Exploring the performance, simulation, design, and construction of a closed solar swimming pool in Kirkuk City

• Autorzy: Abed Fayadh M. , Ali Hussein Hayder Mohammed , Bayraktar Nursan

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2023.13

Warianty tytułu

PL

Badanie wydajności, symulacja, projektowanie i budowa zamkniętego basenu słonecznego w mieście Kirkuk

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Indoor swimming pools are sports or entertainment facilities that require substantial energy to heat the pool water and maintain a comfortable atmosphere in compliance with international standards. However, traditional methods of heating swimming pools using fuels or electricity often result in high operational costs and environmental pollution. To address these challenges, solar water heating has emerged as the most significant and environmentally friendly technology. Consequently, the construction of solar-powered swimming pools has become a prominent issue, drawing considerable attention from governments worldwide. Solar energy is currently being utilized in various applications, with water heating in residential settings being one of the most popular ones. Iraq, known for its high solar energy potential, stands to benefit greatly from adopting and designing solar swimming pools. The proposed design incorporates essential components such as the swimming pool, pump, filter, control valves, and the solar collector. This study explores the influence of flow rate on the solar collector's performance and its relationship with pool size under varying weather conditions in Kirkuk city. The month of February, characterized by lower solar radiation intensity and air temperature, was selected for the investigation. This study provides insights into heating indoor swimming pools using solar energy, examining the types of solar collectors, filters, and pumps involved. By offering guidance in the system design process, our research can be instrumental in facilitating the installation of such systems.

PL

Kryte pływalnie to obiekty sportowe lub rozrywkowe, które wymagają znacznej energii do podgrzania wody w basenie i utrzymania komfortowej atmosfery zgodnie z międzynarodowymi standardami. Tradycyjne metody ogrzewania basenów za pomocą paliw lub energii elektrycznej często wiążą się z wysokimi kosztami eksploatacji i zanieczyszczeniem środowiska. Aby sprostać tym wyzwaniom, słoneczne ogrzewanie wody stało się najbardziej znaczącą i przyjazną dla środowiska technologią. Budowa basenów zasilanych energią słoneczną stała się ważną kwestią, przyciągając znaczną uwagę rządów na całym świecie. Energia słoneczna jest obecnie wykorzystywana w różnych zastosowaniach, a ogrzewanie wody w budynkach mieszkalnych jest jednym z najpopularniejszych. Irak, znany ze swojego wysokiego potencjału energii słonecznej, może odnieść ogromne korzyści z budowy basenów słonecznych. Proponowany projekt obejmuje podstawowe elementy takie jak basen, pompa, filtr, zawory regulacyjne i kolektor słoneczny. Z badano wpływ natężenia przepływu na wydajność kolektora słonecznego i jego związek z wielkością basenu w różnych warunkach pogodowych w mieście Kirkuk.Do badań wybrano miesiąc luty, charakteryzujący się niskim natężeniem promieniowania słonecznego i temperaturą powietrza. Wyniki badań dostarczyły informacji na temat ogrzewania basenów krytych za pomocą energii słonecznej z uwzględnieniem różnych rodzajów kolektorów słonecznych, filtrów i pomp. Opracowane wskazówki w zakresie projektowania systemu ogrzewania basenowego mogą odegrać kluczową rolę w ułatwieniu instalacji takich systemów.

Słowa kluczowe

EN

solar energy; swimming pools heating; indoor swimming pools; thermal calculations

PL

kryte pływalnie; energia słoneczna; ogrzewanie basenów; obliczenia cieplne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 125--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Abed Fayadh M.

• Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Tikrit University

autor

Ali Hussein Hayder Mohammed

• Northern Technical University/Technical College of Engineering

autor

Bayraktar Nursan

• Northern Technical University/Technical College of Engineering

Bibliografia

• 1. Abed, F. M. (2018). Design and fabrication of a multistage solar still with three focal concentric collectors. Journal of Solar Energy Engineering, 140(4), 041003. https://doi.org/10.1115/1.4039351
• 2. Abed, F. M., Al-Douri, Y., & Al-Shahery, G. M. Y. (2014). Review on the energy and renewable energy status in Iraq: the outlooks. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 816–827. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.026
• 3. Al Aboushi, A. R. & Raed, A. A. (2015). Heating indoor swimming pool using solar energy with evacuated collectors. Proceedings of the International Conference on Advances in Environment Research, Republic of Korea, 90–94. https://doi.org/10.7763/IPCBEE.2015.V87.17
• 4. Aldeen, A., Mahdi, D., Zhongwei, C., Disher, I., & Mohamad, B. (2023). Effect of isothermal and isochronal aging on the microstructure and precipitate evolution in beta-quenched N36 Zirconium alloy. Facta Universitatis-Series Mechanical Engineering, 1-15. https://doi.org/10.22190/FUME230405019A
• 5. Al-Douri, Y., & Abed, F. M. (2016). Solar energy status in Iraq: Abundant or not—Steps forward. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 8, 025905. https://doi.org/10.1063/1.4947076
• 6. Amroune, S., Belaadi, A., Zaoui, M., Menaseri, N., Mohamad, B., Saada, K., & Benyettou, R. (2021). Manufacturing of rapid prototypes of mechanical parts using reverse engineering and 3D Printing. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 15(1), 167–176. https://doi.org/10.24874/jsscm.2021.15.01.11
• 7. ASHRAE. (2017). 2017 ASHRAE Handbook – Fundamentals (I-P ed.). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
• 8. Berkache, A., & Amroune, S., Golbaf, A., & Mohamad, B. (2022). Experimental and numerical investigations of a turbulent boundary layer under variable temperature gradients. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 16(1), 1–15. https://dx.doi.org/10.24874/jsscm.2022.16.01.01
• 9. Chan, W. W., & Lam, J. C. (2003). Energy-saving supporting tourism sustainability: a case study of hotel swimming pool heat pump. Journal of Sustainable Tourism, 11(1), 74–83 . https://doi.org/10.1080/09669580308667194
• 10. Consejo Superior de Deportes. (2005). Normas NIDE. Normativa sobre instalaciones deportivas y parael esparcimiento. Madrid: Ministerio de Educación y Ciencia. Consejo Superior de Deportes.
• 11. Cunio, L. N., & Sproul, A. B. (2012). Performance characterization and energy savings of uncovered swimming pool solar collectors under reduced flow rate conditions. Solar Energy, 86(5), 1511–1517. https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.02.012
• 12. Dymond, C., & Kutscher, C. (1997). Development of a flow distribution and design model for transpired solar collectors. Solar Energy 60(5), 291–300. https://doi.org/10.1016/S0038-092X(96)00157-0
• 13. FINA. (2017). FINA Facilities rules 2017–2021. Fédération Internationale de Natation.
• 14. Francey, J., Golding, P., & Clarke, R. (1980). Low-cost solar heating of community pools using pool covers. Solar Energy, 25(5), 407–416. https://doi.org/10.1016/0038-092X(80)90447-8
• 15. Garnysz-Rachtan, A., & Zapałowicz, Z. (2018). Effect of air parameters, water temperature, and number of pool occupants on moisture gains. E3S Web of Conferences, 70, 02006. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20187002006
• 16. Haddy, L. M., & Hassen, A. S. D. M. (2021). Thermal Performance Prediction of Indoor Swimming Pool Solar Heating System Using Different Types of Flat-Plate Solar Collectors. Association of Arab Universities Journal of Engineering Sciences, 28(2), 8–18. https://doi.org/10.33261/jaaru.2021.28.2.002
• 17. Islam, M. M., Hasanuzzaman, M., Rahim, N. A., Pandey, A. K., Rawa, M., & Kumar, L. (2021). Real time experimental performance investigation of a NePCM based photovoltaic thermal system: an energetic and exergetic approach. Renewable Energy, 172, 71–87. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.02.169
• 18. Lam, J. C., & Chan, W. W. (2001). Life cycle energy cost analysis of heat pump application for hotel swimming pools. Energy Conversion and Management, 42(11), 1299-1306. https://doi.org/10.1016/S0196-8904(00)00146-1
• 19. Li, Y., Nord, N., Huang, G., & Li, X. (2021). Swimming pool heating technology: A state-of-the-art review. Building Simulation, 14(3), 421–440. https://doi.org/10.1007/s12273-020-0669-3
• 20. Marín, J. P. D., García-Cascales, J. R. (2020). Dynamic simulation model and empirical validation for estimating energy demand in indoor swimming pools. Energy Efficiency, 13, 955–970. https://doi.org/10.1007/s12053-020-09863-7
• 21. Mousia, A., & Dimoudi, A. (2015). Energy performance of open air swimming pools in Greece. Energy and Buildings, 90, 166–172. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.01.004
• 22. Natali, A., Bottarelli, M., & Fausti, P., (2020). A Methodology of Energy Optimization in Indoor Swimming Pool. Tecnica Italiana-Italian Journal of Engineering Science, 64(2–4), 135–142. https://doi.org/10.18280/ti-ijes.642-402
• 23. Poudyal, A., Bhattarai, R. N. (2014). Design and Analysis of a Solar Swimming Pool Heating System" Proceedings of IOE Graduate Conference, 131–139. Available online: http://conference.ioe.edu.np/publications/ioegc2014/IOE-CONF-2014-16.pdf (Accessed on 3 August 2023).
• 24. Qader, F., Hussein, A., Danook, S., Mohamad, B., & Khaleel, O. (2023). Enhancement of double-pipe heat exchanger effectiveness by using porous media and TiO2 water. CFD Letters, 15(4), 31–42. https://doi.org/10.37934/cfdl.15.4.3142
• 25. Rajagopalan, P., & Jamei, E. (2015). Thermal comfort of multiple user groups in indoor aquatic centres. Energy and Buildings, 105, 129–138. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.037
• 26. Starke, A. R., Cardemil, J. M., Escobar, R., & Colle, S. (2017). Thermal analysis of solar-assisted heat pumps for swimming pool heating. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(6), 2289–2306. https://doi.org/10.1007/s40430-016-0671-y
• 27. Tarrad, A. (2017). A Perspective Numerical Step by Step Thermal Modeling for Over-Ground Outdoor Swimming Pool Design Optimization. International Journal OF Engineering Sciences & Management Research, 4(8), 1–20.
• 28. Yadav, Y., & Tiwari, G. (1987). Analytical model of solar swimming pool: transient approach. Energy Conversion and Management, 27(1), 49–54. https://doi.org/10.1016/0196-8904(87)90052-5
• 29. Zuccari, F., Santiangeli, A., & Orecchini, F. (2017). Energy analysis of swimming pools for sports activities: cost effective solutions for efficiency improvement. Energy Procedia, 126, 123–130. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.08.131

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).