مقالات, تهویه مطبوع, صنایع برودتی

آشنایی با تهویه مطبوع خورشیدی

سیستم‌های تهویه مطبوع یکی از پرمصرفت‌ترین تجهیزات هر ساختمانی هستند. لذا مهندسین همواره در پی راهی برای کاهش میزان مصرف انرژی و هزینه‌های ناشی از آن در سیستم‌های تهویه مطبوع می‌باشند. امروزه استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر خصوصاً انرژی خورشیدی با توجه به مزایای زیادی که دارد، بسیار گسترش یافته است. یکی از کاربردهای انرژی خورشیدی در سیستم‌های تهویه مطبوع است که در این مقاله به بررسی انواع سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی و روش کار آن‌ها خواهیم پرداخت.

انرژی خورشیدی

خورشید ستاره‌ای در مرکز منظومه شمسی است که به علت واکنش‌های شیمیایی که در آن رخ می‌دهد مقدار زیادی نور و گرما از خود ساطع می‌کند. علی‌رغم فاصله زیاد زمین با خورشید، مقدار قابل توجه‌ای از این انرژی به زمین رسیده و حیات را بر روی زمین امکان‌پذیر کرده است.

مقدار انرژی که زمین از خورشید دریافت می‌کند 174 پتاوات است که حدود 30% آن توسط جو زمین بازتاب داده می‌شود و مابقی آن به سطح زمین می‌رسد. این انرژی بسیار بیشتر از کل انرژی مورد نیاز زمین است، که علاوه بر تامین انرژی مورد نیاز برای حیات، قابلیت بهره‌برداری توسط انسان را نیز دارد. اما سوال اصلی این است که چگونه می‌توان از انرژی خورشیدی استفاده کرد؟

برای بهره‌ بردن از انرژی خورشید می‌تواند به دو شکل عمل کرد:

  • استفاده از گرمای خورشید
  • تبدیل مستقیم نور خورشید به الکتریسیته

در روش اول که به آن انرژی گرمایی خورشید نیز گفته می‌شود، هدف متمرکز کردن نور خورشید به منظور استفاده از حرارت آن است. مثل نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی ویا آب‌ گرم‌کن خورشیدی. در روش دوم اما با استفاده از پنل‌های فتوولتائیک، نور خورشید مستقیماً به جریان الکتریکی تبدیل می‌شود. این صفحات را می‌توان در ابعاد مختلفی تولید کرد، حتماً بر روی ماشین حساب از این صفحات دیده‌اید.

سیستم تهویه مطبوع

موضوع اصلی این مقاله تهویه مطبوع خورشیدی است، پس بهتر است ابتدا برداشت درستی از تهویه مطبوع داشته باشیم. تهویه مطبوع یا ایرکاندیشن به مجموعه روش‌هایی گفته می‌شود که هدف آن ایجاد جریان هوایی مطبوع و دلپذیر برای ساکنین یک اتاق یا ساختمان است. با استفاده از سیستم‌های تهویه مطبوع دما، رطوبت و کیفیت هوا با توجه به شرایط اقلیمی منطقه به شکل مطبوع تنظیم می‌شود.

سیستم تهویه مطبوع خورشیدی

در سیستم تهویه مطبوع خورشیدی، از انرژی خورشیدی به منظور تامین انرژی لازم برای سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود. روش‌های مختلفی برای تهویه مطبوع با استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد. استفاده از انرژی خورشیدی به جای سوخت‌های فسیلی باعث کاهش هزینه‌های مصرفی و هم‌چنین کاهش تولید گاز‌های گل‌خانه‌ای و تخریب محیط زیست می‌شود.

امروزه در اکثر کشورهای دنیا استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به جای سوخت‌های فسیلی، در اولویت قرار گرفته و فناوری‌های مختلفی به منظور جایگزین کردن انرژی‌های پاک طراحی و ساخته می‌شوند. از جمله نیروگاه‌های تجدیدپذیر، خودروها برقی و …. یکی از این فناوری‌ها سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی است که در آن‌ها به جای استفاده از برق تولید شده توسط نیروگاه‌های فسیلی ویا استفاده مستقیم از آن‌ها، از انرژی خورشیدی بهره برده می‌شود.

این سیستم‌ها انواع مختلفی دارند. همان طور که اشاره شد، هدف از سیستم تهویه مطبوع تنظیم دما و رطوبت است. پس ابتدا به بررسی روش‌های سرمایش خورشیدی و سپس گرمایش خورشیدی خواهیم پرداخت.

سرمایش در تهویه مطبوع خورشیدی

یکی از مهم‌ترین وظیفه سیستم تهویه مطبوع کاهش دما، یا همان برودت هواست. همان طور که اشاره شد خورشید نور و گرما از خود ساطع می‌کند، اما چگونه می‌توان از نور و گرما برای سرمایش استفاده کرد؟ دو راه برای این منظور وجود دارد:

  • چیلر جذبی خورشیدی
  • سیستم تراکمی با پنل فتوولتائیک

چیلر جذبی خورشیدی

یکی از انواع سیستم‌های برودتی تهویه مطبوع، چیلر جذبی است، که از سیکل تبرید جذبی برای برودت استفاده می‌کند. این سیکل با مصرف انرژی حرارتی، عمل سرمایش را انجام می‌دهد.

ابتدا بهتر است مروری داشته باشیم بر سیکل تبرید جذبی. در این سیکل محلول رقیق لیتیوم بروماید، با دریافت حرارت در ژنراتور غلظت آن افزایش می‌یابد و آب از محلول جدا می‌شود. سپس آب بخار شده به سمت کندانسور هدایت می‌شود تا در آن‌جا به مایع تبدیل شود. محلول غلیظ لیتیوم بروماید نیز به سمت جاذب باز می‌گردد.

آب تقطیر شده در کندانسور، پس از عبور از شیر انبساط کاهش فشار یافته و در اواپراتور با بخار شدن، گرما را از سیال خنک شونده (که در چیلر آب است) می‌گیرد و عمل برودت انجام می‌شود. با جذب گرما آب تبخیر شده توسط لیتیوم برومای موجود در  جاذب، جذب شده و سیکل کامل می‌شود. از این سیکل در چیلر جذبی استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با سیکل تبرید جذبی این مقاله را مطالعه کنید. سپس آب خنک شده توسط چیلر جذبی، به سمت هوا ساز یا فن کویل منتقل می‌شود تا در آنجا هوا را خنک کند.

همان طور که دیدیم سیکل جذبی نیاز به حرارت دارد. این حرارت اغلب از سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود. اما می‌توان به جای آن از گرمای خورشید استفاده کرد. با استفاده از کلکتورهای خورشیدی حرارت خورشید را به یک سیال منتقل کرده و از آن در در ژنراتور استفاده می‌کنند. به این ترتیب دیگر نیازی به سوخت‌های فسیلی وجود نخواهد داشت. چیلر جذبی خورشیدی یکی از سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی است، که به جای سوخت فسیلی از انرژی خورشید استفاده می‌کند.

تهویه مطبوع خورشیدی

سیستم تراکمی با پنل فتوولتائیک

یکی دیگر از سیستم‌های برودتی در تهویه مطبوع، سیکل تبرید تراکمی است. دستگاه‌هایی مثل چیلرهای تراکمی و همچنین کولرهای گازی با این سیکل کار می‌کنند. در سیکل تبرید تراکمی از کمپرسور برای فشرده کردن مبرد استفاده می‌شود که این کمپرسور نیاز به انرژی الکتریکی دارد. مبرد پس از فشرده شدن، در کندانسور حرارت خود را دفع می‌کند. و در آخر پس از عبور از شیر انبساط با کاهش فشار وارد اواپراتور می‌شود. در این‌جا حرارت را از سیال مد نظر گرفته، تبخیر شده و به کمپرسور باز می‌گردد. جهت آشنایی بیشتر با سیکل تبرید تراکمی این مقاله را مطالعه کنید.

همان طور دیدیم در سیستم تراکمی، کمپرسور نیاز به الکتریسیته دارد. این االکتریسیته را می‌توان با استفاده از پنل‌های فتوولتائیک تامین کرد. پنل‌های خورشیدی برق جریان مستقیم تولید می‌کنند که می‌تواند توسط مبدل‌های مخصوص این جریان را به متناوب تغییر داد. همچنین می‌توان به شکل ترکیبی از برق شهری و برق تولید شده توسط صفحات فتوولتائیک انرژی لازم را تامین کرد.

از برق تولید شده از انرژی خورشیدی، می‌توان علاوه بر کمپرسور، برای قسمت‌های دیگر مثل فن‌ها، پمپ‌ها و… نیز بهره برد.

تهویه مطبوع خورشیدی

گرمایش در تهویه مطبوع خورشیدی

سیستم‌های تهویه مطبوع علاوه بر سرمایش در فصول گرم، در فصول سرد نیز باید بتوانند دمای هوا را افزایش دهند. در سیستم‌های تهویه مطبوع سنتی از بویلر موتورخانه یا پکیج به منظور تامین آب گرم مورد نیاز استفاده می‌شود. اما در تهویه مطبوع خورشیدی، می‌توان از کلکتورهای خورشیدی به منظور افزایش دمای آب یا سیال عامل بهره برد و سپس از این سیال داغ در فن کویل، هواساز، آب گرم مصرفی و دیگر سیستم‌ها بهره برد. کلکتور خورشیدی دستگاه است که پرتو‌های خورشید را طوری متمرکز می‌کند، که سیال وارد شده در آن افزایش حرارت پیدا کند. به این ترتیب با عبور سیال از لوله‌های کالکتور، حرارت آن توسط خورشید افزایش می‌یابد.

تهویه مطبوع خورشیدی

جمع بندی

استفاده از انرژی‌ خورشیدی با توجه به رایگان بودن و همچنین مزایای زیست محیطی که دارد گزینه‌ای مناسب جهت جایگزینی آن با سوخت‌های فسیلی است. سیستم‌های تهویه مطبوع مصرف انرژی زیادی دارند. لذا یکی از مهمترین مواردی هستند که اگر با انرژی خورشیدی کار کنند می‌تواند کاهش هزینه‌ها و همین طور کاهش اثرات مخرب زیست محیطی را همراه داشته باشد. به همین منظور امروزه استفاده از سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی بسیار مورد توجه است. از انرژی خورشید هم به منظور گرمایش و هم به منظور تولید برق می‌توان استفاده کرد. در هر دو مورد قابلیت تامین انرژی مورد نیاز دستگاه‌های تهویه مطبوع وجود دارد. در این مقاله به انواع این سیستم‌ها نگاهی انداختیم. امیدواریم از این مقاله لذت برده باشید.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

*

code