تهویه مطبوع خورشیدی

آیا تا بحال از سیستم سرمایش خورشیدی یا سیستم سرمایش غیر فعال خورشیدی و سیستم سرمایش خورشیدی مدار بسته چیزی شنیده اید؟

در این مقاله سعی داریم تا توضیحاتی در مورد این سیستم به شما ارائه نمائیم.

انرژی خورشیدی و کاربردهای آن

انرژی که از خورشید دریافت می شود را انرژی خورشیدی می گوییم. برای ما انسان ها خورشید یکی از منابع انرژی شناخته شده است و مقدار انرژی که از خورشید به ما می رسد، فوق العاده است. ۹۹ درصد انرژی های زمین از خورشید و انرژی خورشیدی بوده که طی میلیون ها سال این انرژی به صورت های دیگر انرژی تبدیل شده است.

ما انسان ها در سال های متمادی از انرژی خورشیدی برای تولید محصولات کشاورزی، استخراج نمک از دریا و …. استفاده کرده ایم. ما یاد گرفته ایم که با استفاده از پنل های فتوولتائیک خورشیدی ( Solar PV ) انرژی خورشیدی را به برق تبدیل کنیم. به این نکته توجه کنید که تمام انرژی خورشیدی قابل دریافت نیست، حدود ۷۰ درصد این انرژی توسط زمین جذب می شود که به طور بالقوه برای ما انسان ها مفید است و مابقی به فضا بازتاب می شود.

امروزه با توجه به مصرف زیاد سوخت های فسیلی و رو به پایان بودن منابع سوخت های فسیلی، استفاده از انرژی های نو مخصوصا انرژی خورشیدی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خورشید به عنوان یك منبع عظیم انرژی و همچنین دسترسی همگان به آن موجب انجام بررسی و پژوهش های گوناگونی در زمینه تولید برق، گرما، سرما و… گردیده است. آینده سیستم سرمایش خورشیدی در کشورهای گرم و خشکی مانند ایران انکار ناپذیراست.

تهویه مطبوع خورشیدی

تهویه مطبوع خورشیدی به هر سامانه تهویه مطبوعی که برای خنک‌ کردن هوا از انرژی خورشیدی استفاده می‌کند، گفته می‌شود. تهویه مطبوع خورشیدی از طریق آفتاب غیر مستقیم، تبدیل انرژی گرمایی خورشید و مولد برق نوری (نور خورشید به برق) انجام می گیرد. تهویه هوای خورشیدی نقش فزاینده‌ای را در طراحی ساختمان‌های انرژی نو دارند.

در اقلیم های گرم و خشک، در فصول گرم سال، هوا به طرز ناخوشایندی گرم می شود به طوری که نیاز به سیستم تهویه مطبوع برای ایجاد هوای خنک و آسایش به شدت احساس می شود.

سرمایش خورشیدی چیست

یکی دیگر از روش های کارآمد استفاده از انرژی خورشیدی سیستم سرمایش خورشیدی است که باعث ایجاد برودت در تهویه مطبوع در خانه های ما می شود. مخصوصا برای نواحی گرم و خشک که آفتاب فراوانی در آن جا وجود دارد استفاده از سیستم سرمایش خورشیدی مزیت های زیادی را برای مردم آن نواحی به ارمغان می آورد.

بر خلاف دیگر سیستم های خورشیدی مانند آبگرمکن خورشیدی، در سیستم سرمایش خورشیدی، بیشترین تقاضا برای سرمایش زمانی به وجود می آید که برای که تابش انرژی خورشیدی بیشتر باشد. بنابراین ترکیب انرژی گرمایی خورشید و سیستم سرمایش خورشیدی بسیار جذاب است.

 در سیستم سرمایش خورشیدی، حرارت ایجاد شده توسط خورشید به عنوان نیروی محرکه سرمایش استفاده می شود. تجهیزات برودتی مثل چیلرهای جذبی دهه ها است که مورد استفاده قرار می گیرد.

اگر چه سیستم های برقی تهویه مطبوع به استاندارد و کیفیت بالایی دست یافته اند اما از آن جایی که بیشتر سیستم های برودتی از کمپرسور استفاده می کنند دارای مصرف برق بسیار بالایی هستند. بنابراین با توجه به این نکته، سیستم های برودتی در آینده نزدیک احتیاج به یک منبع انرژی تجدید پذیر برای تامین انرژی ورودی دارند.

شاید با دیدن عنوان مقاله برایتان سوال مبهمی پیش آمده باشد و کمی این عنوان گیج کننده به نظر برسد که از انرژی خورشیدی چگونه به منظور سرمایش استفاده می شود، چرا که خورشید بزرگترین منبع انرژی گرمایی است و چگونه می توان از گرمای آن سرما تولید کرد.

با ترکیب گرمایش انرژی خورشیدی و تکنولوژی سیستم های جذبی، از گرمای هوا می توان برای ایجاد سرمایش در داخل ساختمان ها در تهویه مطبوع استفاده کرد و یا مستقیما  برای ایجاد برق کمپرسور از آن استفاده کرد.

البته  تابش خورشید را می توان به کمک سلول های فتوولتائیک به انرژی برق تبدیل کرد و آن را در کمپرسور سیستم برودت تراکمی استفاده کرد.

انواع سیستم های سرمایش خورشیدی

• استفاده از سیستم تبرید چیلر تراکمی

 در این روش با استفاده از پنل های فتوولتائیک انرژی خورشید را به برق تبدیل می کنند و از انرژی به دست آمده آن را برای راه اندازی سیستم تراکمی استفاده می کنند. همان طور که می دانید سیستم های تراکمی دارای مصرف برق بسیار بالایی هستند و به همین دلیل تامین تمام  مقدار برق مصرفی این سیستم نیاز به حجم بالایی از پنل خورشیدی دارد.

• استفاده از سیستم سرمایش جذبی خورشیدی

سرمایش جذبی خورشیدی ( تهویه مطبوع خورشیدی که از چیلر جذبی استفاده می کند) یکی از پربازده ترین و ارزان ترین راه ها برای ایجاد تهویه مطبوع خورشیدی محیط است. در این روش تولید گرمای سیستم از طریق ایجاد آب گرم در کلکتورهای خورشیدی انجام می گیرد. از آب گرم به عنوان تامین کننده گرمایش سیستم خورشیدی استفاده می گردد و از این طریق سیکل سیستم سرمایش جذبی خورشیدی را تکمیل می کنند.

این سیستم دارای تجهیزات متحرک بسیار کمی است و مصرف برق بسیار پایینی دارد که این مقدار مورد نیاز برق را می توانند از طریق پنل خورشیدی تامین کنند.

چیلر جذبی خورشیدی در هر مکانی و در هر میزان آفتابی کار می کند. آن ها بدون نیاز به برق (یا شاید مقدار اندکی مصرف برق) کار می کنند. تنها عضو متحرک آن فن های موتور و پمپ های کوچکی هستند که آب را از کلکتور ها تا چیلر جذبی به گردش در می آورند و برق همین بخش ها هم می تواند از پنل های فتوولتائیک مصرف شود تا همین مقدار کم را هم از انرژی خورشید دریافت کنیم.

پایه و اساس سیستم سرمایش جذبی خورشیدی مشابه سیستم های معمول برودتی است که با تبخیر محلول مبرد سیستم سرمایش جذبی خورشیدی باعث جذب گرمای اطراف آن می شود. تفاوت آن ها در این است که به جای تولید برق خورشید به صورت مستقیم از گرمای انرژی خورشیدی استفاده می کنیم. این ایده به خوبی جواب می دهد، چرا که در فصل تابستان و در زمان گرم شدن هوا میزان انرژی خورشید بیشتر می شود و انرژی لازم برای راه اندازی سیستم های برودتی تامین می شود.

مزیت این سیستم در مقایسه با سیستم های برودتی معمولی، این است که این سیستم باعث ذخیره مقدار بسیار زیادی از انرژی می شود و از طریق گرمای ایجاد شده از طریق انرژی خورشید می توان برای سرمایش جذبی خورشیدی و یا برای ساختمان های سیستم خورشیدی منفصل از شبکه و ساختمان هایی که برای تامین انرژی نیاز به دیزل ژنراتور دارند استفاده کرد.

در این حالت، سرمایش انرژی خورشیدی باعث کاهش میزان استفاده از سوخت های فسیلی  و همچنین کاهش میزان تولید گاز  CO2 می شود. همچنین از آسیب رساندن به محیط زیست جلوگیری می کند. از طرف دیگر به این دلیل که از آب به عنوان مبرد برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند کاملا با محیط زیست سازگار است.

تفاوت سیستم سرمایش خورشیدی و سیستم تهویه مطبوع خورشیدی

اما لازم است که بین سیستم سرمایش خورشیدی و سیستم تهویه مطبوع خورشیدی تمایز قائل شویم. به طور کلی سیستم سرمایش خورشیدی به معنای کاهش میزان دمای اتاق یا ساختمان و حذف گرما از محیط محل زندگی است. اما تهویه مطبوع خورشیدی تنظیم دمای هوا و رطوبت محیط است تا ساکنین در اتاق احساس آسایش و رفاه کنند.

سیستم سرمایش خورشیدی مدار بسته

از سیستم سرمایش مدار بسته می توان در هر سیستم تهویه مطبوعی مثل هواساز یا فن کویل یا در پمپاژ آب سرد در لوله سقف و دیوار ساختمان استفاده کرد.

این سیستم به این علت مدار بسته نامیده می شود که ماده مبرد در یک مدار بسته در لوله گردش می کند.

چیلر جذبی هسته اصلی سیکل مدار بسیاری از سیستم های گرمایش خورشیدی است، کلکتور خورشیدی انرژی حرارتی خورشید را دریافت می کند و چیلرها با توجه به آب گرم ورودی به ایجاد سرمایش می پردازند.

از کلکتور خورشیدی صفحه تخت یا کلکتور لوله خلاء می توان برای جذب گرمایش برای ایجاد سیستم سرمایش خورشیدی استفاده کرد. اندازه  و انتخاب نوع کلکتور خورشیدی بر اساس دمای کارکرد سرمایش جذبی خورشیدی و میزان انرژی خورشیدی موجود می تواند تعیین شود.

سیستم سرمایش غیر فعال خورشیدی

علاوه بر استفاده از سیستم سرمایش خورشیدی در روزهای آفتابی می توان از سیستم سرمایش غیر فعال خورشیدی نیز استفاده کرد. در این نوع از سامانه سرمایش، گرمای خورشیدی مستقیماً برای ایجاد یک محیط خنک یا به کار اندازی هرگونه روند سرمایش مستقیم، بکار نمی‌رود. در عوض در طراحی ساختمان خورشیدی بر روی کاهش سرعت انتقال گرما در تابستان به داخل ساختمان و  بهبود اتلاف گرمای ناخواسته تمرکز می‌شود.
ساخت سرمایش غیر فعال خورشیدی در بنا های جدید بسیار ساده‌تر از تبدیل سامانه ساختمان‌ های جدید می‌باشد. نکات طراحی زیادی در رابطه با سرمایش غیرفعال خورشیدی وجود دارد. این یک عنصر مقدماتی طراحی بنای انرژی صفر در یک آب و هوای گرم است.