. A techno-economic analysis of heat-pump entering fluid temperatures, and CO2 emissions for hybrid ground-source heat pump systems. Geothermics [Internet]. 2016; 61:24–34. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.geothermics.2016.01.013
11. Aditya GR, Narsilio GA. Environmental assessment of hybrid ground source heat pump systems. Geothermics. 2020;87(April).
12. Gajewski A, Gładyszewska-Fiedoruk K, Krawczyk DA. Carbon dioxide emissions during air, ground, or groundwater heat pump performance in Białystok. Sustain. 2019;11(18).
13. Koroneos CJ, Nanaki EA. Environmental impact assessment of a ground source heat pump system in Greece. Geothermics [Internet]. 2017; 65:1–9. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.geothermics.2016.08.005
14. Litjens GBMA, Worrell E, van Sark WGJHM. Lowering greenhouse gas emissions in the built environment by combining ground source heat pumps, photovoltaics and battery storage. Energy Build [Internet]. 2018;180:51–71. Available from: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.09.026
