تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل تبرید زمین گرمایی

با افزایش جمعیت جهان و بهبود الگوی زندگی، به تدریج افزایش مداومی در مصرف انرژی به وجود آمده است. بنابراین یافتن نوعی انرژی ارزان، که نه تنها اثری بر روی گرم شدن کره زمین نداشته باشد، بلکه امنیت انرژی ملی را نیز تهدید نکند، بسیار مهم است. ازین رو انرژی زمین گرمایی نقش بسیار مهمی را می تواند ایفا کند. سیستم های سرمایش و گرمایش ژئوترمال، پمپ های حرارتی زمین گرمایی هستند (ghp)، که گرما را از زیر زمین جمع آوری کرده، به واحد نصب شده در داخل ساختمان منتقل می کنند. همچنین به طور معکوس در تابستان هوای گرم داخل ساختمان به زمین منتقل می شود. این سیستم ها شامل اجزای اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، حلقه های زمینی و شیر انبساط هستند. در این تحقیق، به آنالیز انرژی و اگزرژی و محاسبات اقتصادی سیکل تبرید زمین گرمایی برای گرمایش آب مصرفی ساختمان با استفاده از زمین به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر، پرداخته شده است. مدل سازی فنی و اقتصادی و بهینه سازی پمپ حرارتی زمین گرمایی با سیکل بسته مبدل زمینی افقی، با نرم افزار ees انجام شده است. میزان تخریب اگزرژی اجزاء سیستم محاسبه و با نتایج کارهای قبلی مقایسه و صحت سنجی شده است که اختلاف کمی در مقادیر مشاهده می شود. بزرگترین منبع ناکارآمدی سیستم از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک کمپرسور است. پس از کمپرسور، شیر انبساط، کندانسور، اواپراتور، لوله کمپرسور به کندانسور، لوله شیرانبساط به اواپراتور، لوله اواپراتور به کمپرسور و لوله کندانسور به شیر انبساط به ترتیب منابع ناکارآمدی سیستم و تخریب اگزرژی هستند. همچنین تأثیر تغییرات دمای آب ورودی به اواپراتور بر ضریب عملکرد (cop) در حالت گرمایش برای چند نمونه مبرد از گروه های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که r507 و r410a در شرایط مشابه، ضریب عملکرد بهتری نسبت به مبردهای دیگر دارند. در الگوی بهینه سازی انجام شده با نرم افزار ees، تابع هزینه کلی سالیانه به عنوان تابع هدف انتخاب گردیده، متغیرهای طراحی بهینه جهت مینیمم کردن تابع هدف مذکور (مجموع هزینه های اولیه و کارکرد سیستم)، محاسبه شده و نتایج ارائه شده است. سپس تأثیر ظرفیت سیستم، ضریب انتقال حرارتی کلی خاک و دمای آب ورودی به کندانسور بر هزینه کلی سالیانه بررسی شده است. همچنین تغییرات هزینه کلی سالیانه برای چند مبرد از گروه های مختلف و همچنین برای سه منطقه آب و هوایی ایران شامل تهران، یزد و رشت محاسبه و مقایسه شده است.