Radiant panels are known to be energy efficient sensible heating and cooling systems and a suitable fit for low-exergy buildings. This paper points out the little known fact that this may not necessarily be true unless their low-exergy demand is matched with low-exergy waste and alternative energy resources. In order to further investigate and metricate this condition and shed more light on this issue for different types of energy resources and energy conversion systems coupled to radiant panels, a new engineering metric was developed. Using this metric, which is based on the Rational Exergy Management Model, true potential and benefits of radiant panels coupled to ground-source heat pumps were analyzed. Results provide a new perspective in identifying the actual benefits of heat pump technology in curbing CO2 emissions and also refer to IEA Annex 49 findings for low-exergy buildings. Case studies regarding different scenarios are compared with a base case, which comprises a radiant panel system connected to a natural gas-fired condensing boiler in heating and a grid power-driven chiller in cooling. Results show that there is a substantial CO2 emission reduction potential if radiant panels are optimally operated with ground-source heat pumps driven by renewable energy sources, or optimally matched with combined heat and power systems, preferably running on alternative fuels

چکیده

پنل های تابشی به عنوان سیستم های گرمایش و سرمایش حساس به بازده انرژی شناخته شده اند و مورد مناسبی برای ساختمان های کم اکسرژی هستند. این مقاله حقیقت کوچک معینی را نشان می دهد که این امر ممکن است لزوماً صحیح نباشد، مگر این که تقاضای اکسرژی کم با منابع انرژی جایگزین و زائد کم اکسرژی مطابقت داشته باشند. به منظور پژوهش بیشتر و متری سازی این شرایط و روشن ساختن بیشتر این مسئله، برای انواع مختلف منابع انرژی و سیستم های تبدیل انرژی که به پنل های تابشی جفت شده اند، یک متریک مهندسی جدید توسعه داده شد. با استفاده از این متریک، که بر اساس مدل مدیریت اکسرژی معقول بود، توان واقعی و مزایای پنل های تابشی جفت شده به پمپ های گرمایی منبع زمین تحلیل شدند. نتایج چشم انداز جدیدی را در تعیین مزایای حقیقی فن آوری پمپ گرمایی در جلوگیری از تابش های دی اکسید کربن ارائه می کنند و هم چنین به یافته های پیوست 49 برای ساختمان های کم اکسرژی ارجاع داده می شوند. مطالعه موردی بر طرح های مختلف در مقایسه با یک مورد پایه انجام می شود، که یک سیستم پنل تابشی متصل به دیگ بخار چگالنده اشتعال گاز طبیعی را در گرمایش و یک خنک کننده عمل کننده با توان شبکه ای را در سرمایش در بر دارد. نتایج نشان می دهد که یک توان کاهش تابش دی اکسید کربن ذاتی وجود دارد، اگر پنل های تابشی به صورت بهینه با پمپ های گرمایی منبع زمین که توسط منابع انرژی تجدید پذیر به کار می افتند، عمل کنند یا به صورت بهینه با سیستم های توان و گرمای مرکب، به ویژه آنهایی که با سوخت های جایگزین کار می کنند مطابق باشند.

1-مقدمه

سیستم های گرمایش و سرمایش پنل تابشی، در دماهای متوسط عمل می کنند و نیاز کمی به اکسرژی دارند. بنابراین، آنها می توانند به صورت مستقیم به منابع انرژی زائد یا تجدیدپذیر جفت شوند [1]. با این حال، مزایای کلی آنها بستگی به این دارد که تا چه حد نیاز کم آنها به اکسرژی با منابع کم اکسرژی در تعادل است [2]. برای مثال، اگر سوخت فسیلی، منبع انرژی اولیه باشد، بازده اکسرژی یک سیستم گرمایش پنل تابشی در یک ساختمان کم اکسرژی می تواند برحسب  معقولیت اکسرژی، حتی کمتر هم باشد، زمانی که با سیستم های هیدرونیک یا HVAC هوای فشرده مقایسه می شود. به منظور کاهش این عیب، یک سیستم پنل تابشی، نیاز دارد که به منابع کم اکسرژی مانند منابع تجدید پذیر کم شدت ، یا منابع گرما یا سرمای زائد جفت شود. به خصوص وقتی هدف اولیه، کاهش انتشار دی اکسید کربن ، به ویژه در ساختمان هایی با انرژی خالص صفر است، معمولاً منابع انرژی بادی و خورشیدی ، مقدم هستند...