چکیده
بر اساس آمار سازمان بینالمللی انرژی، بخش ساختمان بیشترین مصرف جهانی انرژی را به خود اختصاص میدهد و بیش از 1/3 انتشار گازهای گلخانهای در سال 2013 مربوط به بخش ساختمان بوده است. از انرژیهای تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی میتوان برای تامین نیاز کامل یا جزئی ساختمان استفاده کرد. در این مطالعه، جمعکنندههای گرمایی خورشیدی بکار گرفته شدهاند تا آب گرم موردنیاز برای سیستم گرمایش از کف فراهم شود. سه شهر ایرانی تبریز، تهران و جزیره کیش با شرایط آبوهوایی مختلف برای اهداف این تحقیق انتخاب شدند تا عملکرد سیستم گرمایش از کف مبتنی بر انرژی خورشیدی در شرایط آبوهوایی متمایز سنجیده شود. به علاوه، یک تحلیل اقتصادی به منظور امکانسنجی سیستم پیشنهادی نیز صورت گرفت. از نرمافزار دیزاینبیلدر (Design Builder) برای شبیهسازی عملکرد انرژی ساختمان استفاده شد. نتایج حاکی از آن بود که مصرف سوخت سالیانه در ساختمانی مجهز به تاسیسات جمعکنندههای خورشیدی در تهران، تبریز و جزیره کیش به ترتیب 39/125، 58/303 و 41/1 مگاوات بر ساعت نسبت به ساختمانی با سیستم گرمایشی معمولی، کاهش داشته است. دوره بازگشت سیستم برای تهران، تبریز و جزیره کیش به ترتیب 2/8، 4/9 و 1/12 سال بدست آمد.
روش شناسی
توصیف ساختمان
یک ساختمان هتل معمولی به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب شد. این ساختمان در کل مساحتی برابر 12000 متر مربع و 6 طبقه داشته و بخشهای آن شامل لابی، اتاقها، اتاق کنفرانس، رستورانها، یک فضای بازی برای کودکان، سالن ورزشی و یک محیط اداری بود. اطلاعات مربوط به ویژگیهای ساختمان و حرارت ساطعشده درونی برای دوره شبیهسازیشده را میتوان در جدول 1 مشاهده کرد. یک طرح دوبعدی از ساختمان در شکل 1 تصویر شده است. ساختمان با استفاده از نرمافزار دیزاین بیلدر شبیهسازی شد که یک ابزار مدلسازی پیشرفته برای ساختمان است و دوره مورد نظر از ماه دسامبر تا فوریه (سه ماه) در نظر گرفته شد. مواد معمول در ساختوساز بناهای ایران در این ساختمان درنظر گرفته شد. مواد و خواص آنها در جدول 2 آمده است. نسبت پنجره به دیوار در کل ساختمان برابر 30% در نظر گرفته شد.
برای دستیافتن به ملزومات گرمایشی، یک سیستم رمایش از کف در ساختمان تعبیه شد. سیستم گرمایش از کف نسبت به دیگر سیستمهای گرمایشی، گرما را به بهترین نحو توزیع میکند. به علاوه این سیستم با دمای آب بین 40 تا 50 درجه سانتیگراد کار میکند در حالیکه دیگر سیستمها نظیر رادیاتورهای چسبیده به دیوار به دمای آبی بین 60تا 70 درجه سانتیگراد نیاز دارند. برای تامین آب موردنیاز جهت سیستم گرمایشی، جمعکنندههای خورشیدی با بویلر تلفیق شد. طرح شماتیکی از سیستم گرمایشی در شکل 2 به نمایش درآمده است. سیستم مذکور از سه حلقه تشکیل شده است: حلقه خورشیدی، گرمایش کف و حلقه آب گرم. سیال کاری توسط جمعکنندههای خورشیدی گرم میشود. آنگاه این سیال به مخزن گرمایش آب وارد میشود و آب را گرم میکند. یک هیتر کمکی برای گرمایش آب نیز در سیستم تعبیه شده است تا اگر مقدار حرارت کافی نبود، گرمای کافی را فراهم آورد. برای رسیدن به دمای مطلوب، یک شیر دمایی در نظر گرفته شد. دمای آب گرمشده روی 45 درجه سانتیگراد تنظیم شد. یک بویلر پشتیبان نیز با استفاده از گاز طبیعی کار میکند حرارت اضافی را برای سیستم هیتر کمکی گرمایش آب فراهم میکرد.
