اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديداستخدام المواد متغيرة الطور PCM لتخفيض احتياجات الطاقة في الأبنية السكنية
Use of PCM materials for the reduction of thermal energy requirements in buildings
3401
7 141
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة البعث ورقة بحثية
تاريخ النشر
2017
مجال البحث
الهندسة الكهربائية والميكانيكية
والبحث باللغة
العربية
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
يعد تخزين الطاقة الحرارية بالطريقة الكامنة إحدى الطرق الاقتصادية لتحقيق ترشيد استيهلاك الطاقة في المباني و تأمين شروط الراحة. تم في هذا البحث دراسة تأثير استخدام ألواح من المواد متغيرة الطور في هيكل شقة سكنية تقع في مدينة حمص باستخدام برنامج النمذجة و المحاكاة PCM Express. حيث تم اختيار ألواح PCM لها درجة حرارة تحول طوري مساوية لدرجة الحرارة التصميمية الداخلية ركبت على الوجه الداخلي للجدران و السقف.
Latent heat storage is an economical way to achieve energy efficiency and improve thermal comfort in buildings. In this research, the effects of using PCM Wallboards in a residential apartment envelop located in Homs was studied by PCM Express software. PCM wallboard with 23°C melting temperature was used and installed on the inner face of the walls and ceiling of the apartment. This investigation shows that the importance of using PCMs in buildings envelope, compared with conventional thermal insulation materials, due to the effectiveness of PCMs materials and storing and releasing of thermal energy, which contributed to reducing of thermal loads and improved the internal thermal comfort.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة استخدام المواد متغيرة الطور (PCM) في الأبنية السكنية لتخفيض احتياجات الطاقة وتحسين شروط الراحة الحرارية. تم استخدام برنامج PCM Express لنمذجة ومحاكاة تأثير ألواح PCM على هيكل شقة سكنية في مدينة حمص. أظهرت النتائج أن استخدام ألواح PCM أدى إلى تخفيض الأحمال الحرارية بنسبة 18.3% للتدفئة و12.9% للتكييف، وتحسين شروط الراحة الحرارية بنسبة 3.1%. كما بينت الدراسة أن ألواح PCM بسماكة 15mm حققت وفراً في الأحمال الحرارية السنوية بنسبة 2.43% مقارنة مع طبقة من العازل الحراري بولي يوريثان بنفس السماكة. وأظهرت دراسة الجدوى الاقتصادية أن فترة استرداد تكاليف ألواح PCM تبلغ حوالي 8.1 سنة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الدراسة خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة الطاقة في الأبنية السكنية باستخدام المواد متغيرة الطور. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، الدراسة تعتمد بشكل كبير على النمذجة والمحاكاة، وقد يكون من المفيد إجراء تجارب عملية للتحقق من النتائج. ثانياً، الدراسة تركز على شقة واحدة في مدينة حمص، لذا قد تكون النتائج غير قابلة للتعميم على مناطق أخرى ذات ظروف مناخية مختلفة. أخيراً، الدراسة لم تتناول بشكل كافٍ تأثير العوامل الاقتصادية الأخرى مثل تكاليف الصيانة والتشغيل على الجدوى الاقتصادية لاستخدام PCM.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الفائدة الرئيسية لاستخدام المواد متغيرة الطور في الأبنية السكنية؟
الفائدة الرئيسية هي تخفيض الأحمال الحرارية وتحسين شروط الراحة الحرارية، مما يؤدي إلى ترشيد استهلاك الطاقة.
-
ما هي نسبة التحسن في شروط الراحة الحرارية عند استخدام ألواح PCM؟
تحسنت شروط الراحة الحرارية بنسبة 3.1% عند استخدام ألواح PCM.
-
كم تبلغ فترة استرداد تكاليف ألواح PCM بحسب الدراسة؟
تبلغ فترة استرداد تكاليف ألواح PCM حوالي 8.1 سنة.
-
ما هي نسبة الوفر السنوي في الأحمال الحرارية عند استخدام ألواح PCM مقارنة بالعازل الحراري بولي يوريثان؟
حققت ألواح PCM وفراً سنوياً في الأحمال الحرارية بنسبة 2.43% أكبر مقارنة مع طبقة من العازل الحراري بولي يوريثان بنفس السماكة.
المراجع المستخدمة
Ahmad M., Bontemps A., Sallée H., Quenard D. (2006a) Thermal testing and numerical simulation of a prototype cell using light wallboards coupling vacuum isolation panels and phase change material. Energy and Buildings 38:673-681
Ahmad M.,Bontemps A., Sallée H., Quenard D. (2006b) Experimental investigation and computer simulation of thermal behavior of wallboards containing a phase change material. Energy and Buildings 38:357-366
ASHRAE STANDARD,2007- Energy Standard for Buildings.IES, Willy, New York,189
قيم البحث
اقرأ أيضاً
تم في هذا البحث إجراء دراسة رياضية تحليلية لألواح المواد متغيرة الطور PCM wallboards
بالاعتماد على محاكاة السلوك الحراري لها حيث تم تحديد المعادلات
الناظمة لعملية انتقال الحرارة ضمن الألواح عند تغير حالتها الطورية و تم تشكيل الموديل
الرياضي اللاز
م و إنشاء نموذج للوح المادة متغيرة الطور و تم استخدام النموذج لمحاكاة
السلوك الحراري لعدة بُنى مختلفة للجدار (لوح مفرد لمادة متغيرة الطور، لوح مادة متغيرة
الطور مع طبقة عازل حراراي، لوح مادة متغيرة الطور مع بلوك اسمنتي).
يتم تخزين الطاقة الحرارية في هيكل البناء بشكل كامن باستخدام مواد ذات درجة حرارة
تحول طوري منخفضة تسمى المواد متغيرة الطور.
تم في هذا البحث إجراء دراسة رياضية تحليلية لألواح المواد متغيرة الطور بالاعتماد
على محاكاة السلوك الحراري لها حيت تم تحديد ا
لمعادلات الناظمة لعملية انتقال الحرارة
ضمن الألواح عند تغير حالتها الطورية و تم تشكيل الموديل الرياضي اللازم، كما تم إنشاء
النموذج اللابعدي الخاص للألواح عند استخدامها كطبقة فعالة في هيكل البناء.
يهدف هذا البحث إلى إجراء دراسة تجريبية لتأثير استخدام المادة متغيرة الطور (PCM) في المقطرات الصندوقية الشمسية من أجل تحسين إنتاجيتها.
أظهرت نتائج البحث التجريبية المنجزة أن استخدام المادة متغيرة الطور (الشمع البارافيني) في المقطر الصندوقي الشمسي أدى
إلى تحسين في إنتاجيته اليومية، حيث تبين أنها تزداد مع زيادة كمية المادة متغيرة الطور المستخدمة، حيث بلغت أعلى قيمة لنسبة الزيادة في الإنتاجية اليومية 26.3[%] عند استخدام 3.5[kg] من المادة متغيرة الطور الموضوعة ضمن عبوات بلاستيكية، و القيمة 34.74[%] عند استخدام 4.5[kg] من المادة متغيرة الطور (PCM) الموضوعة ضمن عبوات معدنية.
كما أظهرت نتائج البحث التجريبية ازدياد فترة عمل المقطر الصندوقي الشمسي المزود بالمادة متغيرة الطور مقارنة بالمقطر من دون مادة متغيرة الطور. و هذا ناتج عن الطاقة الحرارية الكامنة المخزنة في المادة متغيرة الطور و التي تقدمها للماء عند انخفاض شدة الإشعاع الشمسي مما يؤدي إلى تبخر الماء و استمرار المقطر بالعمل لفترة زمنية أطول.
المواد متغيرة الطور (PCM) عبارة عن مواد تمتص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية عند تغير الطور صلب/سائل و تقوم بتحريرها عند التصلب. لذلك إحدى استخدامات المواد متغيرة الطور هي تخزين الطاقة الحرارية، حيث يمكن للمواد متغيرة الطور المدمجة مع مواد البناء أن تز
يد من العطالة الحرارية للأبنية و أن تخفض الطاقة اللازمة للتدفئة و التكييف. يعتبر هذا مناسباً بشكل خاص للأبنية التجارية التي تكون عادة ذات هيكل خفيف. لكن الإيصالية الحرارية الضعيفة للمواد متغيرة الطور تُعتبر من أهم الخواص التي تحدّ من استخدامها. الهدف من هذه الدراسة هو اقتراح اختيار مواد ذات إيصالية كافية لأن تسمح بتحقيق التكييف خلال فصل الصيف لتحدّ بل لتلغي استخدام الطاقة (الكهربائية أو الوقود) باستخدام جدران حاوية على مواد متغيرة الطور. تتكون الدراسة من جزأين:
ـ الجزء الأول يستعرض مشاكل الدراسة، و يبيّن المجال الذي يمكن ضمنه استخدام المواد متغيرة الطور كنظام تكييف سلبي.
ـ الجزء الثاني وضع معايير الاختيار التي ستسمح مبدئيّاً باختيار مواد معينة.
يُعد من الهام؛ عند ارتفاع درجة حرارة السطح الخارجي للجدار؛ تقدير سماكته التي لا تسمح لدرجة حرارة سطحه الداخلي من تجاوز قيمة حدية. سنقوم في هذا البحث؛ من خلال دراسة تحليلية؛ بدراسة الحالة التي ترتفع فيها درجة حرارة السطح الخارجي بشكل خطي مع الزمن، و ت
حديد الفترة الزمنية اللازمة حتى تبلغ درجة الحرارة قيمة معينة عند سماكة محددة من الجدار. سندرس حالتين للجدار، حيث يكون في الحالة الأولى مكوّناً من مادة متجانسة (مثلاً بيتون)، أمّا في الحالة الثانيّة فيكون مكوّناً من البيتون و من مادة متغيّرة الطور التي سيتمّ اختيار درجة حرارة تغيّر طورها تبعاً لدرجة الحرارة المرغوبة.
تبيّن النتائج التي تمّ الحصول عليها أنّه يوجد فرق زمني مهم بين الحالتين من أجل بلوغ درجة الحرارة المطلوبة.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
