بررسی استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در دیواره هواکش خورشیدی به منظور تهویه طبیعی فضای یک اتاق

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

2 استادیار، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

در این پژوهش، استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (پی‌سی‌ام‌ها) در دیواره‌ی هواکش خورشیدی، به‌روش تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای شبیه‌سازی پدیده تغییر فاز در پی‌سی‌ام از مدل ظرفیت حرارتی موثر استفاده شده است. معادلات بقای انرژی برای هواکش خورشیدی و دیواره‌ی ذخیره‌ساز انرژی در حالت گذرا و برای بازه‌ی زمانی 120 ساعت نوشته و توسط یک کد حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد ذخیره‌سازی انرژی به‌صورت نهان، امکان تهویه 24 ساعته را توسط سامانه حتی در شار خورشیدی پایین 350 وات بر مترمربع فراهم می‌کند. همچنین مشاهده می‌شود استفاده از پی‌سی‌ام به‌جای بتون در دیواره ذخیره‌ساز موجب کاهش ضخامت دیواره از 200 میلی‌متر به 40 میلی‌متر و نیز کاهش نوسان دبی جرمی در کانال می‌شود. در این پژوهش همچنین اثرات خواص ترموفیزیکی و ضخامت پی‌سی‌ام بر روی عملکرد سامانه (تعداد دفعات تعویض هوا در ساعت) بررسی شده است. مشاهده می‌شود که به ازای یک شار معین، پی‌سی‌ام با نقطه ذوب پایین‌تر، ذخیره‌سازی بیش‌تر انرژی به‌صورت نهان را به دنبال دارد ولی به دلیل بالا رفتن دمای لایه سطحی پی‌سی‌ام پس از ذوب شدن، نوسان بیش‌تری در دبی کانال ایجاد می‌گردد. نتایج همچنین نشان می‌دهد که افزایش ضریب هدایت حرارتی و نیز افزایش گرمای نهان ذوب پی‌سی‌ام به ازای شار ورودی معین، تا حدی موجب بهبود عملکرد سامانه خواهد شد ولی پس از آن، افزایش بیش‌تر این دو عامل، تاثیری بر عملکرد سامانه ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chan Hy, Riffat SB, Zhu J (2010) Review of    passive solar heating and cooling technologies. Renew Sustain Energy Rev 14: 781-789.

[2] Saadatian O, Sopian K, Lim CH, Asim N, Sulaiman MY (2012) Trombe walls: A review of opportunities and challenges in research and development. Renew Sustain Energy Rev 16: 6340-6351.

[3] Khanal R, Lei C (2011) Solar chimney- a passive strategy for natural ventilation. Energy Build 43: 1811-1819.

[4] Ong KS (2003) A mathematical model of a solar chimney. Renew Energy 28: 1047-1060.

[5] Ong KS, Chow CC (2003) Performance of a solar chimney. Sol Energy 74: 1-17.

[6] Marti-Herrero J, Heras-Celemin MR (2007) Dynamic physical model for a solar chimney. Sol Energy 81: 614-622.

[7] Tyagi VV, Buddhi D (2007) PCM thermal storage in buildings: A state of art. Renew Sustain Energy Rev 11: 1146-1166.

[8] Sharma A, Tyagi VV, Chen CR, Buddhi D (2009) Review on thermal energy storage with phase change materials and applications. Renew Sustain Energy Rev 13: 318-345.

[9] Sharma SD, Kotani H, Kaneko Y, Yamanaka T, Sagara K (2007) Design development of a solar chimney with built-in latent heat storage material for natural ventilation. Int J Green Energy 4: 313-324.

[10] Amori KE, Mohammed SW (2012) Experimental and numerical studies of solar chimney for natural ventilation in Iraq. Energy Build 47: 450-457.

[11] Rabani M, Kalantar V, Faghih AK, Rabani M, Rabani R (2013) Numerical simulation of a Trombe wall to predict the energy storage rate and time duration of room heating during the non-sunny periods. Heat Mass Transfer 49: 1395-1404.

[12] Li Y, Liu S (2014) Experimental study on thermal performance of a solar chimney combined with PCM. Appl Energy 114: 172-178.

[13] Li Y, Liu S (2014) Numerical study on thermal behaviors of a solar chimney incorporated with PCM. Energy Build 80: 406-414.

[14] Zolfaghari A, Sa’adati Nasab M, Norouzi Jajarm E (2015) Energy analysis of using double skin façade with phase change materials in a high rise building under climatic conditions of Tehran. Modares Mech Eng 15(5): 34-40.

[15] Khalifa AJN, Abbas EF (2009) A comparative performance study of some thermal storage materials used for solar space heating. Energy Build 41: 407-415.

[16] Chen C, Guo H, Liu Y, Yue H, Wang C (2008) A new kind of phase change material (PCM) for energy storing wallboard. Energy Build 40: 882-890.

[17] Mathur J, Bansal NK, Mathur S, Jain M, Anupma  (2006) Experimental investigations on solar chimney for room ventilation. Sol Energy 80: 927-935.