پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شمارهها | 439 |
| تعداد مقالات | 5,658 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,732,519 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,361,558 |
امکانسنجی مقایسهای دو سیستم پمپ حرارتی آبگرمکن خورشیدی انبساط مستقیم در آب و هوای رشت | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 57، شماره 5، مرداد 1404، صفحه 589-610 اصل مقاله (1.63 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2025.24414.7866 | ||
| نویسندگان | ||
| وحید رضائی* 1؛ ابوذر تقی زاده2؛ مجتبی معصوم نژاد1 | ||
| 1گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران | ||
| 2گروه مهندسی برق، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، مطالعه مقایسهای تجربی و عددی بر روی دو سیستم پمپ حرارتی معمولی و پمپ حرارتی آبگرمکن انرژی خورشیدی انبساط مستقیم برای پتانسیل آب گرم مصرفی انجام شده است. سیستم پمپ حرارتی آبگرمکن انرژی خورشیدی انبساط مستقیم شامل کلکتور خورشیدی تخت به عنوان تبخیرکننده، یک کمپرسور هرمتیک از نوع چرخشی با مبرد R134a، یک لوله مویین به عنوان شیر انبساط و یک کندانسور مارپیچی پرهدار غوطهور و یک مخزن ذخیره آب 100 لیتری است. نتایج شبیهسازی برای دستیابی به طراحی بهینه سیستم و تعیین استراتژی مناسب برای چهار شرایط عملیاتی روز آفتابی، روز ابری، شب صاف و شب ابری مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد هر دو سیستم به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. تأثیرات شرایط عملیاتی (دمای هوا، دمای آب، شدت تابش خورشیدی و غیره) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و مقایسه عملکرد تحت شرایط عملیاتی مختلف بین دو سیستم انجام شده است. نتایج نشان میدهد که در شرایط روز آفتابی، ضریب عملکرد سیستم پمپ حرارتی آبگرمکن انرژی خورشیدی انبساط مستقیم به طور قابل توجهی بالاتر از سیستم پمپ حرارتی معمولی است. در شرایط روز ابری، ضریب عملکرد هر دو سیستم تقریباً یکسان است و در شرایط شب، به ویژه در شرایط شب صاف، سیستم پمپ حرارتی آبگرمکن انرژی خورشیدی انبساط مستقیم به دلیل عملکرد ضعیف تبادل حرارت همرفتی اواپراتور- کلکتور خورشیدی و اتلاف حرارت تابشی به آسمان در شب، عملکرد ضعیفی را نشان میدهد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| آنالیز ترمودینامیکی؛ پمپ حرارتی؛ آبگرم خانگی؛ انرژی خورشیدی؛ ضریب عملکرد | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Comparative Feasibility Study of Two Direct Expansion Solar Water Heater Heat Pump Systems in Rasht Climate | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Vahid Rezaee1؛ Abouzar Taghizadeh2؛ Mojtab masomnezhad1 | ||
| 1Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, National University of Skills (NUS), Tehran, Iran. | ||
| 2Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this research, an experimental and numerical comparative study has been conducted on two systems: conventional heat pump (ASHP) and direct expansion solar water heater heat pump (DX-SAHP) for the potential of hot water production. The system (DX-SAHP) consists of a flat plate solar collector as an evaporator, a rotary hermetic compressor with R134a refrigerant, a capillary tube as an expansion valve, and a submerged finned spiral condenser and a 100-liter water storage tank. The simulation results were used to achieve optimal system design and determine the appropriate strategy for four operating conditions: sunny day, cloudy day, clear night, and cloudy night. The simulation results were used to achieve optimal system design and determine the appropriate strategy for four operating conditions: sunny day, cloudy day, clear night, and cloudy night. The performance of both systems has been investigated experimentally and numerically. The effects of operating conditions (air temperature, water temperature, solar radiation intensity, etc.) have been analyzed and a comparison of performance under different operating conditions between the two systems has been made. The results show that under sunny day conditions, the coefficient of performance (COP) of the (DX-SAHP) system is significantly higher than that of (ASHP). Under cloudy day conditions, the coefficient of performance of both systems is almost the same, and under night conditions, especially under clear night conditions, (DX-SAHP) shows poor performance due to poor performance of convective heat exchange of solar collector-evaporator and radiant heat loss to the night sky. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Thermodynamic Analysis, Heat Pump, Domestic Hot Water, Solar Energy, Coefficient of Performance | ||
| مراجع | ||
|
[1] E. Hervás-Blasco, E. Navarro-Peris, J.M. Corberán, Closing the residential energy loop: Grey-water heat recovery system for domestic hot water production based on heat pumps, Energy and Buildings, 216 (2020) 109962. [2] J. Fernández-Seara, C. Piñeiro, J.A. Dopazo, F. Fernandes, P.X. Sousa, Experimental analysis of a direct expansion solar assisted heat pump with integral storage tank for domestic water heating under zero solar radiation conditions, Energy Conversion and Management, 59 (2012) 1-8. [3] X. Kong, P. Sun, S. Dong, K. Jiang, Y. Li, Experimental performance analysis of a direct-expansion solar-assisted heat pump water heater with R134a in summer, International Journal of Refrigeration, 91 (2018) 12-19. [4] W.M. Duarte, T.F. Paulino, S.G. Tavares, A.A. Maia, L. Machado, Feasibility of solar-geothermal hybrid source heat pump for producing domestic hot water in hot climates, International Journal of Refrigeration, 124 (2021) 184-196. [5] X. Kong, Y. Yang, M. Zhang, Y. Li, J. Li, Experimental investigation on a direct-expansion solar-assisted heat pump water heater using R290 with micro-channel heat transfer technology during the winter period, International Journal of Refrigeration, 113 (2020) 38-48. [6] W.M. Duarte, T.F. Paulino, J.J. Pabon, S. Sawalha, L. Machado, Refrigerants selection for a direct expansion solar assisted heat pump for domestic hot water, Solar Energy, 184 (2019) 527-538. [7] M. Masiukiewicz, M. Tańczuk, S. Anweiler, G. Streckienė, S. Boldyryev, Long-term climate-based sizing and economic assessment of air-water heat pumps for residential heating, Applied thermal engineering, 258 (2025) 124627. [8] J.Y. Lee, T. Yim, Energy and flow demand analysis of domestic hot water in an apartment complex using a smart meter, Energy, 229 (2021) 120678. [9] F. Velasco, M. Haddouche, F. Illán-Gómez, J. García-Cascales, Experimental characterization of the coupling and heating performance of a CO2 water-to-water heat pump and a water storage tank for domestic hot water production system, Energy and Buildings, 265 (2022) 112085. [10] W. Xu, C. Liu, A. Li, J. Li, B. Qiao, Feasibility and performance study on hybrid air source heat pump system for ultra-low energy building in severe cold region of China, Renewable Energy, 146 (2020) 2124-2133. [11] S. Bhadra, A. Mwesigye, Influence of control strategy on the energetic performance of an air source heat pump coupled with a solar air collector for domestic hot water in a cold climate, Renewable Energy, 244 (2025) 122682. [12] A. Anastas, A. Mwesigye, Investigation of a Photovoltaic Thermal-Direct Expansion Solar-Assisted Heat Pump (PVT-DXSAHP) Collector with Different Photovoltaic Characteristics in Cold Climates, American Journal of Undergraduate Research, 22(1) (2025). [13] V. Rezaee, A. Taghizadeh, Evaluating the impact of environmental indicators on thermal comfort for different climates of Iran using the PMV model, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 57(1) (2025) (in persian). [14] A. Moreno-Rodríguez, A. González-Gil, M. Izquierdo, N. Garcia-Hernando, Theoretical model and experimental validation of a direct-expansion solar assisted heat pump for domestic hot water applications, Energy, 45(1) (2012) 704-715. [15] X. Kong, D. Zhang, Y. Li, Q. Yang, Thermal performance analysis of a direct-expansion solar-assisted heat pump water heater, Energy, 36(12) (2011) 6830-6838. [16] Y. Kuang, K. Sumathy, R. Wang, Study on a direct‐expansion solar‐assisted heat pump water heating system, International journal of energy research, 27(5) (2003) 531-548. [17] H. Safarzarzadeh, S. Fathollahi, Simulation Study on the Thermal Performance of a direct-expansion solar-assisted heat pump for water heating in Kermanshah climate, Modares Mechanical Engineering, 15(12) (2016) 232-242. (in persian) [18] X. Sun, Y. Dai, V. Novakovic, J. Wu, R. Wang, Performance comparison of direct expansion solar-assisted heat pump and conventional air source heat pump for domestic hot water, Energy Procedia, 70 (2015) 394-401. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 383 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 197 |
||