ارزیابی دینامیکی تاثیرعمق حفره نمای دوپوسته با صفحه های هیبریدی برانرژی فصلی

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک - دانشگاه پیام نور-تهران - ایران
2 گروه مهندسی مکانیک -دانشگاه پیام نور - تهران - ایران
چکیده
در این پژوهش، تحلیل عددی جامعی به‌منظور بررسی تأثیر عمق حفره هوایی در نمای دوپوسته مجهز به صفحات خورشیدی هیبریدی بر بهینگی انرژی فصلی در ساختمان‌های اداری واقع در اقلیم تهران انجام گرفته است. هدف اصلی مطالعه، تعیین عمق بهینه حفره برای دستیابی به کمینه مصرف انرژی و بیشینه بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در طول سال بوده است. برای این منظور، مدل دینامیکی سیستم با استفاده از نرم‌افزارهای TRNSYS و MATLAB توسعه داده شد و داده‌های اقلیمی واقعی شهر تهران به‌عنوان شرایط مرزی ورودی مورد استفاده قرار گرفت.در چارچوب یک تحلیل پارامتریک، ۲۲ پیکربندی مختلف با اعماق حفره بین ۵ تا ۱۰۰ سانتی‌متر مورد ارزیابی قرار گرفتند. شاخص‌های کلیدی عملکرد شامل بار گرمایشی و سرمایشی، تراز انرژی الکتریکی (تولید و مصرف خالص)، و میزان کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن برای هر پیکربندی محاسبه شد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که تغییر عمق حفره تأثیر معناداری بر رفتار ترمودینامیکی سیستم، از جمله الگوی جریان هوا، نرخ انتقال حرارت و بازده کلی سامانه خورشیدی دارد.بر اساس نتایج، عمق بهینه حفره برای شرایط اقلیمی تهران در فصول گرم برابر با ۲۰ سانتی‌متر و در فصول سرد ۳۰ سانتی‌متر تعیین گردید. همچنین، افزایش عمق تا حدود ۸۰ سانتی‌متر موجب بیشینه شدن تولید برق و کاهش مصرف انرژی اولیه تا حدود ۹۵ درصد نسبت به حالت مرجع شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Dynamic evaluation of the effect of cavity depth in a double-skin façade with hybrid panels on seasonal energy performance

نویسندگان English

Iman Shemshadi 1
Iman Pishkar Dehkordi 2
1 Faculty of Mechanic - Payam noor university - Tehran - Iran
2 Department of Mechanical Engineering - Payam Noor University - Tehran - Iran
چکیده English

This study presents a comprehensive numerical analysis to investigate the impact of the air cavity depth in a Double-Skin Façade (DSF) integrated with Hybrid Photovoltaic/Thermal (PV/T) panels on the seasonal energy optimization of office buildings in Tehran's climate. The primary objective was to determine the optimal cavity depth to achieve minimal energy consumption and maximal utilization of solar energy throughout the year. For this purpose, a dynamic model of the system was developed using TRNSYS and MATLAB software, with real-world climatic data from Tehran employed as input boundary conditions. Within a parametric analysis framework, 22 different configurations with cavity depths ranging from 5 to 100 cm were evaluated. Key performance indicators, including heating and cooling loads, electrical energy balance (net production and consumption), and the reduction rate of carbon dioxide emissions, were calculated for each configuration. The simulation results demonstrated that varying the cavity depth has a significant impact on the system's thermodynamic behavior, including airflow patterns, heat transfer rates, and the overall efficiency of the solar system. Based on the results, the optimal cavity depth for Tehran's climatic conditions was determined to be 20 cm for warm seasons and 30 cm for cold seasons. Furthermore, increasing the depth to approximately 80 cm maximized electricity generation and reduced primary energy consumption by about 95% compared to the base case.

کلیدواژه‌ها English

Numerical simulation
double-skin facade
hybrid solar panels
air cavity depth
energy optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 دی 1404

  • تاریخ دریافت 08 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 07 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 17 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 17 دی 1404
  • تاریخ انتشار 17 دی 1404