ارائه‌کننده: امیر زیدآبادی نژاد

استاد راهنما: دکتر مهدی معرفت

استاد مشاور: دکتر سید محمدجعفر سبحانی

استاد ناظر داخلی: دکتر المیرا اصغری

استاد ناظر خارجی: دکتر بهرنگ سجادی

تاریخ: 1404/11/05

ساعت: 8:30 صبح

مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، اتاق سمینار

چکیده:

 مبدل‌های حرارتی زمین به هوا (EAHE) به عنوان یکی از راهکارهای پایدار برای پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش هوای تازه در ساختمان‌ها، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی سامانه‌های تهویه مطبوع ایفا می‌کنند. با این حال، پراکندگی معیارهای عملکرد در پژوهش‌های پیشین و وابستگی نتایج به شرایط اقلیمی و هندسه سامانه، مانعی جدی در مسیر مقایسه‌پذیری و تعمیم‌پذیری این سیستم‌ها ایجاد کرده است. این پژوهش با هدف ارائه یک چارچوب کمی و استاندارد برای برآورد ظرفیت حرارتی این سامانه‌ها انجام شده است.

در این راستا، ابتدا با مرور ادبیات و مبانی نظری انتقال حرارت در خاک و لوله‌های دفن شده، یک شاخه مرجع با مشخصات هندسی و بهره‌برداری معین (طول ۳۰ متر، قطر ۱۵ سانتی‌متر، عمق دفن ۳ متر و سرعت هوا ۲ متر بر ثانیه) تعریف گردید. سپس معیاری تحت عنوان «ضریب ظرفیت» با رابطه   واحد معرفی شد و مقدار آن برابر با 29.7  W/K. این ضریب با حذف وابستگی مستقیم به طول سامانه و لحاظ نمودن صریح اختلاف دمای محرک بین هوا و خاک، امکان محاسبه ظرفیت سرمایشی و گرمایشی را تنها با استفاده از داده‌های اقلیمی ساده فراهم می‌کند.

بر اساس این مدل، معیار کلاس‌بندی با رابطه‌ی محاسبه شد و با استفاده از داده‌های اقلیمی صد شهر ایران، ظرفیت سامانه برای اقلیم‌های مختلف استخراج گردید. نتایج نشان داد که ظرفیت سرمایشی و گرمایشی شاخه مرجع در سرعت ۲ m/s به ترتیب در بازه‌های 27/0 تا ۷۴/0 کیلووات و ۳۸/0 تا 8/0 کیلووات قرار می‌گیرد. همچنین، اثر تغییر سرعت هوا بر عملکرد سامانه تحلیل شد و مشخص گردید که افزایش سرعت از ۲ به ۳ متر بر ثانیه، با وجود افزایش ۴۴ درصدی ظرفیت حرارتی، توان مصرفی فن را به میزان 75/3 برابر می‌کند. در نهایت، با اعتبارسنجی روش پیشنهادی با ۲۰ مطالعه تجربی و عددی معتبر، دقت و کارآمدی این چارچوب در طراحی اولیه و مقایسه‌پذیری سامانه‌های EAHE سنجیده شد.