معرفی عملکرد چیلر جذبی پانل هوشمند خورشیدی در صنعت ساختمان

در 100 سال اخیر، افزایش مصرف سوختهای فسیلی منجر به بالاتر رفتن غلظت اتمسفری دی اکسید کربن تا % 30شده است تا آنجا که 42 % از انرژی مورد نیاز، از سوختها ی فسیلی ( نفت و گاز و …) تأمین میشود و پیشبینی شده است تا سال 2010 میلادی، آسیا به بزرگترین مصرف کننده انرژی در دنیا تبدیل خواهد شد. در کشور ما نیز %38 سوخت مصرفی به ساختمانها اختصاص داده شده که در کنار هزینه های بالای آن برای مصرف کننده، با خطر رو به اتمام بودن منابع و آلودگی محیط زیست همراه است که این مهم استفاده از سرچشمه های تجدیدپذیر انرژی را واجب میگرداند.

 

از آنجا که این انرژیهای تجدیدپذیر منجر به تولید مقادیر بسیار بسیار ناچیزی و در برخی موارد هیچ نوع از گازهای گلخانهای میگردند؛ لذا یکی از سوختهایی که به زودی در دنیا رتبه اول مصرف را به خود اختصاص میدهد، انرژی الکتریکی سبز خورشیدی میباشد. جالب است که بدانیم مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید در هر 15 دقیقه، برابر با مقدار انرژی مصرفی تمام کشورهاست.

با این تفاسیر امروزه مشاهده میشود که ژاپن با تولید بیش از 45 درصد انرژی خورشیدی در سطح بین المللی، بیشترین مقدار سلولهای خورشیدی نصب شده را بر حسب تعداد افراد کشور خود دارا است. همچنین بعد از ژاپن، کشورهای اروپایی و ایالا ت متحده امریکا نیز قابل ملاحظه ترین بازارهای بهره بری از انرژی سبز را تحت پوشش داشته و اهمیت آن به حدی رسیده است که کشور آلمان بخشی از مالیات دریافتی از مردم خود را صرف سرمایه گذاری در این زمینه مینماید

در این مقاله نیز سعی شده است که با معرفی عملکرد سیستمهای وابسته به انرژی خورشیدی و بررسی موقعیت فنی – اقتصادی چیلرهای جذبی ( بعنوان سیستم تهویه مطبوع ساختمان ) و نحوه عملکرد پانلهای هوشمند خورشیدی در طراحی و معماری مناسب ساختمانها، بر این نکته تأکید شود که با واقع بودن ایران بر روی کمربند زرد کره زمین و با تکیه بر این واقعیت که میزان کل انرژی خورشیدی که به کشور میتابد، بیش از 3000 برابر انرژی مورد نیاز آن است و میزان دریافت آفتاب سالانه در ایران، حدود 1000 برابر تمامی مصرف و صادرات سالانه انرژی کشور می باشد. لذا با طراحی بهینه سیستم های خورشیدی ،بجای اختصاص یارانه به سوختهای فناپذیر فسیلی میتوان با اقدام به ساخت سیستمهای گرمایش و سرمایش خورشیدی در ساختمانها و نیز احداث نیروگاههای انرژی خورشیدی در صنعت، ضمن صرفه جویی در مصرف سوخت و توسعه صنعت ملی انرژی خورشیدی و ایجاد شغلهایی با تکنولوژی برتر، از آسیب جدی بر محیط زیست نیز خودداری بعمل آورد.

واژه های کلیدی : انرژی سبز، معماری ، سازه ، پانل هوشمند ، چیلر جذبی

مقدمه:

بحران انرژی و پایان پذیری منابع فسیلی بهمراه آلودگی محیط زیست از جمله عوامل محرک بشر به منظور دست یابی بر سرچشمه های انرژی فناناپذیری چون خورشید و باد و … می باشد که در عرض دهه گذشته اهمیت بیشتری یافته است .به گونه ایکه در طی 5 سال اخیر ، کشورهای ژاپن و آلمان با گسترش بهره بری مناسب از انرژی خورشیدی بالاخص در نواحی مسکونی شهری ، اقدام به سرمایه گذاری نموده اند .

خوشبختانه کشور ما ایران ، بر روی کمربند زرد زمین که بیشترین میزان دریافت نور خورشید را در طول روز در ماههای مختلف سال دارد واقع شده است که با استفاده از این نوع انرژی در ایران میتوان تا دورترین نقاط کشور را تحت پوشش قرار داد .از سوی دیگر کشور ما حدوداً 30 % مصرف انرژی کل در بخش صنعتی و 40 % نیز بخش خانگی و تجاری به خود اختصاص داده است که در کنار محدودیت منابع انرژی ، ضرورت استفاده بهینه از ذخایر کشورمان را بیش از پیش مطرح می کند .لذا آشنایی با سیستم های تهویه مطبوع خورشیدی دارای مزایای بسیاری در صرفه جویی مصرف سوخت ساختمان می باشد و از آ نجا که این سیستم ها دارای ویژگیهای فنی و اقتصادی خاص خود بوده ، دراین مقاله سعی می شود با بررسی فنی چیلرهای جذبی خورشیدی و طراحی و عملکرد پانلهای خورشیدی هوشمند براین مهم تأکید شود که به جای اختصاص یارانه به انرژی های تجدید ناپذیر، با کمک به ساخت سیستم های گرمایش و سرمایش خورشیدی در س اختمانها ضمن صرفه جویی در مصرف سوخت و اقتصادی بودن آن ، موجب کاهش صدمه به محیط زیست نیز می شویم.

2- انرژی خورشیدی : انرژی الکتریکی سبز

بهره گیری از انرژی خورشیدی برای تأمین نیازهای انرژی در جهان تنها راه جلوگیری از نابودی محیط زیست می باشد .انرژی خورشیدی علاوه بر تأمین آب گرم مصرفی ساختمان و گرمایش محیط های مسکونی در زمستان ، قابلیت انجام تهویه مطبوع در تابستان را دارا می باشد که استفاده از این مزیت امکان صرفه جویی چشمگیری در مصرف انرژی فسیلی و حفظ محیط زیست را در بر دارد و درآینده می تواند جایگزین سایر انرژی ها شود. از این لحاظ فقط در سال 2003 ، استفاده از انرژی خورشیدی 15 % در جهان افزایش داشته است .

شایان ذکر است که کل انرژی خورشیدی که به سرزمین ایران می تابد بیش از 3000 برابر انرژی مورد نیاز کشور ماست . دریافتی آفتاب کشورمان سالانه حدوداً 1000 برابر تمامی مصرف و صادرات سالانه انرژی آن می باشد که برای طراحی بهینه سیستم های نوین خورشیدی نیاز به مطالعات فنی – اقتصادی بیشتری دارد . از این حیث در این مقاله سعی می شود این سیستم های مختلف تهویه مطبوع خورشیدی به قرار زیر معرفی گردد.

3- آشنایی با چیلرهای جذبی خورشیدی

در سال 1860 م نخستین دستگاه جذبی با ایده تولید سرما توسط مخترع فرانسوی )فردیناندکرری ( با استفاده از میل ترکیبی زوج سیال آب و آمونیاک اختراع گردید ،تا آنجا که در سال 1939 اولین چیلر جذبی ساخته شد.

امروزه چیلرهای جذبی توسط شرکتهای مختلف داخلی و خارجی تولید می شود. در ژاپن ، چین ، هند ، امریکا و ...

---

چیلر (به انگلیسی: Chiller) دستگاهی است که حرارت را از مایع (معمولاً آب) بر اساس سیکل تبرید تراکم بخار و یا جذبی می‌زداید. این مایع می‌تواند برای خنک کاری هوا و یا دستگاه‌هااستفاده شود که معمولاً به صورت سیکل و درون یک مبدل حرارتی جریان دارد. به عنوان یک محصول جانبی مهم، حرارتی که از مایع جذب شده یا باید به محیط خارج دفع شود یا برای کارایی‌های بالاتر برای مقاصد گرمایی استفاده شود. نگرانی‌هایی در مورد طراحی و انتخاب چیلرها وجود دارد. این نگرانی‌ها شامل، کارایی، بازده، تعمیر و نگهداری، آسیب پذیری‌های محیطی است.

چیلر جذبی یکی از فناوریهای کلیدی در زمینه سرمایش ، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمانها می باشد چرا که این سیستم امکانات قابل توجهی را برای تبدیل گرمای هدر رفته به سرمایش در اختیار می گذارد .

 چیلر های جذبی چیست ؟

سرمایشی که از این طریق بدست می آید را می توان به منظور نگهداری و ارتقای کارایی توربینهای گازی و ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد.

 

در ساختمانهای تجاری و موسسات مختلف که در آنها از سیستم چیلرهای جذبی استفاده می شود، طرح سرمایش ، گرمایش و تامین نیرو برای ساختمانها بر حصول مفاهیم زیر استوار است :

 

توسعه چیلرهای شعله مستقیم : تاسیسات حرارتی پیشرفته که نسبت به سیستمهای شعله مستقیم جدید با تکنولوژی جذبی دو اثره برتری دارند .

 

توسعه تکنولوژی لیتیوم بروماید / آب : مانند نسل طراحی جدید این سیستم ، سیستمهای یک اثره جذبی ( بازیافت حرارت) ، میکرو توربین ها و سیستم های جذبی هم سوز، و چیلرهای هوا خنک لیتیوم بروماید / آب

 

ارزیابی : منافع بالقوه حاصل از موتورهای درون سوز، توربینهای گازی ، میکروتوربینها و سلولهای سوختنی .

 

شناسایی : مراکز فعلی تولید نیرو که میتوانند از یکپارچه سازی توسط چیلرهای جذبی ( مانند استفاده از سرمایش برای ورودی توربین های گازی ) منتفع گردند .

 

تاریخچه چیلرهای جذبی

 

تا پیش از قرن نوزدهم میلادی تبرید تنها به حمل ونقل یخ از مناطق سردسیر به مناطق گرم سیر و نگهداری آن در محفظه های مخصوص و یا زیر زمین و همچنین ساخت یخ در زیر زمین و نیز نگهداری برف فشرده در مکانهای مخصوص برای استفاده در فصول گرم سال محدود بود.در سال 1834 اولین ماشین تبرید دستی در انگلستان تحولی در صنعت تبرید به وجود آورد ،قبل از آن میشل فاراده در سال 1824 یک سلسله آزمایشات برای تبدیل بعضی گازهای پایدار به مایع انجام داد که مبنای کار ماشینهای جذبی قرار گرفت اگرچه فاراده در زمان خودش نتوانست از این آزمایشات برای تولید برودت بهره بگیرد ولی مقدمه ای شد برای آیندگان .

 

در سال 1851 یک مخترع آمریکایی یک ماشین یخ ساز با مبرد هوا ساخت و در سال 1859 سیکل جذبی با استفاده از آمونیاک بعنوان ماده مبرد وآب به عنوان جاذب توسط فردیناندکاره مورد استفاده قرار گرفت این سیتم اولین بار در ایالات متحده آمریکا برای ساخت چیلر های جذبی استفاده شد .سپس در سال 1860 اولین ماشین اتر سولفوریک برای ایجاد برودت در صنایع نوشابه سازی در استرالیا ساخته شد بعد ها در سال 1880 اولین کارخانه یخ مصنوعی ساخته شد و این کارخانه اولین قدم در عمومی سازی صنعت تبرید بود.

 

در سال 1890 تبرید تراکمی و جذبی رواج یافت البته در اوایل پیدایش تبرید تراکمی ،دستگاههای موجود حجیم وگران بودند و راندمان زیادی نداشتند و می بایست فردی متخصص از آنها نگهداری می نمود به همین دلیل تبرید مکانیکی صرفا به چند کاربرد بزرگ محدود می شد. یکی از دلایل عدم پیشرفت تبرید مکانیکی در دهه های اولیه استفاده از بخار برای چرخاندن کمپرسور بود ،با اختراع و پیشرفت موتودهای الکتریکی و همچنین تهیه مبرد های بی خطر تولیدات صنایع تبرید و تهویه مطبوع به نقطه اوج خود رسید و دستگاههای هواساز کوچک و یخچالها و فریزرهای خانگی به میزان قابل توجهی تولید گردید و هنوز هم تکامل و پیشرفت ادامه دارد.

 

اساس کارکرد سیستم های تبرید جذبی در آزمایش میشل فاراده که در سال 1824 م صورت گرفت استوار       می باشد.در آن زمان دانشمندان عقیده داشتندکه گازهایی مانند آمونیاک تنها به شکل بخار وجود دارند.فاراده آزمایشهایی را به منظور مایع ساختن آمونیاک انجام داد. او می دانست که بخار آمونیاک می تواند به مقدار زیاد جذب کلرید نقره شود،فاراده کلرید نقره را در دمای بالا در معرض بخار آمونیاک قرار داد.پس از جذب بخار آمونیاک توسط کلرید نقره،فاراده ماده حاصل را درون یک لوله آزمایش به شکل عدد 8 قرار داد سپس انتهای لوله را که حاوی کلرید نقره بود حرارت و در همان حال انتهای دیگر لوله را در یک ظرف آب سرد قرار داد.

 

بخار آمونیاک تحت اثرحرارت داده شده از کلرید نقره جدا شده و در یک طرف دیگر لوله که درون آب سرد قرار داشت تقطیر شد.پس از این عمل فاراده لوله آزمایش را از ظرف آب و از نزدیکی شعله خارج کرد پس از مدت کوتاهی ،مایع آمونیاک در داخل لوله آزمایش به شدت شروع به جوشیدن کرد.سپس تمامی مایع در مدت کوتاهی تبخیر شده و مجددا جذب کلرید نقره شد.فاراده با لمس کردن لوله آزمایشی که آمونیاک در آن جوشیده بود متوجه شد که این لوله به مقدار زیادی سرد شده است.در واقع آمونیاک ضمن تغییر فاز از مایع به بخار گرمای محیط را جذب کرده و سبب ایجاد سرما شده بود در واقع این آزمایش نقطه آغازین پیدایش سیستمهای تبرید جذبی بود.

سیستم تبرید جذبی اولین بار در سال 1860 بوسیله فردیناند کاره فرانسوی اختراع شد بدین ترتیب که اگر در سیستم تراکمی بخار،بجای کمپرسور یک ژنراتور و یک جذب کننده و یک پمپ قرار دهیم نتیجه یک سیستم جذبی ساده خواهد شد(البته در شرایط خاص می توان پمپ را نیز از سیکل حذف کرد).

 

اصول کار چیلر جذبی

 

در چیلرهای جذبی مایع مبرد آب است برای آب گرمای نهان تبخیر در 100 درجه سانتیگراد برابر 525 کیلوکالری بر کیلوگرم است . دمای جوش آب را می توان پایین آورد اگر فشار در سطح  آب را پایین بیاوریم ، مثلا اگر فشار مطلق آب 0.5 اتمسفر صنعتی باشد ، دمای جوش 81 درجه سانتیگراد و در یکصدم اتمسفر، آب در 4.5 درجه سانتیگراد می جوشد . به عکس هر چه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود، مثلا اگر فشار به 3.5 اتمسفر برسد، آب در 147 درجه سانتیگراد می جوشد . در چیلرهای جذبی مایع دیگری نیز به عنوان ابزور بر ( جذب کننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیشتر از محل لیتم برماید  برای این منظور استفاده می شود. زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند .

 

برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود :

 

اگر دو ظرف داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض کنیم که هوا بوسیله پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد ، ظرفی که آب در آن است تبخیر کننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتم برماید است ابزوربر می رود و به وسیله محلول لیتم برماید جذب می شود.

 

از طرفی در نتیجه ی تبخیر قسمتی از آب در اواپراتور ، درجه حرارت آب باقی مانده کاهش می یابد برای اینکه از سرمای حاصله در اواپراتور استفاده شود ، یک کویل که در آن جریان دارد.

 

آب وارد کویل می شود و پس از طرف دیگر خارج می شود . آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان موردنظر به کار می رود .

مطالب پربازدید سایتهای سوناسازان

10 حقیقت شگفت انگیز در

خصوص انسان