KFUPM ePrints

Modeling, Analysis and Optimization of the Thermal Performance of Air Conditioners

Syed, Hussain (2009) Modeling, Analysis and Optimization of the Thermal Performance of Air Conditioners. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Registered users only until 01 December 2009.

1638Kb

Arabic Abstract

كمية كبيرة من تكاليف التشغيل في مبنى تتحدد من خلال احتياجات الطاقة في نظام تكييف الهواء. إلى جانب الطلب على وحدات أكثر كفاءة للطاقة المرجوة من جانب كل من المنتجين والمستهلكين، وينتج عن ذلك ضرورة ماسة لوحدات تكييف الهواء بحيث تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المحطات القائمة. من أجل تحقيق الميزات المذكورة أعلاه، يجب أن تصميم أداة لمحاكاة السلوك الحراري من مكيفات الهواء. والهدف الرئيسي من هذا العمل هو تطوير نموذج رياضي لتكييف الهواء وترميزه وتحويله إلى شيفرة لاستخدامه في برنامج كمبيوتر لحل المعادلات الهندسية . في حال تحويل النموذج الرياضي إلى شيفرة سيتم تقييم الأداء الحراري لثلاث وحدات تكيف مختلفة. هذه الوحدات يتم تصميمها لتكون الأمثل والأعلى في نسبه الكفاءة من خلال التغير في عوامل التصميم من خلال اقتراح تعديلات أو تحسين هذه الوحدات .هذه التعديلات تزيد من تكلفه وحدات التكيف وحدات التكيف تبين زيادة قدرها 41.79 ، 32.52 ، و 28.24 ٪ في نسبه كفاءة الطاقة متوافقة مع 38.14 ، 35.95 ، 39.94 ٪ زيادة في تكلفة وحدات التكييف الأول والثاني ، والثالث على التوالي. في وقت لاحق تم دراسة الجدوى الاقتصادية لهذه التعديلات وفقا للشروط المقاسة مثل تكاليف التشغيل وحفظ الطاقة بتقييم الدفع الخلفي للفترة . الدفع الخلفي للفترة لوحدات التكيف الأولى والثانية والثالثة بالزيادة القصوى لنسبة كفاءة الطاقة وقد تم تقيمها لتكون 0.91, 0.86, 1.26سنويا على التوالي على سعر كهربائي 0.2 ريال لكل كيلو واط /ساعة. أخير تم تقيم الأثر للتعديلات المقترحة على التصميم على الاقتصاد الوطني والبيئة .النتائج تشير الى توفير طاقه كلي وطني سنوي بمقدار 25,405.91 جيجا واط /ساعة، توفير سنوي وطني كلي للغاز الطبيعي الميثان بمقدار5,742.17 مليون متر مكعب، في البنزين والنفط الخام مساوية ل40.64 و 38.28 مليون برميل والتي تساوي 2,679.61 مليون دولار أمريكي.

English Abstract

A large amount of the operating costs in a building is determined by the energy requirements of its air conditioning system. Coupled with the demand for more energy efficient units desired by both manufacturers and consumers, results in a dire necessity to have air conditioning units that are more energy efficient than the existing ones. In order to achieve the above mentioned features, a tool must be designed to simulate the thermal behavior of the air conditioners. The main objective of this work is to develop a mathematical model for air conditioning unit and coding it into Engineering Equation Solver (EES), a computer program. Once the mathematical model is coded, the thermal performance of three different air conditioning units is evaluated. These air conditioning units are then optimized for maximum Energy Efficiency Ratio (EER) by varying the design parameters by proposing modifications or enhancements in the existing unit. These modifications in the design increase the cost of the air conditioning unit. The AC units indicate an increase of 41.79, 32.52, and 28.24% in the EER corresponding to 38.14, 35.95, and 39.94% increase in the retail cost of AC units I, II, and II respectively. Later, the economics of these modifications is studied based on the measured terms such as the energy savings and the operating cost by evaluating the pay-back-period (PBP). The PBP for the AC units I, II, and III with maximum increase in the EER was evaluated to be 0.91, 0.86, and 1.26 years respectively at an electricity price of 0.2 SAR/kWh. Lastly, the effect of the proposed design modifications on the national economy and environment is evaluated. The results indicate an annual total national energy savings of 25,405.91 GWh, annual total national savings in natural gas (Methane) equivalent to be 5,742.17 million cu. mt, in gasoline and crude oil equivalents to be 40.64 and 38.28 million barrels, in US$ 2,679.61 million.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:20 October 2009
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Syed, Hussain
Email:syedhussain@kfupm.edu.sa
Committee Advisor:Mokheimer, Esmail M. A.
Committee Members:Al-Sulaiman, Faleh A. and Al-Qutub, Amro
ID Code:136173
Deposited By:Syed Hussain
Deposited On:08 Nov 2009 11:11
Last Modified:30 Apr 2011 17:03

Repository Staff Only: item control page