طراحی و بررسی عملکرد آبگرمکن خورشیدی خانگی با مخزن حاوی مواد تغییرفاز دهنده کپسولی

در پژوهش حاضر یک واحد آبگرمکن خورشیدی فعال به منظور تامین آب گرم یک خانواده ۵نفره در شهر تهران شبیه سازی و طراحی شده است. هم چنین، تاثیر افزودن مواد تغییرفاز دهنده کپسولی به مخزن ذخیره آب گرم، بر بازده آبگرمکن مورد بررسی قرار گرفته است. مدل مخزن ذخیره آب گرم یک بعدی و دارای لایه بندی حرارتی می باشد، همچنین به منظور مدل سازی مخزن حاوی مواد تغییرفاز دهنده مدل رسانش تقارن مرکزی به کار رفته است. برای شبیه سازی از روش عددی حجم محدود و زبان برنامه نویسی فرترن استفاده شده و نتایج حاصل از حل با نتایج تجربی موجود در مراجع مقایسه شده است. سپس تاثیر پارامترهای هندسی و عملکردی بر رفتار آبگرمکن در یک بازه یکساله بررسی شده و معیار طراحی در بررسی پارامترها، افزایش سهم پوشش خورشیدی در نظر گرفته شده است. پارامترهایی که مورد بررسی قرار گرفته اند شامل سطح کلکتور، حجم و ارتفاع مخزن ذخیره وعوامل مرتبط با ماده تغییرفاز دهنده شامل خواص حرارتی، دمای ذوب و حجم ماده مورد نیاز می باشند. نتایج به دست آمده از شبیه سازی حاکی از آن است که، انتخاب مقدار ماده تغییرفاز دهنده، کاملا به خواص حرارتی ماده و شرایط عملکردی سیستم بستگی دارد، همچنین بهترین دمای ذوب برای این مواد دمایی است که به دمای آب گرم مصرفی نزدیک تر باشد. در حالت های مورد بررسی در این پژوهش، افزودن ماده تغییرفاز دهنده، موجب کاهش انرژی کمکی سالانه مورد نیاز آبگرمکن به میزان ۹ تا ۱۴ درصد شده است.