به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "کلکتور خورشیدی" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «کلکتور خورشیدی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • امیرحسین عدالت پور، ایمان شهداد، سید مصطفی حسینعلی پور*، مهدی مقیمی

    تمرکز این پژوهش بر روی مقایسه ی اثر استفاده از دو نانوسیال نانولوله کربنی چند دیواره عامل دار کربوکسیل-آب و تیتانیوم دی اکسید-آب در کلکتورهای خورشیدی سهموی جذب مستقیم است. بدین منظور با ساخت دستگاه استاندارد تست عملکرد کلکتور خورشیدی و استفاده از نانوسیالات در غلظت های مختلف، بازده حرارتی و بازده اگزرژی کلکتور در هر حالت محاسبه شده است. برای تحلیل خواص تشعشعی نانوسیالات از آنالیز uv/vis استفاده شده است و ضریب هدایت حرارتی آن ها نیز اندازه گیری شده است. تست ها در جریان آرام با دبی های 20، 60 و 100 لیتر بر ساعت و دماهای ورودی 20، 30 و 40 درجه سانتیگراد در شرایط واقعی با تابش مستقیم خورشید انجام شده اند. بیشترین مقدار بازدهی حرارتی برای نانوسیال کربنی 96/44 درصد و برای نانوسیال تیتانیومی 98/34 درصد گزارش شده است. با توجه به افزایش قابل توجه بازده نسبت به سیال پایه (آب مقطر)، اثر ترکیبی استفاده از نانوسیالات نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. بازده حرارتی نانوسیال ترکیبی تا حداکثر 77/48 درصد حاصل شده است. بازده اگزرژی در بیشترین دبی و دمای ورودی برای سیال پایه، نانوسیال حاوی تیتانیوم دی اکسید، نانوسیال نانولوله کربنی چند دیواره و نانوسیال ترکیبی برابر با 61/2، 98/4، 68/6 و 26/7 درصد حاصل شده است. مقدار افت فشار تمام نانوسیالات در لوله جاذب بین 5 تا 6/39 پاسکال است. نانوسیالات مورد بررسی، عملکرد گرمایی سیستم را بهبود داده و افت فشار پایینی در سیستم ایجاد می کنند که نشان دهنده ی کارایی بسیار مناسب آن ها در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم است.

    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, جذب مستقیم, نانوسیال, نانولوله کربنی چند دیواره, تیتانیوم دی اکسید, اگزرژی
    Amirhossein Edalatpour, Iman Shahdad, S.M. Hosseinalipour*, Mahdi Moghimi

    This study investigates the comparative effects of carboxyl-functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/water nanofluids and titanium dioxide (TiO₂) /water nanofluids in direct absorption parabolic solar collectors. To achieve this, a standard testing apparatus was constructed, and the thermal and exergy efficiencies of the collector were calculated using nanofluids at various concentrations. UV/Vis analysis was used to analyze the radiative properties of the nanofluids, and their thermal conductivity was also measured. Experiments were conducted under laminar flow conditions with flow rates of 20, 60, and 100 liters per hour and inlet temperatures of 20, 30, and 40 °C under real conditions with direct solar irradiation. The highest thermal efficiency recorded for the carbon-based nanofluid was 44.96%, while the titanium-based nanofluid achieved a thermal efficiency of 34.98%. Given the substantial improvement in efficiency compared to the base fluid (distilled water), the combined effect of using both nanofluids was also examined, resulting in a maximum thermal efficiency of 48.77%. The exergy efficiency at the highest flow rate and inlet temperature for the base fluid, TiO₂ nanofluid, MWCNT nanofluid, and the hybrid nanofluid were 2.61%, 4.98%, 6.68%, and 7.26%, respectively. The pressure drop of all nanofluids in the absorber tube ranged from 5 to 39.6 Pascals. The studied nanofluids enhance the thermal performance of the system and create low pressure drop, indicating their high efficiency in direct absorption solar collectors.

    Keywords: Solar Collector, Direct Absorption, Nanofluid, Multi-Wall Carbon Nanotubes, Titanium Dioxide, Exergy
  • علی جبری، محمدرضا انصاری*، مهدی معرفت

    کلکتورهای حرارتی خورشیدی (ST) فقط می توانند نیروی حرارتی تولید کنند، در حالی که سیستم های حرارتی فتوولتاییک (PVT) می توانند هم برق و هم انرژی حرارتی را تامین کنند. با این حال، دمای خروجی PVT معمولا به اندازه کافی برای استفاده در کاربردهای مختلف مانند گرمایش فضا بالا نیست. بنابراین سیستم جدیدی به نام ماژول PVT و کلکتور ST به صورت سری (PVT-ST) القا می شود تا با دمای خروجی بالاتر، برق و توان حرارتی تولید کند. در این مقاله برای اولین بار به منظور بررسی پتانسیل و امکان سنجی استفاده از PVT-ST در شرایط آب و هوایی نسبتا گرم و معتدل در چهار شهر تهران، آبادان، بغداد و بصره مورد مطالعه قرار گرفته است و با دو سیستم متداول PVT و ST مقایسه می شود. برای این منظور، عملکرد سامانه از نظر قوانین اول ترمودینامیک به صورت عددی مبتنی بر کد فرترن (Fortran) ارزیابی می شود و در ادامه با استفاده از نتایج بدست آمده به بررسی تحلیل انرژی مصرفی یک واحد مسکونی در 4 شهر نام برده شده با استفاده از نرم افزار کریر(carrier) پرداخته شده است. علاوه بر این، اثرات نرخ جریان جرمی سیال عامل، در هر دو رژیم آرام و آشفته، بر عملکرد ماژول بررسی می شود. در این مطالعه تجزیه و تحلیل رژیم سیال کاری نشان می دهد که بازده حرارتی و الکتریکی بهینه را می توان در یک رژیم آشفته به دست آورد. با در نظر گرفتن دبی جرمی 0.0304 کیلوگرم بر ثانیه (رژیم آشفته) در جولای، راندمان حرارتی سیستم های ST، PVT-ST و PVT به ترتیب 85.7٪، 78٪ و 72.9٪ است، در نهایت، بررسی عملکرد سیستم در شهرهای مختلف نشان می دهد که این سامانه می تواند بالاترین توان حرارتی را در بصره تولید کند. با این حال، حداکثر تولید برق با میانگین 77 وات بر متر مربع متعلق به بغداد است. در انتها به بررسی تامین انرژی یک منزل مسکونی توسط سیستم های ترکیبی پرداخته شده است. با در نظر گرفتن 8 سیستم ترکیبی می توان بیشتر برق مصرفی یک خانه مسکونی را تامین نمود اما باید این نکته را در نظر داشت که در ساعات اوج مصرف این مقدار تولید برق پاسخگوی ظرفیت خانه نمی باشد که میتوان هم از برق ذخیره شده از باطری استفاده کرد و هم اینکه می توان کسری از کمبود برق را از شبکه شهری تامین نمود.

    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, سیستم فتوولتائیک حرارتی, صرفه جویی در انرژی, انرژی در ساختمان
    ALI Jabri, MohammmadReza Ansari *, Mahdi Marefat

    In this paper, for the first time, to investigate the potential and feasibility of using PVT-ST in relatively hot and moderate weather conditions, it has been studied in four different cities and compared with two common solar systems, PVT and ST. Therefore, the performance of the system is evaluated in terms of the first and second laws of thermodynamics based on the FORTRAN code, and then using the obtained results to analyze the energy consumption of a residential unit in 4 different cities using Carrier software. In addition, the effects of the mass flow rate of the working fluid, in both laminar and turbulent regimes, on the module performance are investigated. Considering the mass flow rate of 0.0304 kg/s (turbulent regime) in July, the thermal efficiency of ST, PVT-ST, and PVT systems are 85.7%, 78%, and 72.9%, respectively. Finally, the investigation of system performance in different cities shows that this system can produce the highest thermal power in Basra. However, the maximum power generation with an average of 77 watts per square meter belongs to Baghdad. Finally, the energy supply of a residential house by combined systems has been investigated. By considering 8 integrated systems, most of the electricity consumption of a residential house can be supplied, but it should be kept in mind that during the peak hours of consumption if this amount of electricity production does not meet the capacity of the house, a fraction of the electricity shortage can be supplied from the stored electricity.

    Keywords: Solar collector, thermal photovoltaic system, Energy saving, energy in building
  • مهتاب احمدی*
    کلکتور خورشیدی صفحه مسطح به عنوان یک مبدل حرارتی، وظیفه جذب انرژی تابشی خورشید و انتقال گرما به سیال عامل را به عهده دارد. آب و هوا از رایج ترین سیالاتی اند که به عنوان سیال عامل در میان این کلکتورها جریان دارند. با توجه به اینکه میزان بازدهی از مهم ترین معیارها در ارزیابی این کلکتورها است سعی شده تا در مطالعه حاضر، چهار سیال از گروه مایعات آلی و روغن های ترمینول انتخاب و عملکرد حرارتی آن ها بر راندمان یک کلکتور خورشیدی صفحه مسطح مورد بررسی قرار گیرد. نتایج به دست آمده در مقاله حاضر، نشان می دهد که مایعات آلی در مقایسه با روغن های ترمینول دارای راندمان بیشتر و در جذب گرما از کلکتور و انتقال آن به سیال عامل دارای عملکرد بهتری هستند و علت آن نیز پایین تر بودن گرمای ویژه مایعات آلی در دمای کاری مطرح شده است. همچنین با افزایش شدت تابش خورشید، راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور کاهش و میزان گرمای منتقل شده از سیال عامل به کلکتور افزایش خواهد یافت و با افزایش دمای محیط، راندمان اگزرژی و اگزرژی مفید کلکتور کاهش می یابد. مقادیر میانگین راندمان انرژی و اگزرژی بر اثر انتخاب سیال عامل در این طرح نشان می دهد مایعات آلی بعد از آب می توانند بهترین سیال عامل در این نوع کلکتورها باشند.
    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, مایعات آلی, روغن های ترمینول, راندمان
    Mahtab Ahmadi *
    The flat plate solar collector as a heat exchanger is responsible for absorbing the radiant energy of the sun and transferring heat to the working fluid. Water and air are among the most common fluids that flow as the working fluid among these collectors. Considering that efficiency is one of the most important criteria in the evaluation of these collectors, in this study, four fluids from the group of organic liquids and therminol oils were selected and their thermal performance was investigated on the efficiency of a flat plate solar collector. The results obtained in this article show that organic liquids are more efficient compared to therminol oils and have better performance in absorbing heat from the collector and transferring it to the working fluid, and the reason for this is the lower specific heat of organic liquids. It is raised at working temperature. Also, with the increase in the intensity of solar radiation, the energy efficiency and exergy of the collector will decrease and the amount of heat transferred from the working fluid to the collector will increase, and with the increase of the ambient temperature, the exergy efficiency and useful exergy of the collector will decrease. The average values of energy efficiency and exergy due to the choice of working fluid in this design show that organic liquids can be the best working fluid in these type of collectors after water.
    Keywords: Solar collector, Organic liquids, Therminol oils, Efficiency
  • جاماسب پیرکندی*، رامین ساجدی، منیژه ذاکری

    روش رطوبت زنی-رطوبت زدایی هوا گزینه ی مناسبی برای تولید غیر متمرکز آب شیرین می باشد. نقطه ضعف اصلی این سیستم ها وابستگی آن به نور مستقیم خورشید می باشد. برای حل این مشکل، استفاده از روش ذخیره انرژی گرمایی خورشید در روز و استفاده از این انرژی در طول شب می تواند گزینه بسیار مناسبی باشد که با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده قابل تحقق است. در کار حاضر با مجهز کردن کلکتور خورشیدی مجهز شده با ماده تغییر فاز دهنده از دو نوع مختلف پارافین واکس امکان ادامه کار آب شیرین کن در ساعات بعد از غروب خورشید نیز فراهم گردیده است. برای حل معادلات حاکم بر اجزای سیستم آب شیرین کن از نرم افزار متلب استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده دمای آب خروجی از کلکتور خورشیدی نقش قابل توجهی در میزان آب شیرین تولید شده دارد و همچنین نتایج موید آن است که استفاده از ماده تغییر فاز دهنده بیش از 9% افزایش تولید آب شیرین را در پی دارد. نتیجه دیگر نشان می دهد که سرعت فرایند ذوب به مقدار قابل ملاحظه ای بیشتر از سرعت فرآیند انجماد است.

    کلید واژگان: آب شیرین کن, رطوبت زنی- رطوبت زدایی, کلکتور خورشیدی, مواد تغییر فاز دهنده
    J. Pirkandi *, R. Sajedi, M. Zakeri

    The air humidification-dehumidification method is a good option for decentralized freshwater production because of no need for high temperature operation. The main disadvantage of these systems is their dependence on direct sunlight. to solve this problem, using the sun's thermal energy storage during the day and using this energy during the night can be a very good option that can be achieved using phase change materials. In the present work, it is also possible to continue the desalination process after sunset, by equipping the solar collector with phase change material from two different types of paraffin wax. MATLAB software has been used to solve the equations governing the components of the desalination system. According to the results, the temperature of the output water from the solar collector plays a significant role in the amount of fresh water produced. The results also confirm that the use of phase change material leads to more than 9% increase in fresh water production. Another important result is that in the phase change materials the melting process speed is substantially higher than the freezing process speed.

    Keywords: desalination, humidifier-dehumidifier, Solar collector, phase change materials
  • حبیب شعیبی، مهدی مهرپویا*، احسان الله عصاره، محسن ایزدی، فتح الله پورفیاض

    در این مقاله، عملکرد ترمودینامیکی یک پمپ حرارتی دما بالا با کمک خورشیدی با کاربری گرم کردن آب، بررسی می شود. شبیه سازی و تحلیل جامع انرژی و اکسرژی بوسیله نرم افزار هایسیس و متلب انجام شد. این تحلیل ها باعث ایجاد برخی نتایج متقاعد کننده به دلیل استفاده از منابع انرژی سازگار با محیط زیست و محیط زیست می شوند. تجزیه وتحلیل ترمودینامیکی در سیستم های انرژی حرارتی به دلیل شناسایی تجهیزات پرمصرف و تعیین مکان و میزان ناکار آمدی تجهیزات سیستم اهمیت زیادی دارد مطابق نتایج انرژی سیستم، در میان تجهیزات سیستم پمپ P100 و مبدل حرارتی HX1 به ترتیب دارای کمترین و بیشترین مصرف انرژی به میزان 2.09 و 22669.11 کیلوات است. همچنین تجزیه وتحلیل اکسرژی نشان می دهد که بیشترین مقدار اکسرژی جریان ها با kW 367092 مربوط به جریان ورودی مخزن و بیشترین تخریب اکسرژی تجهیزات kW 15563 مربوط به کلکتور خورشیدی است. این تخریب اکسرژی برای کلکتور خورشیدی با تغییرات دمایی در طول سال با کم ترین تخریب در ماه جولای به میزان kW 14342 و بیشترین تخریب اکسرژی kW 15678 مربوط به ماه ژوین است. در میان تجهیزات دوار بیشترین تخریب اکسرژی مربوط به کمپرسورk101  سیکل انتقال گرمای آب می باشد.

    کلید واژگان: انرژی تجدید پذیر, انرژی خورشیدی, کلکتور خورشیدی, آنالیز ترمودینامیکی, پمپ حرارتی دما بالا
    Habib Shoeibi, Mehdi Mehrpuya*, Ehsanolah Assareh, Mohsen Izadi, Fathollah Pourfayaz

    In this paper, the thermodynamic performance of a solar assisted high temperature heat pump with water heating application is investigated. The comprehensive simulation and analysis of energy and exergy was done by Haysis and MATLAB software. This analyzes produce some convincing results due to the use of environmentally friendly and environmentally friendly energy sources. Thermodynamic analysis in thermal energy systems is very important due to the identification of high-consumption equipment and determining the location and level of inefficiency of the system equipment. According to the results of the system energy, among the equipment of the P100 pump system and the HX1 heat exchanger, it has the lowest and the highest energy consumption, respectively. 2.09 and 22669.11 kW. Also, the exergy analysis shows that the highest amount of exergy of currents with 367092 kW is related to the input flow of the tank and the highest exergy destruction of the equipment is 15563 kW related to the solar collector. This exergy destruction of the solar collector with temperature changes throughout the year with the lowest destruction in July at the rate of 14342 kW and the highest exergy destruction of 15678 kW relates to the month of June. Among the rotating equipment, the most exergy destruction is related to the k101 compressor of the water heat transfer cycle.

    Keywords: solar energy, Solar energy, solar collector, Thermodynamic analysis, high temperature heat pump
  • مجتبی جمعیتی*
    هدف این تحقیق ارزیابی پتانسیل نانوسیال های خورشیدی (مایع با نانوذرات پراکنده) برای جذب مستقیم تابش خورشید و تولید بخار است. در حال حاضر، سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی متحمل تلفات زیادی به دلیل فرآیندهای انتقال حرارت می شوند، بنابراین، توسعه فناوری نانو و دستاوردهای آن مانند نانو ذرات مختلف، امیدهای زیادی را در جهت افزایش کارایی کلکتورهای خورشیدی از طریق جذب مستقیم نور خورشید ایجاد نموده است. به منظور استفاده بهینه از سیستم های نانوسیال خورشیدی، نیاز به شناسایی و مطالعه آن ها می باشد. در این تحقیق چهار نانوسیال مختلف سنتز، مشخص و ارزیابی شده است. دو مورد از آنها نانوسیال مبتنی بر آب و دو مورد دیگر نانوسیال مبتنی بر روغن حرارتی بودند. همچنین خواص نوری نانوسیال ها در دمای اتاق با یک اسپکتروفتومتر اندازه گیری شده و با سیال پایه مقایسه گردیده است. خواص نوری، به غیر از اندازه گیری در دمای اتاق، پس از عملیات حرارتی انجام شده بر روی نانوسیال ها در دمای بالا نیز ارزیابی شده است. این افزایش دما با هدف بازآفرینی شرایط عملیاتی برای کسانی که به کاربردهای واقعی نزدیک تر هستند، می باشد. اندازه گیری های DLS یک اندازه متوسط هیدرودینامیکی مشابه 138 نانومتر برای نمونه حاوی SDS و 135 نانومتر برای نمونه حاوی SDS و PVP را نشان می دهند.
    کلید واژگان: فناوری نانو, کلکتور خورشیدی, بهینه سازی انرژی, تابش خورشیدی, نانوسیال
    Mojtaba Jamiati *
    The purpose of this study is to evaluate the potential of solar nanofluids (liquid with dispersed nanoparticles) for direct absorption of solar radiation and steam production. At present, solar thermal energy systems suffer great losses due to heat transfer processes, therefore, the development of nanotechnology and its achievements such as various nanoparticles, has created high hopes to increase the efficiency of solar collectors through direct absorption of sunlight. In order to make optimal use of solar nanofluid systems, it is necessary to identify and study them. In this research, four different nanofluids have been synthesized, identified and evaluated. Two of them were water-based nanofluids and the other two were thermal oil-based nanofluids. Also, the optical properties of nanofluids were measured at room temperature with a spectrophotometer and compared with the base fluid. The optical properties, in addition to being measured at room temperature, have also been evaluated after heat treatment on nanofluids at high temperatures. This temperature increase is intended to recreate operating conditions for those closer to the actual applications. DLS measurements show a similar hydrodynamic average of 138 nm for the sample containing SDS and 135 nm for the sample containing SDS and PVP.
    Keywords: nanotechnology, Solar collector, Energy optimization, Solar radiation, Nanofluid
  • مهدی جهانگرد، افشین محسنی آراسته*
    از جمله کاربردهای انرژی خورشیدی می توان به سرمایش جذبی در تهویه مطبوع اشاره کرد. در این نوع سیستم ها به جای کمپرسور از یک سیکل جذبی استفاده می شود و حرارت مورد نیاز سیستم از طریق خورشید تامین خواهد شد. در این تحقیق با بررسی یک سیستم جذبی، با تغییر شرایط حاکم بر سیستم، دو مسئله مختلف به گونه ای بررسی شده که در یکی فشار در ناحیه کم فشار و در دیگری فشار در ناحیه پر فشار ثابت باشد. به این ترتیب می توان بهترین حالت کارکرد برای سیستم انتخابی را بررسی نمود. با توجه به شرایط حاکم بر مسیله، بهترین شرایط کارکرد برای سیستم انتخابی جذبی پیش رو دمای اواپراتور c 7 و شار حرارتی w/m2 530 بوده است. در نهایت به بهینه سازی برخی از پارامترهای مهم (ضخامت پوشش روی کلکتور، فاصله بین لوله های جاذب در کلکتور، فاصله بین صفحه جاذب و پوشش شیشه ای، ظرفیت گرمایی ویژه سیال، ضریب انتقال حرارت هوا، ضریب انتقال حرارت سیال در کلکتور) برای تامین بار مورد نیاز سیستم جذبی پرداخته شده است. با توجه به نتایج مشاهده می شود که در طراحی کلکتور برای ضخامت پوشش روی کلکتور، فاصله بین صفحه جاذب و پوشش شیشه ای و ضریب انتقال حرارت سیال در کلکتور حالت بهینه انتخاب شده است. اما می توان با تغییر مقدار فاصله بین لوله های جاذب در کلکتور، ظرفیت گرمایی ویژه سیال و ضریب انتقال حرارت هوا در حدود %10 حرارت جذب شده در کلکتور را افزایش داد. همچنین خطای نتایج حاضر برای مدل کردن کلکتور و سیستم جذبی به ترتیب در حدود %1 و %5/1 بوده است.
    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, سرمایش جذبی خورشیدی, کوپل کردن نرم افزار MATLAB- EES
    Mehdi Jahangard, Afshin Mohseni Arasteh *
    One of the applications of solar energy is solar absorption cooling system in air conditioning systems. Energy for these systems is supplied using a solar system. In this research, two different problems have been investigated by changing the conditions of an absorption system. So, the pressure in the low pressure region in one of the problems and the pressure in the high pressure region in the other problems is constant. Therefore, the best operating mode can be investigated for the selected system. According to the conditions of this problem, the best operation conditions for this selected solar absorption system were evaporator temperature of 7°C and heat flux of 530W/m2. Finally, some important parameters of the solar collector (glass cover thickness, distance between the absorber pipes, distance between the absorber plate and the glass cover, specific heat capacity of the fluid, heat transfer coefficient of air, heat transfer coefficient of fluid) are optimized to supply the required load of the absorption system. According to the results, the glass cover thickness, the distance between the absorber plate and the glass cover, and the heat transfer coefficient of the fluid are in the optimal conditions. But, the heat absorbed in the collector can be increased by about 10% by changing the distance between the absorber pipes, the specific heat capacity of the fluid, and the heat transfer coefficient of the air. Also, the present results error were about 1% and 1.5% for modeling of the solar collector and the absorption system, respectively.
    Keywords: solar collector, Solar absorption cooling system, Online coupling Matlab to EES software
  • سید امیر به مونسی، فرزاد جعفرکاظمی*

    هدف از این مقاله، مقایسه عملکرد الکتریکی و حرارتی طرح های مختلفی از کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی است. مزیت مهم کلکتورهای فتوولتاییک - حرارتی نسبت به مدول های فتوولتاییک مرسوم، کاهش دمای مدول و افزایش راندمان تولید الکتریسیته آن است. از طرفی استفاده از این روش منجر به تولید حرارت و الکتریسیته در یک دستگاه و در نتیجه کاهش سطح مورد نیاز برای نصب کلکتور و مدول می شود. در تحقیق حاضر راندمان الکتریکی و حرارتی چند طرح متفاوت از یک کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی که از آب برای خنک کردن آن استفاده شده مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی و تعیین اثرات پارامترهای هندسی بر عملکرد کلکتور فتوولتاییک - حرارتی، مدل سازی حرارتی مدول فتوولتاییک و هشت طرح متفاوت از کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی نوع ورق و لوله با طرح های لوله مارپیچی (مقطع گرد) و لوله موازی (مقاطع گرد، مربعی و مستطیلی) به صورت تیوری و به کمک نرم افزار متلب انجام شده است. بر طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق، طرح ورق و لوله با مقطع گرد کمترین و مقطع مستطیلی دارای بیشترین راندمان حرارتی و کل است. همچنین وجود پوشش شیشه ای سبب کاهش راندمان الکتریکی و افزایش راندمان حرارتی و انرژی حرارتی کل می شود.

    کلید واژگان: مدول فتوولتائیک, کلکتور خورشیدی, کلکتور فتوولتائیک - حرارتی, راندمان الکتریکی, راندمان حرارتی
    Seyed Amir Behmounesi, Farzad Jafarkazemi *

    This paper aims to compare the electrical and thermal performance of different designs of hybrid photovoltaic-thermal collectors. The main advantage of photovoltaic-thermal collectors in comparison to common photovoltaic modules is decreased cell temperature and an associated increase in their electrical efficiency. In addition, the combination of photovoltaic module and solar thermal collector makes it possible to produce both heat and electricity in a single device and reduces the area required for collector and module installation. In this research, the electrical and thermal efficiency of different designs of photovoltaic-thermal collectors is investigated. The heat transfer fluid considered for heat dissipation is water. A theoretical analysis of eight types of different photovoltaic-thermal collectors, including sheet and tube with spiral (circular cross-section) and parallel tube (circular, square and rectangular cross-sections) designs were implemented based on thermal modeling. These include collectors with different flow paths and different cross-section geometries. According to the results, sheet and tube design with circular cross-section has minimum and sheet and tube design with rectangular cross-section has maximum thermal and total efficiency. Also, glass cover reduces the electrical efficiency and increases the thermal efficiency and total thermal energy.

    Keywords: Photovoltaic Module, Solar Collector, Photovoltaic, Thermal Collector, Electrical Efficiency, Thermal Efficiency
  • محمدرضا سنگتراش، سعید فراهت*، مصطفی دهقانی محمدآبادی

    سرمایش هوای ورودی به کمپرسور بویژه در اقلیم های گرم تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی افزایش توان خروجی توربین های گاز دارد. روش های متداول خنک کاری هوای ورودی بطور عمده شامل سیستم های سرمایش تبخیری و افشانک آب و چیلرهای جذبی و تراکمی بخار هستند. مصرف آب در سیستم های سرمایش تبخیری و افشانک آب و مصرف برق و هزینه سرمایه گذاری در سیستم های تبرید جذبی و تراکمی بخار بالا است. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر بررسی امکان استفاده از سرمایش تشعشعی شبانه جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور توربین گاز است. این شیوه تبرید در زمره فناوری های تجدیدپذیر و غیرفعال قرار می گیرد. در این شیوه آب در گردش مورد استفاده جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور، شب هنگام و در تبادل تابش با آسمان با استفاده از کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت فاقد شیشه خنک شده و سپس به مخزن ذخیره جهت استفاده مجدد در روز بعد باز می گردد. تاثیر پارامترهایی نظیر تعداد کلکتورها و نحوه آرایش کلکتورها به صورت سری یا موازی بر روی ظرفیت سرمایشی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین حجم مخزن مورد نیاز جهت ذخیره سازی آب برگشتی از کلکتورها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور به مدت شش ساعت در روز نیازمند یک منبع ذخیره آب با حداقل گنجایش 1000 مترمکعب است. همچنین با استفاده از 400 کلکتور با آرایش موازی و یک مخزن ذخیره 1000 مترمکعبی، میزان برق تولیدی بطور میانگین MWh 2 افزایش می-یابد.

    کلید واژگان: توربین گاز, سرمایش هوای مکش, سرمایش تشعشعی شبانه, سرمایش غیرفعال, کلکتور خورشیدی
    MohammadReza Sangtarash, Said Farahat *, Mostafa Dehghani Mohammadabadi

    The compressor inlet air cooling, especially in hot climates, has significant effect on the power output augmentation of the gas turbines. The typical methods of inlet air cooling mainly consist of evaporative cooling and fogging systems and chillers. The water consumption in evaporative cooling and fogging systems and power consumption and investment cost in vapor absorption and compression refrigeration systems are high. So, the purpose of this article is to investigate the possibility of using the night sky radiative cooling system for cooling the intake air of the gas turbine compressor. This mode of refrigeration is among the renewable and passive cooling technologies. In this method, the circulating water used to cool the intake air of the compressor, at night and in the exchange of radiation with the sky, is cooled using flat plate solar collectors without glass and then returns to the storage tank for reuse on the next day. The effect of parameters such as the number of collectors and their arrangement in series or in parallel on the cooling capacity of system is investigated. Also, the required storage tank volume for returned water from collectors is calculated. The results show that, the compressor’s intake air cooling for six hours a day needs a water storage tank with a minimum capacity of 1000 cubic meters. Also, by using 400 parallel collectors and a 1000 cubic meter storage tank, the amount of power produced increases by an average of 2 MWh.

    Keywords: Gas turbine, Air Intake cooling, Night Sky Radiative Cooling, Passive Cooling, Solar collector
  • سید امیر به مونسی، فرزاد جعفرکاظمی*

    هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتاییک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتاییک با افزایش دمای سطح آن به شدت کاهش می یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی شامل یک مدول فتوولتاییک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتاییک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می یابد. در این تحقیق، ابتدا مدل سازی حرارتی مدول فتوولتاییک و کلکتور PV/T با سیال آب به صورت تیوری و به کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تیوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتاییک شاهد مقایسه شد. محاسبات تیوری به کمک نرم افزار متلب انجام گرفت و نتایج به دست آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتاییک شاهد را نشان می دهد؛ به طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر 6% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود °C5 بیشتر شده است.

    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, کلکتور فتوولتائیک- حرارتی, PV, T, انرژی خورشیدی
    S.A. Behmoonesi, F. Jafarkazemi*

    The aim of this paper is to compare the electric power output of the photovoltaic Module (PV) and photovoltaic-thermal water collector (PV/T). The electrical efficiency of photovoltaic Modules is greatly reduced by increasing their surface temperature. The hybrid photovoltaic-thermal collector consists of a PV Module with a thermal collector attached behind it. The circulating fluid in the collector removes heat from the module and increases its electrical efficiency. In the first part of this paper, a theoretical analysis of a liquid PV/T collector is made based on thermal modeling using the first law of thermodynamics. An unglazed hybrid photovoltaic-thermal collector with serpentine tubes has been designed and manufactured to validate the theoretical results. Then the collector has been tested for three days and results have been compared with a sample photovoltaic module. The theoretical calculations were performed using Matlab software and its results showed good agreement with experimental results. Our finding shows a maximum increase of 6% in the electrical efficiency of PV/T in comparison to the PV module. At the same time, the water temperature has increased by 5°C.

    Keywords: Solar Collector, Photovoltaic, Thermal Collector, PV, T, Solar Energy
  • زینب آقازیارتی، ابوالفضل حاجی زاده اقدم*
    در این مقاله یک سیستم تولید همزمان توان، گرمایش و سرمایش جهت تامین نیازهای یک بیمارستان 100 تخت خوابه مورد تحلیل اگزرژی اقتصادی قرار گرفته است. برق مورد نیاز بیمارستان توسط یک نیروگاه رانکین آلی تولید می‌گردد. با استفاده از مبدل حرارتی در سیکل، بار گرمایشی بیمارستان تامین شده است. همچنین از حرارت بخار خروجی از توربین برای راه‌اندازی سیکل تبرید آبشاری و تامین بار سرمایشی بیمارستان استفاده شده است. ترکیب سیکل‌های تبرید جذبی و تراکمی امکان نگه‌داری برخی از اقلام دارویی که باید در دماهای بسیار پایین نگه‌داری شوند را فراهم آورده است. جهت تامین حرارت در بویلر نیروگاه از سه نوع کلکتور حرارتی خورشیدی سهموی خطی (PTC)، خطی فرنل (LFR) و بشقابی (Dish) استفاده شد. عملکرد سیستم در 9 استان مختلف کشور با مقادیر شدت تابش متفاوت بررسی گردید. نتایج نشان داد استان‌های بوشهر و گلستان به ترتیب بیشترین و کمترین پتانسیل را برای احداث سیستم دارند. همچنین تاثیر شدت تابش و سیال عامل بر سیستم بررسی گردید.
    کلید واژگان: تولید همزمان, اگزرژی اقتصادی, کلکتور خورشیدی, شدت تابش
    Zeinab Aghaziarati, Abolfazl Hajizadeh Aghdam *
    In this paper, an exergoeconomic analysis of a cogeneration system of heating, cooling and power has been done for the needs of a 100-bed hospital. The electricity required for the hospital is produced by an organic Rankine cycle. Using the heat exchanger in the cycle, the heating load of the hospital is provided. The steam output of the turbine has also been used to launch a cascade refrigeration cycle and to provide a cooling load for the hospital. The combination of absorption and compression refrigeration cycles provides for the preservation of some of the drug items that should be stored at very low temperatures. To supply heat in the boiler of this plant, three types of collectors including linear parabolic, Fresnel Linear Collector and Dish Collector have been used and compared. The results showed that collectors are more critical than the other parts of the economy due to the high initial investment cost. Also, the LFR collector from the economic point of view showed better system performance than others. The system was tested for performance in 9 different provinces of Iran with different radiation intensity levels. The results showed that Bushehr and Golestan provinces had the highest and lowest potential, respectively. Also, the effect of radiation intensity and operating fluid on the system was investigated.
    Keywords: Cogeneration, Exergoeconomic, Solar Collector, Irradiation
  • حجت داننده اسکویی، داود جلالی وحید *
    در این مقاله به چگونگی طراحی، ساخت و آنالیز موتور استرلینگ خورشیدی نوع گاما با استفاده از کلکتور سهموی خورشیدی پرداخته شده است. مبنای محاسبات برای طراحی به گونه ای در نظر گرفته شده است که اندازه کلکتور سهموی خورشیدی مورد نیاز برای راه اندازی موتور بیش از حد بزرگ نباشد. بعد از اتمام مراحل طراحی و ساخت  قطعات، موتور استرلینگ مونتاژشده ابتدا توسط یک هیتر الکتریکی 550واتی راه اندازی شده است که در دو شرایط بدون عایق بندی و عایق بندی شده در توان های ورودی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. در حالت بدون عایق بندی حداکثر توان خروجی موتور در حدود 68/69وات با بازدهی 66/12% است و در حالتی که موتور عایق بندی شده است حداکثر 44/86وات توان با بازده 72/15% به دست آمده است. در ادامه با توجه به توان هیتر مورد استفاده اقدام به ساخت کلکتور سهموی خورشیدی کرده ایم. طراحی کلکتور به گونه ای صورت گرفت که توانایی بازتاب حدود 550وات را داشته باشد. بنابراین قطر کلکتور 1متر و عمق آن 12سانتی متر در نظر گرفته شده است. این کلکتور سهموی خورشیدی توان مورد نیاز موتور برای کار در روز را تامین می کند. حداکثر توان خروجی موتور استرلینگ خورشیدی حدود 30وات است.
    کلید واژگان: انرژی تجدیدپذیر, کلکتور خورشیدی, موتور استرلینگ
    H. Danandeh Oskuei, D. Jalali Vahid *
    This paper examines the design, manufacture, and analysis a Gamma-type Stirling engine using the solar parabolic collector. The calculation base for designing is so that the size of the solar parabolic collector needed to start the engine is not too large. After finishing the design and manufacturing of the parts, the assembled Stirling engine was initially initiated by a 550W electric heater tested in two non-insulated and insulated conditions for different input power. In the non-insulated state, the Stirling engine has a maximum power of about 68.69W with an output of 12.66%; and insulated mode of Stirling engine maximum watts with an output of 15.72% was obtained. Then we constructed a solar parabolic collector based on the power of the heater used. Designing the collector is such that it has the ability to reflect around 550W. Thus, the diameter of the collector is 1m and its depth is 12cm. This solar parabolic collector provides the power needed by the engine to work during the day. The maximum output power of the solar Stirling engine is about 30W.
    Keywords: Renewable Energy, Solar Collector, Stirling Engine
  • مهران بزرگی، مریم کرمی *، شهرام دلفانی
    در این مطالعه، بازده انرژی و اگزرژی کلکتور خورشیدی جذب مستقیم نوع مسکونی با بکارگیری نانوسیال نقره با پوشش پلی وینیل پیرولیدن به صورت تجربی تعیین شده است. در مرحله اول، پایداری و خواص ترموفیزیکی و تابشی نانوسیال با استفاده از روش های تئوری و تجربی ارزیابی شده و سپس، عملکرد حرارتی کلکتور با استفاده از دستگاه آزمون در محیط بیرون براساس استاندارد EN12975-2 بررسی شده است. نتایج تحلیل انرژی کلکتور نشان داد که با افزایش دبی و غلظت نانوسیال بازده کلکتور به صورت مجانبی افزایش می یابد. مشاهده شد که با افزایش غلظت نانوسیال، بازده اگزرژی افزایش یافته و پس از رسیدن به مقدار بهینه خود با کاهش همراه است. این مقدار بهینه برای تمامی دبی ها، 500 ppm است. بازده اگزرژی با اختلاف دمای کاهش یافته نیز روندی مشابه غلظت داشته و در 0. 01 m2K/W به مقدار بهینه خود می رسد. کاهش بازده اگزرژی با افزایش دبی نشان می دهد که تلفات ناشی از افت فشار تاثیر چشمگیری بر عملکرد کلکتور از منظر اگزرژی دارد.
    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, جذب مستقیم, نانوسیال نقره, ضریب میرایی, بازده اگزرژی
    Mehran Bozorgi, Maryam Karami *, Shahram Delfani
    In this study, energy and exergy efficiency of residential-type direct absorption solar collector using PVP-coated silver nanofluid has been evaluated experimentally. First, stability and thermophysical and optical properties of nanofluid have been considered using the theoretical and experimental methods. Then, outdoor thermal performance of collector is investigated using the experimental setup based on EN12975-2. Results of energy analysis show that the collector efficiency is increased by increase of flowrate and concentration of nanofluid asymptotically. It is observed that exergy efficiency is firstly increased by nanofluid concentration and then, decreased after reaching the optimum value. The optimum concentration was 500 ppm for all flowrates. The variation of exergy efficiency by reduced temperature difference is similar to volume fraction. The optimum exergy efficiency is obtained at 0.01 m2K/W. The decrease of exergy efficiency by flowrate indicated that exergy losses due to pressure drop have the significant effect on the collector performance.
    Keywords: Direct Absorption Solar collector, Silver Nanofluid, Extinction Coefficient, Exergy Efficiency
  • فرزاد جعفرکاظمی *، آرش اسدزاده زرگر
    هدف از این مقاله بررسی عوامل تاثیر گذار بر بازده یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت است. به این منظور ابتدا مدل انتقال حرارت یک کلکتور صفحه تخت با توجه به موقعیت های متفاوت قرارگیری لوله و صفحه جاذب، به دست آمد. سپس به کمک تجهیزات موجود در آزمایشگاه انرژی خورشیدی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، بازده و انرژی مفید کسب شده توسط کلکتور به صورت تجربی با مقادیر حاصل از مدل تئوری مقایسه شد. بر طبق نتایج به دست آمده هنگامی که صفحه جاذب در زیر لوله ها قرار گرفته باشد انرژی کسب شده بیشتر از انواع دیگر خواهد بود. کاهش فاصله بین رایزرها، استفاده از پوشش های شیشه ای مناسب و افزایش ضخامت عایق حرارتی از دیگر عواملی هستند که باعث افزایش راندمان کلکتور می شوند. همچنین با کاهش فشار گاز بین صفحه جاذب و پوشش شیشه ای و ایجاد خلاء راندمان کلکتور افزایش خواهد یافت. جنس عایق حرارتی و نوع سیال انتقال حرارت نیز بر بازده کلکتور تاثیر گذار می باشند.
    کلید واژگان: انرژی خورشیدی, کلکتور خورشیدی, کلکتور صفحه تخت, انتقال حرارت, صفحه جاذب
    Farzad Jafarkazemi *, Arash Asadzadeh Zargar
    It is the aim of this paper to determine the parameters affecting thermal performance of flat plate solar collectors. As a first step, theoretical models for different configurations of a flat plate collector are introduced. These include riser tubes below the absorber plate, tubes above the absorber and tube in between.
    A comparison is then made between the theoretical results and real experiments which were implemented in solar energy laboratory at South Tehran Branch of Islamic Azad University.
    According to the results, the maximum absorbed energy is for the case where tubes are below the absorber plate. Decreasing the distance between the riser tubes , applying low emissivity glass and increasing insulation thickness are among the parameters which increase collector thermal efficiency. In addition, decreasing the pressure of the gas between the absorber plate and collector glazing increase collector efficiency. Insulation material and working fluid also affect the collector thermal efficiency.
    Keywords: solar energy, solar collector, flat plate collector, heat transfer, absorber plate
  • مریم کرمی*، سید محمد حسینی پاکدل، شهرام دلفانی، محمد علی اخوان بهابادی
    در این تحقیق، کارایی کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال ترکیبی اکسیدآهن/سیلیس بر پایه آب دیونیزه به عنوان سیال پایه، به صورت تجربی بررسی شده است. پایداری و خواص تابشی نانوسیال های ترکیبی تهیه شده، با استفاده از روش طیف سنجی نوری بررسی شده است. جهت بررسی تجربی عملکرد کلکتور جذب مستقیم با هدف کاربری در سیستم های گرمایش خورشیدی خانگی دستگاه آزمونی بر اساس استاندارد EN12975-2 طراحی و ساخته شده است. نتایج تحلیل تجربی نشان داد که کارایی کلکتور با استفاده از نانوسیال ترکیبی، با افزایش جزء حجمی نانوسیال افزایش می یابد، طوری که کارایی کلکتور در مقدار بیشینه خود با استفاده از نانوسیال با جزء حجمی های 500 ppm، 1000 ppmو 2000 ppmدر دبی 0.0225 kg/s به ترتیب 73.9،، 79.8و 83.7 درصد است؛ در حالی که این مقدار برای سیال پایه 63درصد می باشد. از سوی دیگر، با توجه به جزءحجمی های بسیار کم نانوسیالمورداستفاده در کلکتورهای جذب مستقیم، لزجت سیال پایه افزایش ناچیزی را تجربه می کند و توان پمپاژ در صورت پایداری نانوسیال، تغییر چشمگیری نخواهد کرد. بر اساس نتایج فوق، عملکرد کلکتور جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال ترکیبی اکسیدآهن/سیلیس در مقایسه با سیال پایه تحت شرایط کارکردی مشابه بهتر بوده و در صورتی که بتوان از نانوسیال ترکیبی پایدار به عنوان سیال عامل کلکتور جذب مستقیم بهره برد، می توان به کارایی بالاتری نسبت به سیال پایه در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی مفید دست یافت.
    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, جذب مستقیم, نانوسیال ترکیبی, نانوذرات اکسید آهن, نانوذرات سیلیس
    Maryam Karami *, Seyed Mohammad Hosseini Pakdel, Shahram Delfani, Mohammad Ali Akhavan Behabadi
    In this study, the performance of direct absorption solar collector is experimentally investigated using Fe3O4/Silica hybrid nanofluid based on deionized water. First, stability of prepared nanofluids is considered using spectral absorbency method. Then, spectrophotometry method is used for measuring optical properties of nanofluids. A prototype of this new type of collector was built with applicability for solar water heating systems. The procedure of EN 12975-2 standard was used for testing the thermal performance of the collector. Results show that collector efficiency is enhanced by nanofluid concentration, so that collector maximum efficiency is 73.9%, 79.8% and 83.7%using nanofluid with concentration of 500 ppm, 1000 ppm and 2000 ppm, respec/tively. This vaule is 63% using the base fluid as working fluid. Regarding very low volume fractions of nanofluids used in direct absorption solar collectors, the viscosity of the base fluid experience insignificant increase, therefore, pumping power will not increase significsantly. Such increase in efficiency show that direct absorption solar collector performance using hybrid nanofluid is much better than that of using the water at the same operating conditions. Application of stable hybrid nanofluid results in higher conversion efficiency of solar energy to useful energy.
  • هادی غائبی *، مهدی بهادری نژاد، محمدحسن سعیدی
    اکیفرها (سفره های آب زیرزمینی) ساختارهای متخلخلی هستند که محتوی و انتقال دهنده آب می باشند. فراوانی و پراکندگی این ساختارها آنها را برای ذخیره سازی انرژی جالب توجه می نماید؛ بویژه سفره های آب زیرزمینی محبوس که از بالا و پایین توسط لایه های نفوذ ناپذیر رسی محدود شده و از آب، اشباع می باشند. یک اکیفر محبوس با سرعت آب زیرزمینی بسیار پایین جهت تامین نیازهای سرمایشی و گرمایشی یک مجتمع مسکونی در تهران در نظر گرفته شده است. سه نوع بهره برداری مختلف جهت استفاده از ذخیره سازی فصلی انرژی حرارتی در اکیفر برای تامین نیاز گرمایشی و سرمایشی سالانه مجتمع بررسی شده است. این موارد شامل استفاده تنها از ذخیره سازی انرژی در اکیفر برای سرمایش، تلفیق آن با کلکتورهای خورشیدی جهت گرمایش و تلفیق آن با پمپ حرارتی جهت سرمایش و گرمایش بوده است. برای ارزیابی اقتصادی از روش ارزیابی چرخه عمر استفاده شده است. نرم افزار Ret Screen برای ارزیابی زیست محیطی بکار گرفته شده است. نتایج نشان دادند که از بین بهره برداری های مختلف، استفاده تنها از ذخیره سازی انرژی در اکیفر برای سرمایش دارای کمترین بازگشت سرمایه(41/2 سال) و کمترین میزان هزینه چرخه عمر(16000 دلار) بوده است. همچنین تلفیق ذخیره سازی انرژی در اکیفر با پمپ حرارتی برای تامین نیاز سرمایشی و گرمایشی کمترین میزان تولید گاز دی اکسید کربن(359 تن در سال) را داشته است.
    کلید واژگان: ذخیره سازی فصلی انرژی, ارزیابی اقتصادی, ارزیابی زیست محیطی, کلکتور خورشیدی, پمپ حرارتی
    H. Ghaebi *, M. Bahadorinejad
    The Aquifers are underground porous formations containing water. Confined aquifers are surrounded by impermeable layers on top and bottom, called cap rocks and bed rocks. These aquifers are suitable for seasonal thermal energy storage.A confined aquifer with a very low groundwater flow velocity was considered to meet the annual cooling and heating energy needs of a residential complex located in Tehran, Iran.Three different alternatives of aquifer thermal energy storage (ATES) were employed to meet the heating/cooling demands of the complex. These alternatives were: using ATES for cooling alone, employing flat plate solar energy collectors for heating alone and employing a heat pump for cooling and heating. For the economical evaluation of the alternatives, a life cycle cost analysis was employed. For the environmental evaluation, Ret Screen software was employed. For the three considered operational alternatives, using ATES for cooling alone had the minimum payback period time of 2.41 year and life cycle cost of $16000. In the environmental consideration of the three alternatives, coupling of ATES with heat pump for cooling and heating had the minimum of CO2 generation, corresponding to 359 tons/year.
    Keywords: Aquifer thermal energy storage, economical evaluation, environmental evaluation, solar collector, heat pump
  • شهاب الدین همراهی، کورش گودرزی*، محمود یعقوبی، مهراورنگ قائدی
    هدف از این کار، طراحی و ساخت یک دستگاه چیلر جذبی خورشیدی می باشد که توسط کربن فعال/ متانول عمل می کند. سیستم های تبرید پیوسته توانایی ایجاد سرمایش بصورت مداوم را دارند. در این مقاله به بررسی تاثیر میکرو کربن فعال بر عملکرد یک دستگاه چیلر جذبی پیوسته پرداخته می شود. منبع گرمای این چیلر از طریق نور خورشید و توسط کلکتور سهموی مرکب که نیاز به ردیابی نور خورشید نمی باشد، تامین می گردد. سیستم توسط دو بستر جاذب عمل می کند که هرگاه یکی در حال جذب باشد، دیگری در حال دفع قرار می گیرد. آزمایش ها در شهر یاسوج طی سه روز مختلف و به ازاء سه دمای آب گرم ورودی C°38، C°34 و C°30 به چیلر در ماه بهمن صورت پذیرفته است. دمای میانگین محیط در طول آزمایش C°18 می باشد. نتایج تجربی نشان داد که به ازاء انرژی کل ورودی MJm-213 و دمای ورودی آب گرم چیلر C°38، C°34 و C°30 میانگین ضریب عملکرد دستگاه به ترتیب 3/12، 3/10 و 10 درصد بدست می آید. همچنین میانگین توان مخصوص دستگاه به ازاء دماهای اشاره شده به ترتیب Wkg-188، Wkg-165 و Wkg-150 بدست آمد.
    کلید واژگان: جذب سطحی فیزیکی, کلکتور خورشیدی, کربن فعال, ضریب عملکرد
    Shahab Eldin Hamrahi, Koorosh Goudarzi *, Mahmood Yaghoubi, Mehrorang Ghaedi
    The goal of this research is to design and build a solar adsorption chiller operated by activated carbon / methanol. Continuous refrigeration systems are able to produce cooling continuously. This paper examines the effect of activated carbon particles on the performance of a continuous adsorption chiller device. The source of this chiller is through sunlight and supplied by a parabolic collector that does not need to track sunlight. The system operates with two adsorbent beds that, when one is adsorbed, the other is desorbed. The experiments were carried out in Yasuj during three different days in the month of Bahman for three hot water input to the chiller 38℃, 34℃ and 30℃. The average ambient temperature during the experiment is 18℃. Experimental results shows that for the total energy input, 13MJm-2, the average performance factor of the chiller is when the inlet temperature of the hot water of the chiller is 38℃, 34℃ and 30℃, respectively, of 0.123, 0.103 and 0.10. For Previous temperatures the average specific cooling power of the device was obtained at 88Wkg-1, 65Wkg-1 and 50Wkg-1 respectively.
    Keywords: Physical adsorption, solar collector, active carbon, performance factor
  • سید محمد امین حسینی، فرامرز سرحدی *
    مقاله حاضر به بررسی عملکرد یک سیستم تولید آب شیرین رطوبت زن- رطوب تزدا ) HDH ( متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی ) PV/T ( پرداخته است. اجزاء اصلی سیستم شامل رطوبت زن، رطوبت زدا و کلکتورهای PV/T میباشد. معادلات حاکم بر مسئله توسط نوشتن بالانس انرژی برای اجزاء مختلف سیستم استخراج و به صورت عددی حل شده است. نتایج شبیه سازی تحقیق حاضر در توافق مناسبی با داد ه های آزمایشگاهی تحقیقات گذشته می باشد. نتایج مقاله نشان میدهند که برای تامین حداقل انرژی خورشیدی لازم برای کارکرد سیستم به تعداد حداقل 3 کلکتور PV/T با مساحت سطح کل برابر با 3/2m2 نیاز میباشد. همچنین یک مقدار مطلوبی برای دبی جرمی جریان آب شور و هوا در سیستم ترکیبی وجود دارد که بازده انرژی سیستم را حداکثر میکند. مقادیر مطلوب دبی جرمی آب شور و هوا و بازده حداکثر سیستم به ترتیب برابر 025 / 0 و 03 / 0 کیلوگرم بر ثانیه و 65 % میباشند. علاوه بر این افزایش تعداد کلکتورهای PV/T باعث افزایش تولید آب شیرین و توان الکتریکی خروجی می شود و به دلیل افزایش توان مصرفی پمپاژ از بازده انرژی میکاهد. افزایش دمای آب شور ورودی به خاطر تاثیر منفی آن بر عملکرد رطوب تزدا و کلکتورهای PV/T ، باعث کاهش تولید آب شیرین، توان الکتریکی و بازده انرژی میشود.
    کلید واژگان: آب شیرین, رطوبت زن, رطوبت زدا, کلکتور خورشیدی, فتولتائیک حرارتی
    S.M. A. Hosseini, F. Sarhaddi *
    Present paper has investigated the performance assessment of a humidificationdehumidification (HDH) desalination system connected to photovoltaic thermal (PV/T) collectors. The main components of the system include humidification, dehumidification and PV/T collectors. Problem governing equations are obtained by writing the energy balance for the system various components and solved numerically. The simulation results of the present study are in fair agreement with the experimental data of previous literatures. Paper results show that at least three PV/T collectors with total area 2.3 m2 is needed to supply the minimum solar energy for the startup of system. Also, there is a desired mass flow rate for brackish water and air which maximize the system energy efficiency. The desired values of mass flow rate of brackish water and air and the maximum energy efficiency are 0.025 kg/s, 0.03 kg/s and 65%, respectively. Furthermore, the increase of PV/T collectors number increases freshwater productivity and output electrical power and decreases the energy efficiency due to the increase of consumed pumping power. Due to the negative influence of the temperature increase of inlet brackish water on the performance of dehumidifier and PV/T collectors, it causes the decrease of freshwater productivity, electrical power and energy efficiency.
    Keywords: Fresh water, Humidification, Dehumidification, Solar collector, Photovoltaic thermal
  • فاطمه افضلی، حسین امیری *، وحید نخعی، مهران عامری
    کلکتورهای هوایی مشبک بدون پوشش خورشیدی تکنولوژی های نسبتا نوینی هستند که می توان از آن ها به منظور گرمایش ساختمان ها و فضاهای بزرگ، خشک کردن محصولات کشاورزی و صنعتی استفاده نمود. در این کلکتورها هوا به وسیله صفحات جاذب مشبک (سوراخ دار) معمولا فلزی گرم می شود. هزینه خرید و آماده سازی صفحات جاذب سهم قابل توجهی از هزینه های این نوع از کلکتورها را به خود اختصاص می دهد. در تحقیق حاضر به صورت آزمایشگاهی و تئوری به بررسی و ارزیابی کارایی صفحات جاذب غیرفلزی موجود در بازار ایران به عنوان جایگزین صفحات جاذب استیل (فلزی) پرداخته شده است. بدین منظور سه کلکتور با صفحات جاذب استیل (فلزی)، پلی کربنات و پلاستیک فشرده طراحی، ساخته و در سه دبی هوا مورد آزمایش قرارگرفته اند. علاوه به راین یک مدل آنالیز حرارتی بر پایه قانون اول ترمودینامیک از رفتار این کلکتورها با در نظر گرفتن تمامی روش های انتقال حرارت (شامل رسانایی، جابجایی و تابش) توسعه داده شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان دادند که در هر سه دبی موردبررسی همخوانی بسیار خوبی بین نتایج تجربی و نتایج مدل آنالیز حرارتی وجود دارد به طوری که خطای نسبی متوسط در تخمین دمای خروجی از کلکتور برای اکثر شرایط کاری کمتر از 5 درصد بود. علاوه بر این، نتایج نشان داد اختلاف زیادی بین کارایی سه کلکتور خصوصا برای دبی های کم وجود ندارد. بااین وجود برای شرایط بررسی شده کلکتور استیل بهترین کارایی و کلکتور پلی کربنات پایین ترین کارایی را داشت. کارایی و بازده کلکتور پلاستیک فشرده بسیار نزدیک کلکتور استیل بود و با توجه به مزایای کلکتورهای غیرفلزی استفاده از آن به جای کلکتورهای فلزی پیشنهاد می شود.
    کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, کلکتور مشبک بدون پوشش, هوا گرم کن, انرژی خورشیدی, صفحات جاذب غیرفلزی
    Fatemeh Afzali, Hossein Amiri *, Vahid Nakhaei, Mehran Ameri
    Unglazed transpired solar air heater collectors are relatively new solar technologies that can be used for air heating or pre-heating ventilation air and drying agricultural and industrial products. Passing air through the perforated plate, which is usually metallic is the main mechanism of heat transfer. The cost of buying and preparing the absorber plate is the dominant share of costs allocated to this type of collector. In the present study, performance of non-metallic absorber plates available in the Iranian market, as an alternative to metal absorber plates are examined experimentally and theoretically. Therefore, three collectors with Metallic, Polycarbonate and Compressed-Plastic are designed, fobricated and tested in real conditions. In addition, a thermal modelbased on the first law of thermodynamic is developed for these collectors. In this model, all mood of heat transfer (including conduction, convection and radiation) are considered. Results show that there is a good agreement between experimental and theorical results (For most test condition, average relative error in estimation of the outlet temperature of the collectors is less than 5%). The results showed that the performance of three collector’s, espisially for low mass flow rates, was not too different. However, for considered condition Steel (metallic) collector has the best performance and the polycarbonate collector the worse performance. The performance of the Compress plastic was close to the Steel collector and given the low cost of non-metallic collectors, it can be used as a convenient alternative to metal collectors.
    Keywords: Unglazed Transpired Collectors, Air heaters, Solar Energy, Non-Metalic Absorber
  • مهدی مهرپویا، هوفر همت آبادی
    طراحی بهینه سیستمهای ترکیبی تجدیدپذیر برای تامین بار حرارتی و الکتریکی مورد نیازگلخانه ها مورد بررسی قرار می گیرد. آنالیز همزمان فنی و اقتصادی به طوریکه فرآیند مورد نظر از هر دو دیدگاه بهینه باشد انجام می شود. عملکرد اجزای مختلف سیستم به گونه ای تنظیم شده است که علاوه بر پیش گرمایش سیال ورودی به اواپراتور و تنظیم این دما به مقدار مدنظر، بازیافت حرارتی غیر مستقیم زمین در زمان اوج بار و همچنین بازیافت حرارتی زمین در فصل تابستان در اطراف مبدل صورت پذیرد. سیستم بهینه از دیدگاه اقتصادی بررسی شده و مدت زمان بازگشت سرمایه محاسبه می شود. مدل انتخابی دارای ضریب عملکرد میانگین فصلی 14/4 برای پمپ حرارتی، طول لوله های زمین گرمایی 150 متر و سطح کلکتور42/9 متر مربع بوده و افزایش بین 5/0 تا 1 درجه سانتیگراد دمای سیال در مدار زمینی را نشان می دهد. مقادیر بهینه بدست آمده از روش فوق با مقادیر بدست آمده از ارتباط بین ترنسیس و متلب مقایسه می شوند. در نهایت برای تامین بار الکتریکی مورد نیاز سیستم ترکیبی با استفاده از نرم افزار هومر و با توجه به شرایط طراحی ترکیب بهینه نهایی انتخاب می شود.
    کلید واژگان: پمپ حرارتی, کلکتور خورشیدی, ضریب عملکرد, ترنسیس, هومر
    M. Mehrpooya, H. Hemmatabady
    Optimal design of combined renewable energy systems for supplying heat load of greenhouses is studied. It is tried to analyze the system technically and economically so that it would be optimal from both viewpoints. Optimal design is done from technical point of view using TRNSYS software by setting different parts of the system so that besides preheating of the fluid entering the evaporator of the heat pump for increasing the temperature, heat recovery of the ground in maximum heat extraction periods and heat recovery during summer time is occurred. The optimized system is then studied from economical point of view and the final optimized design is then selected by trade-off between economical and technical considerations. Selected model has mean seasonal coefficient of performance of 4.14 for heat pump, borehole length of 150 meters and total solar collector area around 9.42 square meters and the temperature of the fluid in ground cycle would increase up to 0.5 or 1 degrees centigrade. Optimal amounts gained are compared with those obtained from and TRNSYS and MATLAB relation. Finally to supply electrical load homer software is used and the optimum system is chosen considering design conditions.
    Keywords: Geothermal heat pump, Solar collector, Coefficient of performance, TRNSYS, Homer
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال