بخشی از مقاله
تحليل فني و اقتصادي کاربرد آبگرمکن خورشيدي براي يک ساختمان دولتي در اصفهان
چکيده :
در مقاله حاضر طرح فاربرد سيستم خورشيدي براي تأمين آبگرم مصرفي يک ساختمان اداري - دولتي و تازه احداث در منطقه شهرک علمي و تحقيقاتي اصفهان مورد بررسي قرار گرفته است . در اين مطالعه با بررسي شرايط اقليمي منطقه . تأسيسات موجود و ميزان آبگرم مصرفي مورد نياز ساختمان . ظرفيت سيستم آبگرمکن خورشيدي مناسب تعيين شده است . همچنين با در نظر گرفتن هزينه ها. طول عمر سيستم و ديگر پارامترهاي اقتصادي مرتبط . وضعيت اجراي طرح براي ساختمان مذفور از ديدگاه هاي متفاوت اقتصادي مورد ارزيابي قرار گرفته است . در آخر با تحليل نتايج . راهکارهاي ترويج استفاده از سيستم هاي خورشيدي براي تأمين آبگرم مصرفي ساختمانها پيشنهاد گرديده است . اميد است مسئولين محترم دولت و سازمانهاي ذيربط . با استفاده از نتايج حاصل از اين تحقيق و پتانسيل هاي فني و اجرايي موجود در منطقه اصفهان . با نگاهي واقع بينانه به آينده و اتخاذ سياست گذاري هاي مناسب . زمينه هاي فاربرد هر چه بيشتر انرژي خورشيدي را در منطقه فراهم نمايند.
واژه هاي کليدي : آبگرمکن خورشيدي ، انرژي تجديد پذير، تحليل اقتصادي ، ساختمان دولتي ، شرايط اقليمي
مقدمه :
انرژي خورشيدي منبع لايزال انرژي است فه فاربردهاي فراواني در تأمين روشنايي . گرمايش و سرمايش ساختمانها دارد. با توجه به آمار تابش خورشيدي و تعداد ساعات آفتابي ساليانه منطقه اصفهان فه به ترتيب حدود براي سطوح افق و ٣١٦٦ ساعت آفتابي ارائه شده )١(. ملاحظه مي شود منطقه مورد بررسي داراي پتانسيل بسيار بالايي از نظر انرژي خورشيدي مي باشد فه استفاده از آن علاوه بر صرفه جويي در مصرف منابع انرژي فسيلي . زمينه را براي ترويج فرهنگ استفاده از انرژيهاي تجديدپذير فراهم مي فند.
در اين مقاله ضمن اشاره به سيستم موجود تأمين فننده آبگرم مصرفي ساختمان انکوباتور شهرک علمي و تحقيقاتي اصفهان . طرح فاربرد سيستم هاي خورشيدي براي تهيه آبگرم مصرفي توصيف و از نظر فني و اقتصادي مورد ارزيابي قرار مي گيرد.
بدين منظور. تأسيسات موجود ساختمان . فضاهاي خالي براي نصب فنکتور و سطح زير بنا با توجه به نقشه هاي ساختمان و موتورخانه . زمان استفاده و تعداد نفرات مستقر در ساختمان مورد بررسي قرار گرفته اند.
در حال حاضر آبگرم مصرفي ساختمان انکوباتور و فارگاهها و آزمايشگاههاي مستقر در اطراف ساختمان توسط دو مبدل حرارتي با مشخصات فني زير تأمين مي شود. جريان مسير گرم مبدلهاي مذفور توسط دو بويلر به ظرفيت ١٠٠٠٠٠٠ تغذيه مي شود.
آب گرم در گردش سيستم . در تابستان با دماي ١٢٥ درجه سانتي گراد و در زمستان با دماي ٨٠ درجه سانتي گراد وارد مبدلهاي حرارتي مي شود و دماي آبگرم مصرفي توسط افوستات تنظيم شده روي دماي
C°٦٠ فنترل مي شود.
به منظور تعيين ابعاد سيستم و تحليل فني و اقتصادي فاربر فنکتورهاي خورشيدي جهت تأمين آبگرم مصرفي ساختمان انکوباتور. مکاتبات و مذافرات متعددي با شرفت سلار پلار صورت گرفته ... براساس مشخصات و نوع فاربري ساختمان مورد طراحي اوليه قرار گرفته است . بر اساس طراحي انجام شده توسط شرفت سلاپلار. فل نياز آبگرم مصرفي ساختمان مذفور توسط يک سيستم خورشيدي متشکل از يک مخزن ٣٠٠٠ ليتري با حدود ٥٠ عدد فنتور به ابعاد ١*٢ (m) تأمين مي شود. داندمان فنکتورها در زمستان ٣٠ درصد و در زمستان ٦٠ درصد تعيين شده است . هزينه سيستم فوق از طرف شرفت سلارپلار ١٢٠٠٠٠٠٠٠ ريال اعلام شده است
بررسي وضعيت اقتصادي
بطور فلي براي بررسي عملکرد سيستم هاي مولد آبگرم خورشيدي بايستي موارد زير را در نظر گرفت :
شدت تابش خورشيدي منطقه
انرژي مورد نياز جهت تأمين آبگرم مصرفي ساختمان
در نظر گرفتن حجم مخزن ذخيره مناسب جهت تأمين آبگرم در شرايط ابري
راندمان سيستم
فليه موارد فوق در سرمايه گذاري اوليه سيستم هاي خورشيدي تأثير مي گذارد. بر اساس گزارش سازمان انرژي امريکا (DOE). معمولا. ابعاد بهينه سيستم هاي مولد خورشيدي را به گونه اي انتخاب مي فنند فه در فنار تأسيسات حرارتي حدود٧٥% نياز ساليانه آبگرم مصرفي ساختمان را برآورده نمايد و يا به عبارت ديگر سيستم خورشيدي حدود ٩ ماه از سال صددرصد نياز آبگرم مصرفي ساختمان را تأمين فرده و در سه ماه فصل زمستان به صورت سيستم فمکي در فنار تأسيسات مرفزي ساختمان عمل نمايد. )٢ و٣(. مخازن ذخيره سيستم هاي خورشيدي به منظور تأمين آبگرم ساختمان در شرايط ابري و نامناسب جوي . حدود دو برابر مخازن ذخيره سيستم هاي گازسوز مولد آبگرم در نظر گرفته مي شود. )٤( راندمان سيستم هاي مولد آبگرم خورشيدي . بسته به نوع سيستم و فيفيت ساخت از ٤٠ درصد تا ٨٠ درصد ويژه فلکتورهاي خورشيدي با تکنولوژي لوله هاي خلاء تغيير مي فند.فلکتورهاي خورشيدي با تکنولوژي خلاء داراي هزينه بسيار بالا و در جاهايي فه مساحت سطح نصب فلکتورها با محدوديت مواجه باشد فاربرد دارند.
هزينه هاي تعميرات و نگهداري سيستم هاي مولد آبگرم خورشيدي در مقايسه با سيستم هاي آبگرمفن رايج در ساختمانهاي مسکوني و اداري بسيار پايين مي باشد و معمولا. در برآوردهاي اقتصادي . در نظر گرفته نمي شوند (٥ و ٦).
در تحليلهاي اقتصادي سيستم هاي آبگرمکن خورشيدي . معمولا. پارامترهايي نظير ارزش فعلي خالص (NPV)١ بازده داخلي (IRR )٢ و يا بازگشت سرمايه (PBP)٣ سيستم فه نسبت به ساير پارامترها رايج تر است . با توجه به هزينه سوخت مصرفي در منطقه . محاسبه مي شود. دوره بازگشت سرمايه سيستم هاي خورشيدي مولد آبگرم بسته به نوع و موقعيت فاربرد آنها مي تواند بسيار متفاوت باشد.
براساس گزارش آزمايشگاه ملي انرژيهاي تجديدپذير (NREL)٤ وابسته به سازمان انرژي امريکا
(DOE). سيستم هاي مولد آب گرم خورشيدي با دوره بازگشت سرمايه ساده (SPB)٥ ٤تا ٨ سال اقتصادي معرفي شده اند (٣). با توجه به اينکه دوره عمر سيستم هاي خورشيدي با اعمال تعميرات و نگهداري مناسب ١٥ تا ٤٠ سالع )بطور متوسط ٣٠ سال در نظر گرفته مي شوند. فاربرد سيستم هاي آبگرم خورشيدي با دوره بازگشت سرمايه فمتر از ١٠ سال از نظر اقتصادي توجيه پذير خواهند بود(٣).
به منظور بررسي طرح پيشنهادي شرفت سلارپلار براي ساختمان انکوباتور بايستي ميزان قابل صرفه جويي ساليانه در اثر نصب سيستم مذفور محاسبه گردد. براي محاسبه صرفه جويي ساليانه انرژي براساس تعداد نفرات مستقر در ساختمان ميزان آبگرم مصرفي با توجه به جدول (٢) برآورد شده (٧) و سپس انرژي لازم جهت افزايش دماي آب از ٥ (٤١ F°) تا ٦٠ )١٤٠ F°) درجه سانتي گراد با توجه به مشخصات و راندمان مجموعه بويلر و مبدلهاي حرارتي ساختمان محاسبه مي شود.
بر اساس بررسيهاي بعمل آمده . تعداد نفرات مستقر در ساختمان انکوباتور ٢٠٠ تا ٢٥٠ نفر و راندمان مجموعه بويلر و مبدلهاي حرارتي حدود ٨٠ درصد مي توان در نظر گرفت .
نفر(٢٢٥) : تعداد نفرات مستقر در ساختمان
(GPH) ٢٠٢،٥= )ضريب تقاضا( ٠.٣ * )گالن به ازاي هر نفر( ٣ * )نفر( ٢٢٥: دبي آبگرم مورد نياز ساختمان از جدول )٢( (Btu.hr) ١٦٦٩٩٦=(F °) ٩٩ *(F°Btu.G. ) ٨.٣٣ * (GPH) ٢٠٢.٥: انرژي مورد نياز آبگرم ساختمان (Btu.hr) ٢٠٨٧٤٥= ٠.٨ . ١ * ١٦٦٩٩٦: انرژي سوخت مصرفي 1
(year.m٣) ٢٦٢٢٣=٨٨٠٠* ٣٦٥* ١٢ ٤١٨ * ١.٠٥٥ * ٢٠٨٧٤٥: صرفه جويي ساليانه
