تحلیل عددی تاثیر به‌کارگیری مواد تغییر فازدهنده بر بهینه‌سازی بار سرمایشی ساختمان

در این مقاله، تاثیر به‌کارگیری مواد تغییر فازدهنده در بهبود عملکرد سیستم سرمایش سقفی (سقف سرد) و کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی بررسی شده است. با توجه به موقعیت جغرافیایی شهر یزد (اقلیم گرم و خشک)، یک فضای مسکونی نمونه در نرم‌افزار دیزاین بیلدر (مبتنی‌بر انرژی پلاس) مدل‌سازی شده و رفتار حرارتی پنج نوع ماده تغییر فازدهنده با دماهای ذوب مختلف (21 تا 29 درجۀ سانتی‌گراد) در ضخامت‌های گوناگون تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که مادۀ تغییر فازدهنده با دمای ذوب 25 درجۀ سانتی‌گراد و ضخامت 2/74 میلی‌متر (q25m182) بیشترین صرفه‌جویی را در مصرف انرژی دارد. همچنین، در شرایط بدون سیستم سرمایشی و با بهره‌گیری از تهویۀ شبانه، این ماده موجب بهبود محسوس در توزیع دما و کاهش وابستگی به تجهیزات سرمایشی می‌شود. در ادامه، با استفاده از نرم‌افزار انسیس، عملکرد حرارتی یک پنل سقف سرد در حضور مادۀ تغییر فازدهنده و مقایسه با عایق پلی‌یورتان بررسی شده است. یافته‌ها نشان می‌دهد استفاده از مادۀ تغییر فازدهنده با وجود کاهش توان سرمایشی لحظه‌ای پنل، منجر به کاهش قابل ‌توجه در بار سرمایشی کلی، توان مصرفی چیلر و مصرف برق می‌شود. بنابراین، مادۀ تغییر فازدهنده به‌عنوان جایگزینی موثر برای عایق‌های مرسوم در اقلیم‌های گرم قابل پیشنهاد است.

numerical analysis of the impact of phase change materials on the optimization of building cooling load

this study investigates the impact of incorporating phase change materials (pcms) on the performance enhancement of ceiling cooling systems (chilled ceilings) and on the reduction in energy consumption in residential buildings. considering the hot and dry climate of yazd, iran, a representative residential space was modeled using design builder software (based on energy plus), and the thermal behavior of five pcms with different melting temperatures (ranging from 21°c to 29°c) was analyzed at various thicknesses. the results indicated that the pcm with a melting point of 25°c and a thickness of 74.2 mm (q25m182) achieved the highest energy savings. moreover, under free-running conditions with night ventilation, this pcm significantly improved indoor temperature distribution and reduced the dependence on active cooling systems. subsequently, using ansys software, the thermal performance of a chilled ceiling panel integrated with pcm was compared to that of a conventional polyurethane insulation layer. the findings showed despite the fact that the pcm slightly reduced the panel's instantaneous cooling capacity, it led to a considerable reduction in the overall cooling load, chiller power demand, and electricity consumption. therefore, pcms can be recommended as an effective alternative to the conventional insulation materials in hot climate zones.