آشنایی با چیلر جذبی خورشید ی
تاریخ انتشار : 2023/09/03
چیلر جذبی خورشیدی چیست ؟
چیلر جذبی خورشیدی (Solar Absorption Chiller) یک نوع سیستم خنک کننده است که از انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی حرارتی نیازمندی‌های خود استفاده می‌کند. این سیستم‌ها با استفاده از فرایند جذب، انتقال حرارت و تبخیر، از انرژی خورشیدی برای تولید سرمایش استفاده می‌کنند.
چیلر جذبی خورشیدی عموماً شامل سه بخش اصلی است:
- بخش جذب: در این بخش، یک ماده جاذب حرارت (مثل جاذب آب-آمونیاک) استفاده می‌شود. این ماده در حضور انرژی خورشیدی، حرارت را جذب می‌کند و میزان آمونیاک را از محلول آب-آمونیاک جدا می‌کند.
- بخش انتقال حرارت: در این بخش، حرارت جذب شده توسط ماده جاذب، به یک مبرد (مثل آب) منتقل می‌شود. این حرارت منتقل شده توسط مبرد به سیستم خنک کننده منتقل می‌شود که ممکن است شامل یک حلقه آبی بسته یا سیستم خنک کننده هوا باشد.
- بخش تبخیر: در این بخش، مبرد حاوی حرارت، با تبخیر و تبدیل به بخار، حرارت را از سیستم خنک کننده حذف می‌کند و برای تأمین سرمایش استفاده می‌شود. بعد از تبخیر، بخار به وسیله یک کمپرسور فشرده می‌شود و به حالت مایع بازمی‌گردد تا فرایند جذب مجدداً اتفاق بیفتد.
مزایای چیلر جذبی خورشیدی شامل موارد زیر است:
- استفاده از انرژی خورشیدی: یکی از مزیت‌های بزرگ این سیستم، استفاده از انرژی خورشیدی است. با تامین انرژی حرارتی از خورشید، نیاز به منابع انرژی مصنوعی مانند برق یا گاز طبیعی کاهش می‌یابد.
- کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: استفاده از چیلر جذبی خورشیدی به منظور تولید سرمایش باعث کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی و در نتیجه کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن می‌شود.
- قابلیت استفاده در مناطق گرمسیری: در مناطقی با آفتاب‌پرستی قویو دماهای بالا، چیلر جذبی خورشیدی می‌تواند به خوبی عمل کند. در این مناطق، کاهش نیاز به استفاده از سیستم‌های خنک کننده مکانیکی مانند کمپرسورهای برقی می‌تواند صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی و هزینه‌ها به همراه داشته باشد.
- طول عمر بالا: چیلرهای جذبی خورشیدی عموماً ساختار ساده‌تری نسبت به چیلرهای مکانیکی دارند و تعداد قطعات متحرک کمتری به آنها نیاز است. این موضوع منجر به کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری و در نتیجه افزایش طول عمر سیستم می‌شود.
- انعطاف‌پذیری در استفاده: چیلرهای جذبی خورشیدی می‌توانند به راحتی با سایر سیستم‌های تأمین سرمایش مانند سیستم‌های خنک کننده مکانیکی یا سیستم‌های تهویه مطبوع هماهنگ شوند. این انعطاف‌پذیری به کاربران اجازه می‌دهد تا سیستم‌های موجود خود را بهبود داده و به سیستم‌های جذبی خورشیدی ترانزیشن پیدا کنند بدون ایجاد تغییرات بزرگ در زیرساخت‌های موجود.
مهمترین نکته در خصوص چیلرهای جذبی خورشیدی این است که به منظور بهره‌برداری بهینه، باید از طراحی، نصب و راه‌اندازی صحیح آنها توسط تکنسین‌های ماهر و متخصص اطمینان حاصل شود.
کلکتور خورشیدی چیست ؟
کلکتور خورشیدی (Solar Collector) یک دستگاه است که از انرژی خورشیدی برای جمع‌آوری حرارت یا تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها در سیستم‌های گرمایش آب سرمایشی، تولید آب گرم و تولید برق خورشیدی استفاده می‌شوند.
کلکتورهای خورشیدی عموماً شامل یک صفحه شیشه‌ای (یا ماده شفاف دیگری) و یک مجموعه لوله‌های حاوی ماده جاذب (مثل آب یا گلیکول) هستند. عملکرد اصلی کلکتورهای خورشیدی بر اساس اثر گلاس (Greenhouse Effect) است که به معنای حفظ حرارت در داخل یک فضای بسته می‌باشد.
هنگامی که نور خورشید از طریق صفحه شیشه‌ای عبور می‌کند، انرژی خورشیدی در لوله‌های جاذب جذب می‌شود. ماده جاذب معمولاً سیاه رنگ است تا بیشترین میزان انرژی خورشیدی را جذب کند. پس از جذب انرژی، ماده جاذب حرارت را به مبرد (مثل آب یا گلیکول) منتقل می‌کند و سپس این مبرد به یک محفظه یا سیستم خنک کننده منتقل می‌شود.
نوع استفاده از انرژی جمع‌آوری شده توسط کلکتورهای خورشیدی ممکن است متناسب با نیازها و نوع سیستم مورد استفاده متفاوت باشد. به عنوان مثال:
– در سیستم‌های گرمایش آب سرمایشی، آب سرد وارد کلکتور می‌شود و در آنجا توسط انرژی خورشیدی گرم می‌شود. سپس آب گرم به مصرف‌کنندگان تأمین آب گرم می‌شود.
– در سیستم‌های تولید آب گرم، آب سرد از یک مخزن عبور می‌کند و در کلکتور گرم می‌شود. سپس آب گرم به مصرف‌کنندگان تأمین می‌شود، مانند حمام‌ها، دستشویی‌ها و سیستم‌های گرمایشی.
– در سیستم‌های تولید برق خورشیدی، کلکتورهای خورشیدی به صورت مستقیم نور خورشید را به سلول‌های خورشیدی منتقل می‌کنند. سلول‌های خورشیدی انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و به شبکه برق وصل می‌شوند.
کلکتورهای خورشیدی یک راه پایدار و قابل تجدیدن برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی هستند. آنها به عنوان یک منبع انرژی نسبتاً پاک و پایدار محسوب می‌شوند و می‌توانند به کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند. استفاده از کلکتورهای خورشیدی در سیستم‌های مختلف، از جمله ساختمان‌ها، خانه‌ها و صنعت، به دلیل مزایای اقتصادی و محیط زیستی آنها رو به افزایش است.
کلکتورهای خورشیدی چه مزایایی در مقایسه با سایر منابع انرژی دارند؟
استفاده از کلکتورهای خورشیدی برای تأمین انرژی دارای بسیاری از مزایا در مقایسه با سایر منابع انرژی است. در زیر به برخی از این مزایا اشاره می‌کنم:
- انرژی تجدیدپذیر: خورشید بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر در دسترس ماست. با دریافت نور خورشید، کلکتورهای خورشیدی می‌توانند به صورت مستقیم انرژی الکتریکی یا حرارتی تولید کنند، بدون نیاز به سوخت‌های فسیلی مانند نفت یا گاز طبیعی. این به معنای کاهش وابستگی به منابع انرژی محدود و کاهش آلودگی محیط زیست است.
- پایداری و قابلیت تجدیدپذیری: خورشید هر روز طی فرایند فوسیون هسته‌ای در حال انتشار انرژی است. بنابراین، تأمین انرژی از خورشید به طور مستمر و پایدار امکان‌پذیر است. این در مقابل نوسانات قیمت سوخت‌های فسیلی و نیاز به واردات انرژی از کشورهای دیگر، که ممکن است برای برخی کشورها مشکلاتی ایجاد کند، مقاومت نشان می‌دهد.
- کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای: استفاده از کلکتورهای خورشیدی به معنای کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی است، که باعث کاهش گرمایش جهانی و انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شوند. در نتیجه، استفاده از این منبع انرژی می‌تواند به حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی هوا کمک کند.
- کاهش هزینه‌ها در طول مدت زمان: مصرف انرژی خورشیدی در طول مدت زمان می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی منجر شود. اگرچه هزینه نصب و راه‌اندازی اولیه کلکتورهای خورشیدی ممکن است بالا باشد، اما برخی از این هزینه‌ها می‌توانند با توجه به طول عمر طولانی و عملکرد بهینه کلکتورها، بازگشت سرمایه (ROI) مناسبی داشته باشند. همچنین، در برخی از مناطق، استفاده از کلکتورهای خورشیدی می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های حمل و نقل سوخت‌ها نیز شود.
- کلکتورهای خورشیدی دارای مزایای زیادی نسبت به سایر منابع انرژی هستند. در زیر برخی از این مزایا را بررسی می‌کنیم:
- انرژی تجدیدپذیر: خورشید، منبع اصلی انرژی در سیستم خورشیدی ماست و همچنین یک منبع تجدیدپذیر است. تأمین انرژی از خورشید به ما امکان می‌دهد از سوخت‌های فسیلی که محدود هستند و گازهای گلخانه‌ای را کاهش داده و به جای آن از یک منبع پاک و تجدیدپذیر بهره‌برداری کنیم.
- کاهش هزینه‌ها: یکی از مزایای استفاده از کلکتورهای خورشیدی کاهش هزینه‌ها در طول مدت زمان است. با استفاده از انرژی خورشیدی، می‌توان هزینه‌های مربوط به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و در طول عمر کلکتورها هزینه‌های انرژی را کاهش داد.
- پایداری و استقلال: خورشید منبع انرژیی پایدار است و همواره در دسترس ما قرار دارد. با استفاده از کلکتورهای خورشیدی، می‌توانیم به استقلال انرژی برسیم و وابستگی خود را به سوخت‌های فسیلی کاهش دهیم.
- حفظ محیط زیست: استفاده از انرژی خورشیدی کمک می‌کند به کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای. در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، استفاده از انرژی خورشیدی منجر به کاهش گرمایش جهانی و بهبود کیفیت هوا می‌شود.
- کاربردهای متنوع: کلکتورهای خورشیدی در انواع کاربردها مفید هستند. آنها می‌توانند برای تولید گرما و آب گرم در ساختمان‌ها، تولید برق خورشیدی، تأمین انرژی برای سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی، حمل و نقل و غیره استفاده شوند.
- طول عمر طولانی: کلکتورهای خورشیدی معمولاً دارای عمر طولانی هستند و نیاز به تعمیرات و نگهداری کمتری نسبت به سایر سیستم‌های تولید انرژی دارند. این به معنای کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات است.
آیا استفاده از کلکتورهای خورشیدی در مناطقی با آب و هوای ابری ممکن است؟
بله، استفاده از کلکتورهای خورشیدی در مناطقی با آب و هوای ابری نیز ممکن است. در واقع، کلکتورهای خورشیدی حتی در شرایطی که آفتاب به طور مستمر و مستقیم در دسترس نیست، همچنان قادر به تولید انرژی هستند، اگرچه با کارایی کمتری.
در مناطقی با آب و هوای ابری، درصدی از تابش خورشید توسط ابرها مسدود می‌شود و میزان نور مستقیم کاهش می‌یابد. اما کلکتورهای خورشیدی معمولاً قادر به تجمع نور مستقیم و نور پراکنده هستند. ضمناً، برخی از کلکتورهای خورشیدی مجهز به سیستم‌های ردیابی هستند که به طور خودکار به سمت منبع نور متمرکز می‌شوند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که حتی در شرایط آب و هوای ابری، کلکتورهای خورشیدی بتوانند انرژی قابل توجهی تولید کنند.
به هر حال، کارایی کلکتورهای خورشیدی در مناطق با آب و هوای ابری کمتر از مناطقی با آفتاب فراوان است. در نتیجه، در این مناطق ممکن است نیاز به تعدیل استفاده از سایر منابع انرژی نیز وجود داشته باشد، مانند استفاده از منابع انرژی دیگر در روزهای ابری یا سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری برای استفاده در زمان‌های کمتر نور خورشید.
در هر صورت، با توجه به پیشرفت تکنولوژی کلکتورهای خورشیدی و افزایش کارایی آنها، استفاده از این فناوری در مناطق با آب و هوای ابری نیز بهبود یافته است. همچنین، ترکیب استفاده از سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و آب جاری با کلکتورهای خورشیدی می‌تواند راهکاری مناسب برای تأمین انرژی در این مناطق باشد.
