آمار

تعداد نشریات8
تعداد شماره‌ها414
تعداد مقالات5,478
تعداد مشاهده مقاله6,010,530
تعداد دریافت فایل اصل مقاله5,299,927
حاجیان, رامین. (1402). امکان‌سنجی فنی و اقتصادی به‌کارگیری مبدل حرارتی لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 55(3), 303-336. doi: 10.22060/mej.2023.21864.7525
رامین حاجیان. "امکان‌سنجی فنی و اقتصادی به‌کارگیری مبدل حرارتی لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 55, 3, 1402, 303-336. doi: 10.22060/mej.2023.21864.7525
حاجیان, رامین. (1402). 'امکان‌سنجی فنی و اقتصادی به‌کارگیری مبدل حرارتی لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز', نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 55(3), pp. 303-336. doi: 10.22060/mej.2023.21864.7525
حاجیان, رامین. امکان‌سنجی فنی و اقتصادی به‌کارگیری مبدل حرارتی لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 1402; 55(3): 303-336. doi: 10.22060/mej.2023.21864.7525

امکان‌سنجی فنی و اقتصادی به‌کارگیری مبدل حرارتی لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 55، شماره 3، خرداد 1402، صفحه 303-336    اصل مقاله (2.65 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2023.21864.7525
نویسنده
رامین حاجیان*
پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله برای اولین بار استفاده از لوله‌گرمایی برای بهبود رطوبت‌زدایی در هواساز در شرایط اقلیمی گرم و مرطوب ایران مورد مطالعه فنی و اقتصادی قرار گرفته است. دو نوع ساختمان یکی با 100% هوای تازه و دیگری با 25% هوای تازه مد نظر است. محاسبات همزمان کویل سرمایشی و مبدل حرارتی لوله گرمایی ارائه شده و نتایج آن با نتایج نرم‌افزار یک شرکت معتبر سازنده مقایسه و اعتبارسنجی شده است. همچنین محاسبات مربوط به عملکرد هواساز دارای لوله‌گرمایی با هواساز مرسوم مقایسه شده است. بر اساس نتایج، استفاده از لوله گرمایی در هواساز 25% هوای تازه، موجب کاهش 25% مصرف برق می‌شود و در هواساز 100% هوای تازه، 5% مصرف برق کاهش می‌یابد. در محاسبات اقتصادی، دو سناریو مطرح است: اینکه لوله‌گرمایی به عنوانی جزیی از هواساز جدید در کارخانه نصب شود و یا اینکه لوله‌گرمایی بر روی هواساز در حال بهره‌برداری نصب شود. فارغ از مساله صرفه‌جویی انرژی، هواساز جدید مجهز به لوله‌گرمایی بیش از 20% ارزانتر از هواساز مرسوم است. بهای انرژی از دو دیدگاه در نظر گرفته شده است: دیدگاه مصرف‌کننده و دیدگاه حاکمیتی. در یکی از سناریوها نرخ بازگشت داخلی از دیدگاه حاکمیتی 45% بوده و دوره بازگشت سرمایه حدود 5 سال است.
کلیدواژه‌ها
لوله‌گرمایی؛ رطوبت‌زدایی؛ هواساز؛ مطالعه امکان‌سنجی؛ مبدل حرارتی
عنوان مقاله [English]
Techno-economic feasibility study of using heat pipe heat exchanger to improve dehumidification in air-handling unit
نویسندگان [English]
Ramin Hajian
Niroo Research Institute
چکیده [English]
Techno-economic feasibility study of using wrap around heat pipe heat exchanger (WAHP) to improve dehumidification in air-handling units (AHU) was carried out. Hot and humid climate conditions of north of Iran were applied. Two types of buildings, i.e. with 100% and 25% fresh air were studied. Coupled calculations of cooling coil and WAHP are presented. Corresponding results were validated with outputs of a software belonged to a reputable WAHP manufacturer. Performances of WAHP-AHU and conventional AHU are compared. For economic analyses, two scenarios are considered; first, WAHP is installed as a part of a brand new AHU in the factory. Second, WAHP is installed as a retrofit on an existing an under-operation AHU. Results show that 5% and 25% of electricity savings are obtained by using WAHP on AHU of buildings with 100% and 25% fresh air, respectively. Also, regardless of energy consumption, the brand new WAHP-AHU is more than 20% cheaper than the conventional AHU. For energy tariffs, there are two perspectives: a consumer perspective (with subsidies) and a governmental perspective (including no subsidy). From the governmental perspective, adding a WAHP to under-operation AHUs is profitable, i.e. an IRR of 45% and a 5 years investment return is achievable.
کلیدواژه‌ها [English]
Heat pipe, air-handling unit, dehumidification, feasibility study, heat exchanger
مراجع
  1. Online]. Available: www.heatpipe.com
  2. Azad and F. Geoola, A DESIGN PROCEDURE FOR GRAVITY-ASSISTED HEAT PIPE HEAT EXCHANGER, Journal of Heat Recovery Systems, 4(2) (1984) 101-111.
  3. H. Noie, Investigation of thermal performance of an air-to-air thermosyphon heat exchanger using ε-NTU method, Applied Thermal Engineering, 26(5-6) (2006) 559-567.
  4. Jouhara, H. Merchant, Experimental investigation of a thermosyphon based heat exchanger used in energy efficient air handling units, Energy, 39(1) (2012) 82-89.
  5. Sukarno, N. Putra, I.I. Hakim, F.F. Rachman, T.M. Indra Mahlia, Utilizing heat pipe heat exchanger to reduce the energy consumption of airborne infection isolation hospital room HVAC system, Journal of Building Engineering, 35 (2021).
  6. K. Khattar, Heat Pipes For Terrestical Applications In Dehumidifification Systems, in: The Space Congress® (25th), Florida, 1988.
  7. Khattar, Heat Tube Device, Patent no. 4971139, 1990.
  8. Johannesen and M. West, Efficient Humidity Control with Heat Pipes, Florida Cooperative Extension Service, Fact Sheet EES-75, Florida, 1991.
  9. H. Yau, Application of a heat pipe heat exchanger to dehumidification enhancement in a HVAC system for tropical climates—a baseline performance characteristics study, International Journal of Thermal Sciences, 46(2) (2007) 164-171.
  10. Jouhara, Economic assessment of the benefits of wraparound heat pipes in ventilation processes for hot and humid climates, International Journal of Low-Carbon Technologies, 4(1) (2009) 52-60.
  11. S. Ong, Review of heat pipe heat exchangers for enhanced dehumidification and cooling in air conditioning systems, International Journal of Low-Carbon Technologies, 11(3) (2016) 416-423.
  12. J. Guo, J. Shao, X.H. Li, R.J. Liu, W. Wang, X.L. Tian, Application of pump-assisted separate heat pipe on dehumidifying enhancement in air conditioning system, Applied Thermal Engineering, 98 (2016) 374-379.
  13. John and D. Elsberry, ASHRAE Standard 90.1 Energy Requirements Wrap-Around Heat Pipes In Humid Climates, ASHRAE, (2016) 28-38.
  14. Zhang, Y. Zhang, Research on Heat Recovery Technology for Reducing the Energy Consumption of Dedicated Ventilation Systems: An Application to the Operating Model of a Laboratory, Energies, 9(1) (2016).
  15. Zhang, W.L. Lee, Evaluating the use heat pipe for dedicated ventilation of office buildings in Hong Kong, Energy Conversion and Management, 52(4) (2011) 1983-1989.
  16. Zhang, Y.-F. Zhang, Research on Energy Saving Potential for Dedicated Ventilation Systems Based on Heat Recovery Technology, Energies, 7(7) (2014) 4261-4280.
  17. A. Eidan, S.E. Najim, J.M. Jalil, An experimental and a numerical investigation of HVAC system using thermosyphon heat exchangers for sub-tropical climates, Applied Thermal Engineering, 114 (2017) 693-703.
  18. Kum, D. J. S. Kim, K. Jeong and M. L. J. Kim, An Experimental Study on the Performance Improvement of Cooling Dehumidifier by Heat Pipe Application, in: 9th International Conference on “Advances in Science, Engineering and Technology” (ASET-17), Bangkok (Thailand), 2017.
  19. Sharma, S. Jain, S. Kaushik and A. Kakkar, Potential of U-Shaped Heat Pipe Heat Exchanger in Tropical Climates for Low Sensible Heat Ratio Applications, ASHRAE Transactions, 123 (2017) 263-278.
  20. Jouhara, R. Meskimmon, An investigation into the use of water as a working fluid in wraparound loop heat pipe heat exchanger for applications in energy efficient HVAC systems, Energy, 156 (2018) 597-605.
  21. Sarkar, Theoretical Parametric Study of Wrap-Around Heat Pipe (WAHP) in Air Conditioning Systems, International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 27(01) (2019).
  22. Sarkar, On Climatic Control of Wrap-Around Heat Pipe (WAHP) Enhanced Dehumidifier in Outdoor Air Systems, International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 27(02) (2019).
  23. Ibnu Hakim, R. Sukarno, N. Putra, Utilization of U-shaped finned heat pipe heat exchanger in energy-efficient HVAC systems, Thermal Science and Engineering Progress, 25 (2021).
  24. Incropera and D. De Witt, Introduction to Heat Transfer, 4th ed., Wiley, 2002
  25. Kuppan, Heat Exchanger Design Handbook, 2nd ed., CRC Press Taylor & Francis Group, 2013.
  26. Electricity tariffs and their general conditions from May 2021 (in Persian), Ministry of Energy of I.R.Iran, Iran, 2021.
  27. [Online]. Available: www.codal.ir.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 438
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 521


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب