امكان سنجي فني- اقتصادي و زيست محيطي استفاده از پمپهاي حرارتي زمين گرمايي

Technical-Environmental Economical Feasibility Study of Geothermal Heat Pumps

زمينه و هدف: با توجه به منابع رو به اتمام سوخت هاي فسيلي و انتشارفراوان آلاينده هاي زيست محيطي از اين منابع ، استفاده از انرژي هاي پاك همچون انرژي زمين گرمايي مورد توجه قرار گرفته است. پمپ هاي حرارتي زمين با مصرف برق در كمپرسور، جهت تامين بار حرارتي وتامين آب گرم مصرفي مي‌توانند گرما را از زمين به داخل ساختمان منتقل نمايند. روش بررسي: در اين تحقيق با انجام محاسبات تهويه مطبوع، بار حرارتي مورد نياز براي يك نمونه ساختمان 4 طبقه 12واحدي واقع در شرق تهران با زير بناي هر طبقه 565 متر مربع به طور جداگانه محاسبه شده و باتوجه به ويژگي هاي حرارتي خاك ودماي ميانگين ساليانه منطقه مورد نظر، پمپ حرارتي زمين گرمايي مناسب انتخاب گرديد. سپس با توجه به هزينه اوليه خريد، نصب و راه اندازي سيستم پمپ حرارتي زمين گرمايي و مصرف برق آن، با نرم افزار Proform مقرون به صرفه بودن جايگزيني اين سيستم با سيستم قبلي تامين كننده بار حرارتي ساختمان (بويلر)، بر اساس قيمت اعتبار كربن در بازارهاي جهاني، سناريو سازي شده وموردارزيابي فني- اقتصادي وزيست محيطي قرار گرفته است. يافته ها: باتوجه به نتايج حاصل، درصورت استفاده ازپمپ هاي حرارتي زمين گرمايي، انتشاركل آلاينده هادرطول انجام پروژه (10سال)، به ميزان 3759 تن معادل CO2 كاهش يافته و همچنين 67 هزارگيگاژول درمصرف سوخت گازطبيعي صرفه جويي مي گردد. بحث و نتيجه گيري: باتوجه به مشخصات خاك، شرايط آب وهوايي وشرايط زمين محل استقرارساختمان، مي توان ازسيستمGSHP به جاي بويلراستفاده شود. اين امرموجب كاهش قابل توجه درمصرف انرژي الكتريكي وكوتاه شدن زمان بازگشت سرمايه مي گردد

Considering the scarcity of natural fossil energy and dispersion of pollutant gases from their products, it seems utilizing cheaper and cleaner energy sources such as geothermal energy are vital. One of the applications of geothermal energy is geothermal pumps. The compressor of geothermal pumps utilizes the thermal energy of the earth to provide thermal load and hot water for the buildings by consuming electricity. There are two most common geothermal heat pumps including a system with vertical and horizontal ground heat exchanger. In the present study, in ventilation calculations, the required thermal load of a typical four-story 12- unit residential building located in the East of Tehran was calculated separately based on the actual operational data. Each story has an area of 565 square meters. According to the thermal properties of soil and the annual average temperature of the abovementioned area, the appropriate geothermal heat pump was selected. Subsequently, three scenarios were created through Perform software on the basis of the primary costs of purchase and installment of geothermal heat pump and its electricity consumption. The cost-effectiveness of the studied system with that of the previous one was compared technically, economically and environmentally on the basis of carbon credit costs in the world market. The results of this study indicate that the application of geothermal heat pumps decreases the total emission of pollutants across implementing the project by 3759 tons of CO2 equivalent. Furthermore, 67,000 giga joules of natural gas will be saved at the end of the project.