بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مطالعه انرژی و اکسرژی سیستم های تهویه مطبوع برای ساختمانها
چکیده
انرژی و اکسرژی لازم برای یک ساختمان و یک سیستم تهویه مطبوع در بخش خارجی مطرح می شوند و بـه کمـک فـرم هـای مختلـف حامل های انرژی دسته بندی می شوند.هدف عمده ی تحلیل اکسرژی، شناسایی بازدهی های پر معنای اکسـرژی و علـل و مقـدار کامـل اتلاف های اکسرژی است.چون هدف این مقاله تحلیل ساختمان و خدمات ساختمانی است، تنها بخش محلی در محاسبات در نظر گرفتـه می شود. تولید انرژی در بخش خارجی برای بخش محلی تامین می شود.تحلیل انرژی، روش متداول ارزیـابی نحـوه اسـتفاده از انـرژی در عملیاتی است که شامل پردازش فیزیکی و شیمیایی مواد و انتقال و/یا تبدیل انرژی می شود. ساختمان ها و سیستم های تهویه مطبوع باید استانداردهای مربوط به قوانین بازدهی انرژی را برآورده کنند. بـا ایـن همـه بـازدهی هـای اکسرژی کلی آنها در هر دو مورد کم هستند (به ترتیب %17,15 و (%6,81اصول آنالیز اکسرژی در تهویه گرمایی و تهویه مطبوع به وسیله یک مرور تحلیلی بر برخی کارهای مربوطه بحث می شود.سیستم های تهویه مطبوع از یک سیستم انتشار انرژی گرمـایی و یـک سیسـتم کنترل، یک سیستم توزیع حرارت، یک سیستم توزیع برق و یک سیستم تبدیل انرژی تشکیل می شوند
کلمات کلیدی:انرژی، اکسرژی،سیستم های تهویه مطبوع

.1 مقدمه
حدودا از سال 1980 میلادی تولید کنندگان صنعت تهویه مطبوع برای ساخت سیستم های کارامدتر در تلاش بوده انـد. دلیـل اصلی آن افزایش بهای مصرف انرژی بوده است. همچنین اخیرا نیز به خاطر مسایل زیست محیطی دنبـال تجهیـزات سـالم تـر هستند. در گذشته استفاده از آب گرم برای گرمایش مرسوم تر بود. اما امروزه با نیروی هوا که محبوب تر هستند تهویه مطبـوع صورت میگیرد.
برخی از مزایای آن نیز شامل : اثرات بهتر در تهویه مطبوع صرفه جوی 15 تا 20 درصدی انرژی است .البته هزینـه راه انـدازی آن بالاتر از سیتم های تهویه سنتی می باشد علت ایجاد سیستم های تهویه مطبوع جهت داشتن آسایش و هوای داخلی خـوب بدون در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی بوده است.وظیفه یک سیستم تهویـه مطبـوع گرمـایش و سـرمایش ، رطوبـت دهـی و خشک کردن، و تصفیه هوا میباشد.
)گرمایش)تولید گرما میباشد که میتوان با سیستم گرمایش مرکزی آن را تامین کرد. این سیستم شامل یک دیگ بخار، کوره، و یا پمپ گرما برای گرم کردن آب، بخار و یا هوا میباشندکه تمامی این تجهیزات در مکان مرکزی ماننـد موتورخانـه در محـل های کوچک و در اتاق تاسیسات در ساختمان های بزرگ چیده میشوند.
(تهویه)یا تجهیزات تهویه روند تغییر و افزایش کیفیت هوا است.
مانند :کنترول آلودگی ها ، اکسیژن دوباره ، حذف رطوبت و بو و غبار و حتی از بین بردن باکتری ها توسط جابجـایی هـوا مـی باشد.روند تهویه شامل تبادل هوای داخل و خارج و همچنین به گردش درآمدن هـوا در داخـل اسـت. سـاختمان هـای مـدرن معمولا از یک یا چند سیستم تهویه مطبوع یکپارچه استفاده میکنند.. برای ساختمان های خیلی کوچک نیز سازندگان با توجه به فضا و ظرفیت تجهیزات سیستم تهویه مطبوع را انتخاب میکنند.
(تهویه مطبوع) این قسمت نیز برای رفع گرما و کنترل رطوبت در سـاختمان میباشـد. سـاختمان هـای دارای سیسـتم تهویـه مطبوع معمولا پنجره های مهر و موم شده ای دارند. تهویه مطبوع و تبرید از طریق حذف گرما عمل میکننـد. گرمـا میتوانـد از طریق تابش ، انتقال و هدایت حذف شود. و عملیات تبرید نیز از طریق آب ، هوا ، یخ و …که مبرد نامیده میشود عمل میکند.
.2 انرژی و اکسرژی
بازدهی اکسرژی را می توان به صورت نسبت اکسرژی خروجـی بـه اکسـرژی ورودی تعریـف کرد.اکسـرژی ورودی و خروجـی فرآیند تبدیل به گاز زیست توده را می توان مستقیما بر اساس نوع واکنش دهنده ها و محصولات و شرایط آنها محاسبه نمود. از طرف دیگر اکسرژی خروجی را می توان اخـتلاف بـین اکسـرژی ورودی و اکسـرژی اتلافـی دانست.اکسـرژی اتلافـی مقـدار اکسرژی است که در طی این فرآیند به دلیل برگشت ناپذیری از دست می رود و می توان با استفاده از تحلیل آنتروپی محاسبه شود.
ورودی خروجی و اکسرژی تلف شده در شکل 1 نشان داده شده اند.

.1-2 روش محاسبه انرژی ساختمان
مدل انرژی ساختمان بر اساس موازنه های انرژی ساختمان برای یک منطقه و برای یک سطح است. این مدل به صورت یک منطقه ای در نظر گرفته می شود و همه دیوارها مجاور محیط بیرونی هستند. در این بخش، فقط اصولی که برای نتایج تحلیل مهم هستند، ارائه می شوند.
موازنه انرژی ساختمان برای یک ناحیه ، یک مدل تعادل غیرهندسی با یک گره به ازای هر منطقه (ناحیه) است که ظرفیت گرمایی حجم هوای ناحیه را نشان می دهد. در مدل تعادل غیرهندسی، هر نقطه هوا در ناحیه، ویژگی های یکسانی (مثلا دما و رطوبت) دارد. تعادل انرژی ساختمان برای یک ناحیه در معادله 1 نشان داده شده است.

DQair/dt تغییر انرژی گرمایی هوا در ناحیه در بازه زمانی dt است. Qheating وQcooling انرژی گرمایی تولید شده توسط تجهیزات گرمایشی و سرمایشی هستند. QinfوQvent بازده های انرژی گرمایی حاصل از نفوذ و تهویه هستند. Qtran بازده انرژی گرمایی ناشی از انتقال حرارت بین گره های سطح داخلی و محیط بیرون از طریق دیوارها شامل بخش عبوری کل و بخش تجمع گرما در دیوار است.Qgain بازده انرژی گرمایی داخلی (همرفتی و تابشی) از ساکنان و دستگاه هاست.Qsolبازده های خورشیدی شامل بخش گسیل و نیز بخش مستقیم و نیز قسمت جذب شده روی سطوح مرزی هر ناحیه است. بازده (بهره) خورشیدی جذب شده در سطوح داخلی همه دیواره ها نیز در نظر گرفته می شوند.
مرز سیستم برای این تعادل انرژی شامل گره های سطح داخلی همه سطوح یک ناحیه می شود و درنتیجه تعادل نیز شامل همه جریان های انرژی تابشی می شود. مرز سیستم شامل داخل هیچ دیواری نمی شود، بنابراین انرژی حاصل از یک لایه فعال و انرژی ذخیره شده در دیوارها، بخشی از این تعادل محسوب نمی شوند، بلکه بخشی از تعادل برای سطوح هستند.
آهنگ انتقال انرژی حرارتی ناشی از نفوذ و تهویه ی جریان های هوا با استفاده از معادلات 2 و 3 محاسبه می شوند.

که در آن، آهنگ جریان هوای نفوذ و تهویه (kg/s) ، cpظرفیت گرمایی هوا (ثابت در )، To و Ti به ترتیب دمای هوا در بیرون و داخل ساختمان، Tvent,outو Tvent,inدمای هوا در خروجی و
ورودیست تعادل انرژی ساختمان برای سطوح در معادله 4 آمده است.

DQsurface/dt تغییر انرژی گرمایی جمع آوری شده در سطوح در بازه زمانی dt است. انرژی گرمایی Qsurface نشان دهنده گرمای جمع اوری شده در دیوارهاست. Qcom,i و Qcom,o جریان های انرژی گرمایی ترکیبی (همرفتی و تابشی) به داخل ناحیه و از خارج به پوشش ساختمان هستند. Qr,surface,i و Qr,surface,o بازده های تابشی کل برای گره های داخلی و خارجی در سطوح پوشش ساختمان هستند. مجموعQcom,i و Qr,surface,i برابر با Qtran در معادله 1 است. بنابراین DQsurface مقدار انرژی ای است که در سطوح در بازه زمانی dt جذب می شود و مجموع Qcom,oو Qr,surface,oانرژی گرمایی آزاد شده به محیط از سطوح خارجی است. شکل 2 تعادل انرژی را برای یک سطح را نشان می دهد.

.2-2 روش محاسبه اکسرژی ساختمان
روش محاسبه اکسرژی ساختمان برای هر متغیر ارائه شده در مدل انرژی ساختمان، تعریف می شود. مقادیر اکسرژی گرمایی مورد نظر در تحقیق فرض می کنند که هیچ واکنش شیمیایی رخ نمی دهد و هیچ فشاری در حامل اکسرژی تغییر نمی کند. مقادیر اکسرژی گرمایی با استفاده از معادله 5a (وقتی دمای منبع انرژی گرمایی T ثابت است) یا معادله 5b (وقتی T ثابت نیست، تغییر از T1تا (T2 محاسبه می شوند. این روش برای محاسبات اکسرژی گرمایی در یک فرآیند حالت پایا عملی است و فرض می کند که قسمتهایی مثل انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل را می توان نادیده گرفت یا اینکه انها در مقادیر اکسرژی نقش مهمی را ایفا نمی کنند.

برطبق تعادل انرژی برای یک ناحیه (معادله (1 ، مقادیر اکسرژی انرژی گرمایی به صورت معادلات 13-6 محاسبه می شوند. برای :DQair


در معادلات 8-6، To و Ti در طی بازده زمانی مورد نظر فرض می شوند.
برای Qinf و :Qvent

برای Qtran، چون مرز تعادل انرژی برای یک ناحیه در معادله 1 شامل دیوارها نمی شود ( بلکه فقط شامل گره های سطح داخلی دیوار است)، Etran به صورت مجموع مقدار اکسرژی گرمایی Qtran,i در Tsurface,i روی همه دیوارها محاسبه می شود.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید