تحلیل عملکرد سیستم گرمایش ساختمان توسط پمپ ‌حرارتی منبع زیر‌زمینی و گردآورنده فتوولتائیک حرارتی

در پژوهش حاضر به تحلیل عملکرد سیستم گرمایش ساختمان مجهز به پمپ حرارتی منبع زیرزمینی و گردآورنده فتوولتائیک حرارتی پرداخته شده است. اجزاء سیستم مورد مطالعه شامل منبع کروی زیرزمینی، گردآورنده فتوولتائیک حرارتی و پمپ  حرارتی می‌باشد. بررسی عملکرد سیستم ترکیبی از دو منظر انرژی و اکسرژی صورت گرفته است. توسط توسعه موزانه انرژی برای اجزاء مختلف سیستم روابطی تحلیلی برای محاسبه دمای آب منبع کمکی، دمای سلول خورشیدی، دمای صفحه جاذب و نرخ حرارت جذب شده گردآورنده فتوولتائیک حرارتی به دست آمده است. توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتائیک توسط مدل الکتریکی چهار پارامتری جریانولتاژ محاسبه شده است. با نوشتن موازنه اکسرژی برای اجزاء مختلف سیستم برگشت ناپذیری آنها مشخص شده است. نتایج شبیه‌سازی تحقیق حاضر در توافق خوبی با داده‌های آزمایشگاهی تحقیقات پیشین می‌باشد. بررسی نتایج نشان می‌دهد که برای تعداد گردآورنده 65 عدد و دبی جرمی 25 / 0 کیلوگرم بر ثانیه راندمان انرژی و اکسرژی حداکثر می‌باشد. کاهش حجم منبع کاهش دمای آب منبع کمکی را به دنبال دارد. افزایش 30 درصدی تعداد گردآورنده‌های فتوولتائیک حرارتی افزایش 25 درصدی دمای آب را سبب می‌شود. بیشترین و کمترین دمای آب منبع کمکی به ترتیب در زمینی از جنس سنگ ریزه زبر و گرانیت مشاهده شد.

Performance Analysis of a Building Heating System using Underground Source Heat Pump and Photovoltaic Thermal Collector

This study investigates the performance evaluation of a building heating system equipped to underground storage tank heat pump and photovoltaic thermal collector. The system consists of an underground spherical tank, a photovoltaic thermal collector and a heat pump. The performance evaluation of the combined system is carried out from the energy and exergy perspective. Developing energy balance for various components of the system, the analytical relations for water temperature    of the auxiliary tank, solar cell temperature, absorber plate temperature and the useful heat gain of photovoltaic thermal collector are obtained. The output electrical power of photovoltaic module is calculated by the fourparameter currentvoltage model. By writing the exergy balance for the various components of the system, their irreversibility is specified. The validation of the simulation results is carried. The obtained results indicate that the energy and exergy efficiency is maximum for the collector number of 65 and mass flow rate of 0.25 kg/s. The decrease in storage tank volume causes a decrease in water temperature. The increase of 30% in the collector number causes an increase of 25% in water temperature. The highest and lowest water temperature of the tank is observed on the ground of coarse graveled and granite, respectively.