مدلسازي و تحليل هزينه دوره عمر سيستم‌هاي تهويه‌مطبوع ثانويه

Modeling and life-cycle cost analysis for secondary HVAC systems

سيستم‌هاي تهويه مطبوع و تجهيزات مربوطه آن سهم نسبتا بزرگي از كل مصرف انرژي ساختمان را مصرف مي‌كند، كه بخش قابل‌توجهي از آن به عمليات فن مربوط مي‌شود. عمليات دمپر نصب شده، مي‌تواند موجب مصرف انرژي پايين در فن‌هاي عرضه و/يا برگشت شود، اگر دمپرها به صورت مناسب و بهينه كار كنند. در اين مطالعه عبارت‌هاي رياضياتي اجزاي سيستم‌هاي تهويه مطبوع ارائه مي‌شود تا سيستم‌هاي تهويه مطبوع ثانويه را براساس پديده هاي فيزيكي حاكم بر آنها مدل كند. يك تحليل هزينه دوره عمر با استفاده از مدلسازي تفضيلي سيستم و هزينه‌هاي اوليه و عملياتي به كار مي‌رود تا امكان‌پذيري‌هاي اقتصادي سيستم‌هاي تهويه مطبوع حجم هواي ثابت (CAV) و حجم هواي متغير (VAV) ارزيابي شود. عوامل مختلفي مانند محل ساختمان، مشخصات سيستم، مقاومت كانال و دمپرها، دماي هواي عرضه، كنترل دمپر و حداقل احتياجات هواي تازه نيز در طول تحليل در نظر گرفته مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهد كه كنترل دمپرها، اثر قابل توجهي روي عملكرد فن و مصرف انرژي آن دارد. استراتژي VAV اگر به طور مناسب اعمال شود مي‌تواند صرفه‌جويي انرژي فن حدود 13% را فراهم كند. تشخيص داده شد كه دوره بازگشت سرمايه سيستم VAV مناسب است بويژه با در نظر گرفتن سيستم سرمايش و گرمايش در كنار هم مناسب است.

HVAC systems and associated equipment consume a relatively large fraction of total building energy consumption, a significant portion of which is attributed to fan operation. The operation of dampers when installed can cause low energy consumption in supply and/or return fans if they are functioning in proper and optimal manner. In this study, mathematical experessions of individual components of HVAC systems are presented to model secondary HVAC systems based on the knowledge of the underlying physical phenomenon. A life-cycle cost analysis using detailed system modeling and initial and operating costs is applied to evaluate the economic feasibilities of constant air volume (CAV) and variable air volume (VAV) air conditioning systems. Several factors such as the building locations, system characteristics, resistance in the duct and dampers, supply air temperature, damper control, and minimum ventilation requirements are also considered during the evaluations. The results show that the way of the dampers been controlled has a significant effect on fan performance and its energy use. The VAV strategy if properly implemented can provide fan energy saving about 13%. It is found that payback period of VAV is suitable particularly by considering cooling and heating system altogether.