ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

التحكم بتدفق سائل التكييف و الهواء الراجع لخفض استهلاك أنظمة التكييف المركزية من الطاقة الكهربائية

Controlling the Flow of Conditioning Liquid and Return air to Reduce the Electrical Energy Consumption of HVAC Systems

2088   3   134   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2013
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تعدّ إعادة استخدام الهواء الراجع في أنظمة التكييف المركزية من أهم الإجراءات الموفرة لاستهلاك الطاقة الكهربائية, إلا أن حاجة الأشخاص الموجودين ضمن الحيز المكيف للهواء النقي يفرض تحديد عدد مرات استخدامه. يهدف هذا البحث إلى ربط عمل نظام التكييف (التدفئة) لمنشأة ما بعدد الأشخاص الموجودين ضمنها, و ذلك عن طريق تعديل نسبة مزج الهواء الراجع و الهواء الخارجي بهدف ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية, و رفع درجة حرارة المزيج الهوائي عن طريق التحكم بتدفق الماء الساخن بشكل مستمر, و ليس بطريقة الفتح و الإغلاق المتبعة سابقا, و ذلك بهدف الاستجابة لأي تغيير في عدد الأشخاص, و التخلص من الإقلاعات المتكررة للمعدات. تم إنجاز بحثنا باستخدام أنموذج فيزيائي تم إعداده خصيصاً, مكون من غرفة اختبار و حساسات حرارة و حركة و مضخة و خزان ماء و مبادل حراري و شفرات خلط الهواء. تعمل هذه الأجهزة بقيادة متحكم PIC16F877A . أظهرت النتائج التي حصلنا عليها تجريبيا إمكانية التحكم بكمية الهواء الراجع تبعا لعدد الأشخاص و التحكم بسرعة المضخة بشكل مستمر مع توفير في استهلاكها للطاقة الكهربائية يصل إلى 68% بالمقارنة مع حالة العمل عند السرعة الكاملة.


ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة التحكم في تدفق سائل التكييف والهواء الراجع في أنظمة التكييف المركزية بهدف خفض استهلاك الطاقة الكهربائية. يركز البحث على ربط عمل نظام التكييف بعدد الأشخاص الموجودين في الحيز المكيف، وذلك من خلال تعديل نسبة مزج الهواء الراجع والهواء الخارجي. تم استخدام نموذج فيزيائي يتألف من غرفة اختبار، حساسات حرارة وحركة، مضخة، خزان ماء، مبادل حراري، وشفرات خلط الهواء، ويتم التحكم بهذه الأجهزة بواسطة متحكم PIC16F877A. أظهرت النتائج إمكانية التحكم بكمية الهواء الراجع وسرعة المضخة بشكل مستمر، مما أدى إلى توفير يصل إلى 68% من استهلاك الطاقة الكهربائية مقارنة بحالة العمل عند السرعة الكاملة. يوصي البحث باستخدام هذا الحل في أنظمة التكييف المركزية لتحسين الأداء وتوفير الطاقة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الدراسة خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في أنظمة التكييف المركزية. ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى بعض النقاط التي قد تحتاج إلى تحسين. أولاً، النموذج الفيزيائي المستخدم قد لا يعكس بدقة الظروف الواقعية في المنشآت الكبيرة والمتعددة المناطق، مما يستدعي إجراء تجارب إضافية في بيئات أكثر تعقيدًا. ثانياً، التركيز على التحكم في تدفق الهواء وسرعة المضخة قد يكون غير كافٍ لتحقيق توفير شامل في استهلاك الطاقة، حيث يمكن النظر في تحسينات إضافية مثل استخدام تقنيات العزل الحراري وتحسين كفاءة المبادل الحراري. أخيراً، الدراسة لم تتناول بشكل كافٍ تأثيرات جودة الهواء الداخلي على صحة وراحة الأشخاص، وهو جانب مهم يجب مراعاته عند تعديل نسب مزج الهواء الراجع والهواء الخارجي.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي هو ربط عمل نظام التكييف بعدد الأشخاص الموجودين في الحيز المكيف لتعديل نسبة مزج الهواء الراجع والهواء الخارجي، بهدف ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية.

  2. ما هي الأجهزة المستخدمة في النموذج الفيزيائي للتحكم في نظام التكييف؟

    الأجهزة المستخدمة تشمل غرفة اختبار، حساسات حرارة وحركة، مضخة، خزان ماء، مبادل حراري، وشفرات خلط الهواء، ويتم التحكم بها بواسطة متحكم PIC16F877A.

  3. ما هي نسبة التوفير في استهلاك الطاقة الكهربائية التي حققها النظام المقترح؟

    النظام المقترح حقق توفيرًا يصل إلى 68% في استهلاك الطاقة الكهربائية مقارنة بحالة العمل عند السرعة الكاملة.

  4. ما هي التوصيات التي قدمها البحث لتحسين أنظمة التكييف المركزية؟

    التوصيات تشمل استخدام الحل المقترح في أنظمة التكييف المركزية لتحسين الأداء وتوفير الطاقة، ومتابعة البحث في منشآت متعددة المناطق، وأخذ درجة حرارة الماء الداخل إلى المبادل كمدخل غير ثابت للنظام.


المراجع المستخدمة
RESTREPO, A.; GONZÁLEZ, A.; ORDUZ, S. Cost effective control strategy for small applications and pilot plants: on–off valves with temporized PID controller. Chemical Engineering Journal, 2002, pp.101–107
Riederer, P. From sizing and hydraulic balancing to control using the simbad toolbox. Eighth International IBPSA Conference, 2003, pp.1101-1108
ZAHEER, M.; TUDOROIU, N.; Neuron-PID tracking control of a discharge air temperature system. Science Direct, Canada, 2004, pp.2405-2415
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يعد قطاع المباني من أبرز القطاعات المستهلكة للطاقة، فبالإضافة إلى الإنارة أصبح موضوع التكييف من الضروريات في جميع المباني سواء منها السكنية أو الإدارية والخدماتية الخاصة منها والعامة، وذلك لتوفير ظروف الراحة المناسبة للموظفين والعمال وتحسين الإنتاجية بأقل التكاليف الممكنة. يهدف هذا البحث إلى دراسة التحكم بكميات الهواء الجديد والمطرود في القاعات التدريسية والصالات الكبيرة بشكل عام ذات العدد المتغير للأشخاص المتواجدين فيها، من خلال ضبط كميات الهواء الجديد والمطرود تبعاً لإشغالية المكان من خلال تجهيزات تقيس كمية ثاني أكسيد الكربون في المكان المدروس وبالتالي التحكم بكمية الهواء الجديد والمطرود. تم إجراء دراسة تطبيقية واقتصادية لاستخدام نظم التحكم تلك وتم استخلاص مجموعة من النتائج والاستنتاجات.
شكلت الطاقة الكهربائية عنصراً هاما في تطور البشرية، لكن ترافق استهلاكها مع تهديدات للبيئة بسبب الاعتماد على الوقود الأحفوري كمصدر أساسي لها. و في حين مايزال استخدام الطاقات المتجددة محدوداً و ذو تكلفة تأسيسية عالية، يجري التوجه بشكل واضح إلى الترشيد في استهلاك الطاقة الكهربائية بمراقبتها و التحكم بتجهيزاتها بحيث تحقق المطلوب بأقل استهلاك ممكن. من المعلوم أن الاستهلاك الأكبر للطاقة في الأبنية يجري في قطاع التكييف، و بالتالي فإن أي توفير في الاستهلاك الكهربائي في هذا القطاع سيؤدي إلى التوفير في الاستهلاك الكهربائي الإجمالي للبناء وذلك يتم من خلال منظومة التحكم به. أنظمة التحكم الكهربائي في تطور مستمر و يجب استغلالها و المساهمة في تطويرها لتحقيق وفراً في استهلاك الطاقة الكهربائية. تم في هذا البحث إجراء دراسة التحكم في نظام تكييف ذو حجم هواء متغير مع تصميم متحكم عائم لقيادة مروحة التزويد المركزية بحيث يتم تخفيض استهلاكها مع المحافظة على دورها، و قد تم ذلك من خلال تصميم نموذج فيزيائي مصغر لمروحة نظام التكييف مع الأدوات و البرمجيات المصممة لتبيان وفر الطاقة الكهربائية الذي نحصل عليه باستخدام المتحكم العائم المصمم.
يهدف البحث إلى دراسة و تحليل الزمن الحقيقي في نظام الطاقة الكهربائية المؤلف من تجهيزات التوليد و النقل و التوزيع عن طريق إعادة توزيع الاستطاعة الفعلية للمولدات الكهربائية, بغية تقييد عمليات الإفراط في تحميل خطوط نقل الطاقة الكهربائية في الحالة التي ي كون فيها حمولات المحطة الكهربائية الاحتياطية لا تغطي الأحمال الضرورية و الهامة عند العطل. تشير أغلب القوانين المتعلقة بتصميم نظم الطاقة الكهربائية إلى تناسب طردي للزمن الحقيقي لعمل تجهيزات نظام الطاقة الكهربائي مع الميزات التي تعطيها العلاقات الرياضية الناظمة لتوابع التوزيع الاحتمالية بالإضافة للطرق الإحصائية, و التي تعطي إمكانية كبيرة لدراسة و تحليل زمن التحليل الرياضي الحقيقي عند حساب الحمولات المعتبرة, و هذا ما يستتبع الوصول إلى الحلول المنشودة في الحد من الأضرار الناجمة عن الأعطال التي يمكن أن تحدث في أي وقت من الأوقات.
إن تنامي الطلب على الطاقة قابله ضعف القدرة التوليدية للطاقة الكهربائية بسب ظروف الحرب في سوريا, وبما أن النوافذ تعتبر وسيلة الاتصال البصري بين داخل المبنى و خارجه و مصدر التهوية و الإنارة الطبيعية, و بالتالي ذات تأثير مهم على الأداء الحراري للمبنى مم ا يؤثر على استهلاك الطاقة. من هنا اعتمد البحث على اقتراح بدائل لأنواع زجاج مختلفة و ذلك لاختبار الأداء الحراري لها, و قد اعتمد في اختيار البدائل على التنوع بين قيم نفاذيته للإشعاع الشمسي و نفاذيته للضوء المرئي إضافة لتعداد الطبقات, و قد اعتمد لهذه الغاية أسلوب المحاكاة الحاسوبي و تمت مقارنة النتائج بنموذج قياسي (المفرد الشفاف). لقد أظهرت نتائج المقارنة إن مقدار الوفر في استهلاك الطاقة قد يصل إلى 35% لنسب تزجيج عالية بالنسبة للواجهات المعرضة للشمس مباشرة, و ذلك بتقليل نفاذية الزجاج الإجمالية للإشعاع الشمسي و زيادة نفاذيته للضوء المرئي لزيادة كمية الإضاءة الطبيعية, مضافاً إليه اعتماد نظام التزجيج متعدد الطبقات, و قد أوصت الدراسة بمراعاة اختيار الزجاج المناسب في مرحلة التصميم المبكرة.
تعتبر استراتيجية التحكم بمصاعد المحركات الخطية ذات الممانعة المغناطيسية المتغيرة من الأمور الهامة المؤثرة على أداء المصعد . تحتوي هذه الاستراتيجية على أربع حلقات تحكم هي : حلقة التحكم بالتيار و حلقة التحكم بالقوة و حلقة التحكم بالسرعة و حلقة التحكم بالموضع حيث تم اقتراح وظيفة لتوزيع القوة على طورين متجاورين للتحكم بالقوة و تم التحكم بكل من تسارع و تباطؤ و وقوف المصعد من خلال الاستفادة من أوضاع السرعة ذات الشكل شبه المنحرف و تعتمد حلقتي التحكم بالتيار و السرعة على المتحكم التكاملي التناسبي كما تم بالنهاية نمذجة كافة حلقات التحكم بواسطة برنامج الماتلاب.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا