MODELING, SIMULATION, AND ENERGY PERFORMANCE OF VFD AND ON/OFF HVAC SYSTEMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Waleed_M._A._Hamanah_Thesis.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

تتميز المملكة العربية السعودية (SA) بطيعة الدول الاستوائية مثل إرتفاع درجة الحرارة والرطوبة والرياح الدافئة والعواصف الترابية. ولذالك أنظمة تكييف الهواء تلعب دورا بارزا، حيث تشكل الغالبية العظمى من استهلاك الطاقة في المملكة. من أجل تحقيق ترشيد استهلاك الطاقة لأحمال مختلفة من تكييف الهواء فمن الضروري جدا تقييم وتقدير النموذج الحراري للمبنى. إطروحة هذه الرسالة تعرض وتناقش تصميم وتحليل وتقييم نموذج منزل الحراري وربطه مع نوذج للنظام التدفئة والتبريد للمنازل بإستخدام التقنية ON/OFF وتقنية VFD (والتي تعني التحكم بالطاقة المستهلكة عن طريق تغير تردد تيار الظاغط). النموذج الحراري من الدرجة الثانية المحسنة لبيت سكني في منطقة الظهران ،المملكة العربية السعودية ، يكون يبنى بإستخدام برنامج الماتلاب SIMULINK/MATLAB. حيث يتم محاكاة النموذج الحراري المطور للمنزل بإستخدام المكونات المادية (Simscape Physical Components). يخضع النموذج الحراري لمحاكة المنزل لمصدر تبريد متناوب (ON/OFF) ومصدر تبريد متغير (VFD) كلاً على حدى. تم إنشاء وحدتي تكيف بإستخدام التقنية ON/OFF وتقنية VFDفي اثنين من المنازل المتماثلة في الحرم الجامعي لأداء الطاقة واستخدامها في وقت لاحق للتحقق من صحة نموذج متطور. نظام مراقبة وحفظ للبيانات الكهربائية والبيئية يبنى بإستخدام برنامج LabVIEW (والذي يعني اختصارا بطاولة العمل لمختبر الأجهزة الهندسية الافتراضية) في كلا المنزلين. وقد تبين أن نظام التكيف بالتردد المتغير (VFD)يمتلك مزايا في حفظ الطاقة مقارنة بنظام التكيف التقليدي المتناوب (ON/OFF). فالنتائج التي تم الحصول عليها ببرنامجLabVIEW تظهر مصداقيتها بالمقارنة مع نتائج التحليل المعتمدة على المحاكاة SIMULINK/MATLAB حيث تظهر درجة جيدة من الدقة. حيث أن كمية الطاقة المحفوظة تتراوح مابين 20% الى 50% معتمده على الظروف البيئية المحيطة مثل درجة حرارة المحيط والنشاطات الحرارية داخل المنزل و درجة الحرارة المطلوبة بداخل المنزل.

English Abstract

Saudi Arabia (SA) is characterized by high climate states such as temperature, humidity, warm wind, and dust storm. Air-Conditioning systems play a prominent role and hence constitute the majority of power consumption of the kingdom. In order to achieve efficient energy consumption for a constantly varying air conditioning load it is very necessary to asses and evaluate the thermal model of a building. The thesis investigated the thermal house model and its interaction with both ON/OFF and VFD technologies for home air conditioning. The second order heat model is introduced in this work for residential load in Dhahran area using MATLAB/SIMULINK tools. The newly developed model is simulated using Simscape Physical Components. The simulated model is subjected to ON/OFF cooling source and controlled cooling source (VFD source). The two technologies were installed at two similar campus residence for energy performance and subsequently used for the developed model validation. LabVIEW based data acquisition system was installed along with the complete electrical and thermal setup. The model validation results have shown very good compatibility with the experimental results. Energy performance comparative study has indicated about 20% to 50% gain in energy in favour of VFD technology

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Ahmed, Chokri
Committee Members:	Kassas, MAHMOUD and Ibrahim, ElAmin
Depositing User:	HAMANAH WA MOHAMMED ABDO (g201105910)
Date Deposited:	15 Jun 2016 12:03
Last Modified:	01 Nov 2019 16:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140041