مدلسازی کاربرد ماده تغییر فاز دهنده در ساختمان با هدف کاهش مصرف انرژی

ساختمان ها در سطح جهانی ۴۰ درصد از مصرف انرژی را به خود اختصاص می دهند و بخش قابل توجهی از این انرژی سهم کنترل دمای ساختمان می شود. یکی از راه حل های جدید جهت کاهش مصرف انرژی در ساختمان و استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در مصالح و اجزای ساختمان می باشد. در این مطالعه، کارآیی حرارتی یک لایه PCM آلی در سقف و دیوارهای یک ساختمان در دو اقلیم گرم-مرطوب (بوشهر) و سرد-خشک (همدان) با هدف کاهش مصرف انرژی، بهبود شرایط آسایش داخلی، کاهش نوسان دمای داخلی ساختمان و یکنواخت کردن مصرف انرژی ساختمان در طول شبانه روز شبیه سازی شد. از این رو مدل یک بعدی انتقال حرارت با روش تفاضل محدود صریح و با استفاده از نرم افزار C++ حل و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی سایر تحقیقات مشابه مقایسه شد. ماده ی تغییر فاز دهنده، پارافین C۱۸ با دمای تغییر فاز ۲۸ درجه ی سانتیگراد است. به منظور ارزیابی شرایط بهینه ی کاربرد PCM، ضخامت های یک، دو و سه سانتی متری ماده ی تغییر فاز دهنده، شرایط متفاوت آب و هوایی در دو شهر بوشهر و همدان در طول یک سال و جهت گیری های متفاوت دیوار مطالعه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضخامت سه سانتی متری بهترین عملکرد را دارا می باشد و استفاده از یک لایه ی سه سانتیمتری PCM با دمای تغییر فاز ۲۸ درجه سانتیگراد، شار حرارتی ورودی به ساختمان از طریق سقف را تا ۳۰ درصد در بوشهر و ۴۷ درصد در همدان در فصل تابستان کاهش می دهد. همچنین حداکثر دمای داخل ساختمان در فصل بهار در هر دو اقلیم ۲ درجه سانتیگراد و در فصل تابستان به ترتیب ۴ و ۲ درجه در همدان و بوشهر کاهش یافته است. بهترین عملکرد ماده ی تغییر فاز دهنده در دیوار، مربوط به دیوار جنوبی و در ماه هایی از سال است که میانگین دمایی نزدیک به دمای تغییر فاز دارند.

کلیدواژه ها:

Phase change material ، Energy management ، Passive building ، مواد تغییر فاز دهنده ، مدیریت گرمایی در ساختمان ، ذخیره ی انرژی کنترل دمایی