In this paper, an experiment was carried out to investigate the thermal behavior and performance on a solar space heating & hot water system in an apartment. Measurement was continued for 6 months between January 1st 2004 and June 31th 2004. The results show that there is no problem in control and operation in case of connection this system with conventional space heating and hot water system, and that the thermal performance of this system and indoor thermal environment is good.
This paper presents an operation and planning model of integrated energy systems which consist of small scale cogeneration systems, thermal accumulator, ice storage and electrical energy storage systems. In the proposed planning model, an optimization of total cost which contains investment, operation, thermal shortage and salvage costs has carried out with the maximum principle based on the lifetime of each system component and unit price per capacity. From this model, optimal investment capacity per annum can be determined during the studied periods using the marginal costs according to the operation characteristics of each system component.
An Off grid or remote solar electric systems are an energy supply to our home or to our companies without the utility of Grid at all. Off grid solar systems are very important for those who live in remote locations especially for developing countries where getting the electric grid is extremely expensive, inconvenient or for those who doesn't need to pay a monthly bill with the electric bill in general. The main critical components of any solar power system or renewable energy harvesting systems are the energy storage systems and its charge controller system. Energy storage systems are the essential integral part of a solar energy harvesting system and in general for all renewable energy harvesting systems. To provide an optimal solution of both high power density and high energy density at the same time we have to use hybrid energy storage systems (HESS), that combine two or more energy storage technologies with complementary characteristics. In this present work, design and simulation we use two storage systems supercapacitor for high power density and lithium based battery for high energy density. Here the system incorporates fast-response supercapacitors to provide power to manage solar smoothing and uses a battery for load shifting. On this paper discuss that the total energy throughout of the battery is much reduced and the typical thermal stresses caused by high discharge rate responses are mitigated by integrating supercapacitors with the battery storage system. In addition of the above discussion the off grid solar electric energy harvesting presented in this research paper includes battery and supercapacitor management system, MPPT (maximum power point tracking) system and back/boost convertors. On this present work the entire model of off grid electric energy harvesting system and all other functional blocks of that system is implemented in MATLAB Simulink.
Thermal performance of a SAAHPS (Solar and Ambient-air-assisted Heat Pump System) located in KIER is simulated with TRNSYS 14.2. The SAAHPS is composed of dual evaorators, each of which is used as a solar fluid heat source and an air fluid heat source. Polynomial coefficients data for the SAAHPS is supplied with Frigosoft, a program widely used for heat pump modeling. In general, collector area and storage volume are 2 key parameters in SAAHPS thermal performance. A parametric study is performed in this study to assess sensitivity of collector area and storage volume in SAAHPS. We concluded that firstly collector area and storage volume are the primary variables in SAAHPS thermal performance, secondly COP of SAAHPS is higher than that of conventional heat pumps. Therefore. collector efficiency can be enhanced swith SAAHPS during a heating season.
The tendency to renewables is one of the consequences of changing attitudes towards energy issues. As a result, solar energy, which is the leader among renewable energies based on availability and potential, plays a crucial role in full filing global needs. Significant problems with the solar thermal power plants (STPP) are the operation time, which is limited by daylight and is approximately half of the power plants with fossil fuels, and the capital cost. Exergy analysis survey of STPP hybrid with PCM storage carried out using Engineering Equation Solver (EES) program with genetic algorithm (GA) for three different scenarios, based on eight decision variables, which led us to decrease final product cost (electricity) in optimized scenario up to 30% compare to base case scenario from 28.99 $/kWh to 20.27 $/kWh for the case study. Also, in the optimal third scenario of this plant, the inner carbon dioxide gas cycle produces 1200 kW power with a thermal efficiency of 59% and also 1000 m3/h water with an exergy efficiency of 23.4% and 79.70 kg/h with an overall exergy efficiency of 34% is produced in the tetrageneration plant.
This study describes the experimental study that focuses on the effects that distributor shapes and flow rate variations have an influence on the stratification in a rectangular thermal storage tank. Experiments were carried out under the conditions that the flow rates of working fluid are 20, 10 and $5\ell$/min. The storage tank is initially filled with chilled water of $1^{\circ}C$, and is extracted through the bottom at the same rate as the return warm water from load is entered through the distributor at the top of the tank. The thermo-cline forms at the top of the storage tank as the warm water enters the tank from the load through the distributor and the thermo-cline thickness increases with time. Emphasis is given to the effects of mixing at the inlet that increases the thermo-cline decay Flow rate variation and inlet distributor shapes are the important parameters in deciding the performance of a storage system. Stratification degree increases with decreasing in inlet flow rate under $10\ell$/min. Experiments shows that better thermal stratification can be obtain using the distributor to limit momentum mixing at the inlets and outlets. Also, 12% of improvement in the thermal energy usage has been achieved using the modified distributor discharging same flow rate in each lateral ports.
Heat transfer phenomena in a high-temperature heat storage unit were investigated using molten salts. Carbonate salt, an equimolar mixture of $Li_2CO_3$ and $K_2CO_3$, which melts at $505^{\circ}C$ with a latent heat of 82 cal/g, was selected as the most promising latent heat storage material based on its low cost and excellent thermophysical properties at moderately high temperatures. It was also found that nitrate salts were good candidates of sensible heat storage materials. For the carbonate salt to be utilized commercially, however, several means of enhancing thermal recovery must be explored by promoting heat conduction through the solid salt formed during the heat discharge period. These would be achieved by the additions of aluminum screens and wool, and stainless fins. Finally, experimental results of moving boundary of phase change were well compared with predictied values obtained from the approximate solution.
An investigation has been carried for the thermal characteristics of the seasonal storage installation in Cheju. It features the solar collector area of $340m^2$ and the storage capacity of $600m^3$. Four different types of solar collector systems are compared for their performance of collecting solar energy throughout the year. Of these, two are made of tubular shaped vacuum collectors and the others are flat plate collectors. Results indicate that each system could play an important role in exploiting solar energy depending on the temperature range in its operation. Especially, the vacuum collectors outperformed the others when the inlet temperatures of the collector loop were raised beyond $40m^2$. This became more conspicuous as the return temperatures from the storage tank rose reflecting the seasonal variation. Due to the large heat capacity of the storage tank, temperature changes were rather small compared to those in the collecting loop regardless of seasonal fluctuations.
In a hot water system using solar energy, solar heat is not simply collected by the heat collecting plate, but by heat exchange between the solar collector (flat or vacuum type) and the hot water storage tank. Therefore, the amount of collected solar energy depends on the hot water usage patterns that determine the temperature of the thermal storage tank. Also, if the temperature of the hot water stored in the storage tank exceeds the dangerous temperature during the summer, the heat must be released for safety. If the temperature of the hot water in the storage tank is low, it is necessary to heat by the auxiliary heat source. In this study, three buildings are defined as hotel, swimming pool, and school facilities. And we calculated the released heat energy, auxiliary heat source, and pure storage heat energy based on different hot water usage patterns and installation angle of the solar collectors.
본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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