بررسی طراحی و بهبود عملکرد سامانه ذخیره سازی PCM برای بهسازی یک سیستم سرمایش و گرمایش خورشیدی

یک نیروگاه خورشیدی سرمایش و گرمایش که به یک مخزن ذخیره آب گرم ۱۰۰۰ لیتری مجهز است و از سال ۲۰۱۸ در حال بهره برداری می باشد به دلیل چرخه های مکرر روشن و خاموش شدن و کسر خورشیدی پایین (SF) برابر با ۵۰.۹ در دوره سرمایش در عملکرد چیلر جذبی خود دچار ناپایداری شد. برای رفع این مشکلات یک سیستم ذخیره حرارت نهان با بازده بالا مبتنی بر ماده تغییر فاز (PCM) برای بهسازی (retrofitting) این نیروگاه توسعه داده شد. عوامل کلیدی موثر بر عملکرد انتقال حرارت از جمله رسانایی حرارتی PCM، دمای ذوب و پیکربندی ذخیره ساز از طریق شبیه سازی های عددی به صورت سیستماتیک بررسی شدند. بر اساس دمای متوسط شارژ و دشارژ مخزن آب گرم در سال ۲۰۲۱، پس از مقایسه با PCMهایی با دمای ذوب ۶۲ و ۷۰، یک PCM با نقطه اوج ذوب ۶۴ (RT۶۴HC) انتخاب شد. برای افزایش بیشتر رسانایی حرارتی این PCM با ۸ درصد وزنی گرافیت منبسط شده (EG) اصلاح شد که تعادلی بین نرخ های شارژ، دشارژ و ظرفیت ذخیره سازی ایجاد کرد. طراحی مهندسی این ذخیره ساز شامل یک مبدل حرارتی پوسته و لوله ای با ۳۰۸ لوله پر شده از %RT۶۴HC/EG۸ بود و آب در سمت پوسته برای تضمین انتقال حرارت موثر به گردش در می آمد. پس از پیاده سازی این سیستم در اواخر سال ۲۰۲۱ تعداد دفعات روشن شدن چیلر ۳۳.۵% کاهش یافت و کسر خورشیدی در دوره سرمایش به ۷۵.۶% افزایش پیدا کرد.

کلیدواژه ها:

سرمایش و گرمایش خورشیدی ، ماده ی تغییر فاز ، دهنده ، شبیه سازی عددی ، عملکرد انتقال حرارت ، مبدل حرارتی پوسته و لوله