مقایسه فنی و زیست محیطی سیستم ذخیره سازی سرمایش و گرمایش 24 ساعته و سالیانه در ساختمان‌های غیرمسکونی با استفاده از لوله‌های زیرزمینی

زمینه و هدف: با توجه به افزایش تقاضا برای ساخت ساختمان‌های با کارایی انرژی بالا، راه‌حل‌های فنی موردنیاز است تا با حداقل نمودن        مصرف انرژی، از آن ها استفاده نمود. یکی از این  راه‌حل ها، عبارت است از ذخیره‌سازی انرژی در منابع زیرزمینی که بر اساس استفاده کوتاه مدت یا بلند مدت درنظر گرفته می‌شود. روش بررسی: در تحقیق حاضر یک بیمارستان در شهر تهران به نمایندگی از ساختمانی با نیاز انرژی حرارتی بالا موردمطالعه قرار گرفت و محاسبات حرارتی و سیالاتی برای ذخیره سرما و گرما توسط لوله‌های زیرزمینی در آن، توسط نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی گردید و بارهای حرارتی و برودتی ساختمان توسط نرم‌افزارhap4.5  محاسبه و در نرم‌افزار متلب وارد شد و اندازه و نحوه پاسخ سیستم های 24 ساعته و فصلی و نیز کاهش انتشار دی اکسید کربن مقایسه گردید. یافته‌ها: سیستم ذخیره ساز حرارتی، تقاضا از گرما و سرما را برای ساختمان کاهش نمی دهد، اما با استفاده از یک ذخیره‌سازی زیرزمینی می‌توان مقدار انرژی خریداری‌شده و آسیب‌های زیست‌محیطی آن را کاهش داد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج حاصل نشان داد، با به‌کارگیری سیستم ذخیره‌سازی 24 ساعته در طی سال، که دارای 15 خط لوله فولادی به قطر نامی  3 اینچ و به طول 600 متر که در عمق 3 متری سطح زمین قرار می‌گیرد، 67% از نیاز گرمایشی و 34% از نیاز سرمایشی را تامین و از انتشار 127 تن دی‌اکسید کربن در سال جلوگیری می‌شود. در حالی که سیستم ذخیره سازی فصلی دارای 45 خط لوله با مشخصات یکسان در عمق 5 متری سطح زمین می باشد و %98 از نیاز گرمایشی و %39.5 از نیاز سرمایشی را تامین و از انتشار 169.2 تن دی‌اکسید کربن جلوگیری می‌کند.

Technical and environmental evaluation of 24hour heating and cooling storage system for1 year in nonresidential buildings using underground pipes

Background and Objective: Considering the demands on constructing high energy performance buildings, technical solution is needed to be used for decreasing and improving the energy consumption. One of this solutions is underground energy storage that is considered based on shortterm or longterm usage. Method: In this study, a hospital in Tehran city, as a high energy performance building, was investigated. Fluid and heat transfer calculation for heat and cold storage in the building was simulated using MATLAB software for underground pipes. Also heating and cooling loads of the building was calculated by HAP4.5 software and the results were imported to MATLAB software. Then the volume and quality of the 24hour and seasonal systems and reduction of carbon dioxide emissions were compared. Findings: Heating storage system does not reduce the heating and cooling demand of the building, but application of an underground storage can decrease the amount of bought energy and the subsequent environmental damage. Discussion and Conclusion: The results showed that application of a 24hour storage system with 15 lines of steel pipes with the length of 600 m and nominal diameter of 3 inches placed in a ground depth of 3 m, yields 67% heating load and 34% cooling load and reduce CO2 emissions by 127 tons per year.  However, application of a 1year storage system with 45 lines of steel pipes with the same specification placed in a ground depth of 5 m, yields 98% heating load and 39.5% cooling load and reduces CO2 emissions by 169.2 tons per year.