بررسی کارایی مبدل حرارتی مارپیچ اسپرال زمین-هوا در تامین بار حرارتی و برودتی ساختمان

استفاده از سوخت های فسیلی جهت تامین انرژی موردنیاز ساختمان ها با محدودیت های بسیاری از جمله کاهش منابع و اثرات مخرب زیست محیطی همراه است و استفاده از منابع رایگان و تجدید پذیر انرژی برای تامین بار حرارتی موردنیاز ساختمان ها مورد توجه می باشد. یکی از منابع انرژی رایگان، پاک و تجدیدپذیر انرژی موجود در لایه های زیر زمین است. اگرچه دمای خاک در لایه های سطحی ممکن است تحت تاثیر دمای محیط قرار گیرد، ولی دما در طول سال در اعماق زیرین سطح زمین تقریبا ثابت است؛ و در تابستان دمای زیر زمین کمتر و در زمستان بیشتر از دمای هوای محیط است. این پتانسیل می تواند برای سرمایش و گرمایش ساختمان ها مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق بناست به بررسی نوع مارپیچ اسپیرال از مبدل حرارتی زمین-هوا پرداخته و عملکرد آن در شهر تهران ارزیابی گردد. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار انسیس-فلوئنت به صورت سه بعدی در حالت پایدار انجام شده است. این سیستم در دو حالت گرمایشی و سرمایشی شبیه سازی شده و نتایج به صورت افزایش و یا کاهش دمای هوای ورودی بیان می گردند. تاثیر عواملی مانند عمق دفن شده مبدل حرارتی در خاک، سرعت و دمای هوای ورودی بر روی دمای هوای خروجی و میزان بار حرارتی مبادله شده مبدل حرارتی با زمین بررسی می گردد. در حالیکه افزایش عمق دفن مبدل باعث افزایش انتقال حرارت می گردد، افزایش سرعت ورودی سبب کاهش تبادل حرارت زمین و هوا می شود. بررسی ها نشان می دهد مبدل حرارتی اسپیرال می تواند تا 15 درجه دمای هوای ورودی به ساختمان را در زمستان افزایش دهد.