چكيده
كاربري انرژي خورشيدي به منظور تامين آبگرم مصرفي، گرمايش و سرمايش فضاها در ايران در دهه اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است.
در اين مقاله، يك سيستم چيلر جذبي خورشيدي براي يك ساختمان اداري با زيربناي 1300 متر مربع در شهر تهران طراحي شده است.همچنين ميزان مصرف انرژي چيلر جذبي خورشيدي در مقايسه با چيلر جذبي هاي رايج مورد بررسي قرار گرفته است.
ساعات كاركرد سيستم سرمايشي از 8صبح الي 17 ،طي روزهاي پانزدهم ارديبهشت الي پانزدهم مهرماه در نظر گرفته شده است. اين پژوهش نشان مي دهد كه سازگارترين نوع چيلر جذبي خورشيدي، چيلر جذبي تك اثره با تغذيه آبگرم و مناسب ترين گردآور خورشيدي جهت كاربري سرمايش، گردآورهاي از 542 متر / نوع لوله تخليه اي مي باشد.توان ژنراتور اين چيلر جذبي تك اثره 236 كيلووات مي باشد كه با استفاده از 5 مربع گردآور لوله تخليه اي،توان مورد نياز تامين خواهد شد
مقدمه
مقدمه انرژي خورشيدي يكي از پاك ترين و بزرگ ترين منابع انرژي هاي تجديدپذير است كه به علت نياز نداشتن به فن آوري هاي پيشرفته و پرهزينه، به عنوان يك منبع مفيد و تأمين كننده انرژي در اكثر نقاط جهان رو به وسعت است .
فن آوري هاي پيشرفته و پرهزينه، به عنوان يك منبع مفيد و تأمين كننده انرژي در اكثر نقاط جهان رو به وسعت است . 99 درصد از مجموع انرژي هايي كه به زمين منتقل مي گردند منشأ خورشيدي دارد كه مقدار آنها در / امروزه بيش از 9 1.8 است. علاوه بر روند رو به رشد قيمت انرژي هاي فسيلي، اثرات مخرب زيست محيطي آن ها از ×105Tw حدود قبيل: آلودگي ها، افزايش دماي كره زمين و تخريب لايه ي اوزون ميل به استفاده از اين انرژي در دسترس را دو چندان حاصل از فرآيند سوختن سوخت هاي فسيلي نقش اساسي را در تشديد گرمايش كره زمين ايفا مي كند.
با استفاده از انرژي خورشيدي علاوه بر كاهش استفاده از سوخت هاي فسيلي غيرقابل تجديد، افزون بر 20 % از ميزان انتشار گاز co2 كاسته خواهد شد.
در ايران، استفاده از انرژي خورشيدي جهت تأمين سرمايش ساختمان ها از ديرباز مورد توجه بوده و مي توان گفت اولين گردآورنده سرمايش خورشيدي براي به گردش در آوردن هواي خنك در ساختمان نزديك شهر يزد توسط معماران ايراني ساخته شده است.
واقع شدن ايران در عرض جغرافيايي بين 25درجه تا 40 درجه شمالی ، میانگین انرژی خورشيدي حدود 19.23 در سال و و ميزان ساعات آفتابي بيش از 2800 ساعات همچنين سياست هاي دولت براي گسترش توليد انرژي از روش هاي نوين، همه نشان از پتانسيل بالاي ايران در زمينه انرژي خورشيدي است.
سالهاست كه استفاده از سيستم هاي نوين سرمايشي در ايران با سوخت هاي فسيلي همراه شده و توجه به استفاده از سيستم هاي تجديدپذير در تأمين سرمايش نزد طراحان و متخصصان علوم تأسيسات از درجه پائيني برخوردار شده است. در اين پژوهش بر آن شديم با طراحي يك چيلر جذبي سازگار با سيستم خورشيدي بدون نياز به سوخت هاي فسيلي و بررسي عملكرد آن مهندسين، طراحان و مسئولان كشور را براي استفاده از انرژ ي هاي تجديدپذير و بالاخص انرژي خورشيدي، ترغيب كنيم.
طرح سيستم:
در اين مقاله هدف طراحي يك سيستم خورشيدي براي يك ساختمان اداري با زيربناي 1300متر مربع و با فضای تهویه شده ی 894 متر مربع در شهر تهران است. ساعات كاري اين مجموعه از 8 صبح تا 5 بعدازظهر است كه سيستم m تهويه شده ي 2 سرمايشي يك ساعت زودتر و قبل از حضور كاركنان شروع به كار خواهد كرد. مدت زمان كاركرد سيستم براي 5 ماه سال طي روزهاي 15 ارديبهشت تا 15 مهرماه در نظر گرفته ميشود.
با توجه به دادهای ناسا Nasa در سال 2009 ميلادي شرايط زير براي شهر تهران در نظر گرفته خواهد شد:
1. عرض جغرافیایی : 35.7 شمالی
2. طول جغرافیایی (L) : شرقی 51.4
3. ارتفاع از سطح دریا (E) : متر 1219
4. دمای خشک تابستانی(Tdb) : درجه 37
5. دمای مرطوب تابستانی(Twb) : درجه 23
6. رطوبت نسبی سالیانه (RH) : درجه 23
7. سرعت متوسط سالانه باد (VM) : متر بر ثانیه 5.3
اجزاي سيستم
-3-1 انتخاب نوع سيستم سرمايشي افزايش ميل براي رسيدن انسان به شرايط آسايش از ديرباز مورد توجه بوده كه در سال هاي اخير اين ميل به اوج خود رسيده است. مهمترين عامل در تأمين اين آسايش، سرمايش مطلوب فضاي زندگي انسان است . چرا كه محققان نشان 24 به صورت قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد. عموماً براي تأمين سرمايش c داده اند كه كارايي انسان در دماهاي بالاي
انتخاب نوع سيستم سرمايشي
افزايش ميل براي رسيدن انسان به شرايط آسايش از ديرباز مورد توجه بوده كه در سال هاي اخير اين ميل به اوج خود رسيده است. مهمترين عامل در تأمين اين آسايش، سرمايش مطلوب فضاي زندگي انسان است . چرا كه محققان نشان كه كارايي انسان در دماهاي بالاي 24 به صورت قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد.
عموماً براي تأمين سرمايش فضاها دو نوع سيستم متداول است كه يكي سيستم سرمايش تراكمي و ديگري سيستم سرمايش جذبي است. تفاوت عمده اين دو سيستم ناشي از وجود متراكم كننده در سيستم تراكمي و جايگزيني ژنراتور و جاذب به جاي آن در سيست م هاي سرمايشي جذبي است. هدف از ايجاد اين تغييرات كمين هسازي مصرف انرژي الكتريكي است چرا كه متراكم كننده موجود در سيستم هاي تراكمي براي متراكم كردن سيالي با حجم مخصوص بالا ،انرژي الكتريكي زيادي را مي طلبد در صورتيكه در سيستم هاي جذبي، تنها منابع استفاده كننده از انرژي الكتريكي پمپ ها هستند كه به مراتب مصرف انرژ ي الكتريكي كمتري نسبت به متراكم كننده دارند. بنابراين به اين نتيجه خواهيم رسيد كه سيستم هاي جذبي ميزان انرژي الكتريكي كمتري نسبت به سيستم هاي تراكمي مصرف مي كنند. حال ممكن است اين نظريه مطرح شود كه انرژي الكتريكي موردنياز متراكم كننده را از برق خورشيدي (سلول هاي فتوولتاييك) تأمين كنيم،اما با توجه به دلايل زير اثبات مي كنيم كه استفاده از سيستم حرارتي خورشيدي در يك سيكل سرمايش جذبي بسيار بهتر و مفيدتر از اين نظريه است.
اولين و مهمترين دليل اينكه در اكثر نقاط دنيا از جمله ايران توليد برق خورشيدي بسيار پرهزينه تر از سيستمهاي حرارتي خورشيدي است، لازم به ذكر است كه توليد برق خورشيدي در مقياس هاي كوچك (از 1 تا 100 وات) منطقي تر به نظر مي رسد. دومين دليل اينكه اگرچه امروزه در سيستم هاي تراكمي از مبردهايي استفاده مي شود كه صدمه ي كمتري به لايه ي اوزون مي زنند اما اين مبردها كماكان به صورت قابل ملاحظه اي ميزان گازهاي گلخانه اي را تشديد مي كنند و به طور كلي اين مبرد ها در مقايسه با 2 co صدها برابر نرخ اثرات گلخانه اي را افزايش مي دهند و اين در حالي است كه مبرد هاي مورد استفاده در سيستم هاي سرمايش جذبي چنين عيب بزرگي ندارند.
حال كه مزيت سيستم هاي جذبي نسبت به سيستم هاي تراكمي مشخص گرديد با بررسي انواع سيستم هاي سرمايش جذبي، سازگارترين آنها را با سيستم خورشيدي تعيين خواهيم كرد: از ديدگاه نوع سيال كاري چيلرهاي جذبي مي توان آنها را به دو گروه كلي تقسيم بندي نمود كه كاربري بيشتري در تامين سرمايش فضاها دارند.
گروه اول چيلرهاي آب آمونياك و گروه دوم به چيلرهاي ليتيم برومايد آب موسوم اند .اولي براي كاربردهاي سرمايشي زير صفر درجه و مورد استفاده قرار مي گيرند. دومي براي كاربردهاي سرمايشي بالاي صفر درجه مورد استفاده قرار مي گيرند.
چيلرهاي جذبي را مي توان از لحاظ تعداد ژنراتورهاي آنها نيز تقسي مبندي نمود كه به دو دسته ي كلي چيلرهاي جذبي تك اثره و چيلرهاي جذبي دو اثره تقسيم مي شوند كه تفاوت آنها حاصل از تفاوت تعداد ژنراتورهاي آنها است.
همچنبن چيلرهاي جذبي تك اثره را نيز مي توان براساس چگونگي عملكرد ژنراتو رهاي آنها به 3 دسته ي كلي تقسيم بندي كرد. در دسته ي اول كه به ژنراتورهاي شعله مستقيم موسوم اند، شعله مستقيماً مبرد درون ژنراتور را گرم مي كند و در دسته ي دوم آب داغ يا بخار وارد ژنراتور شده و عامل جداسازي جاذب موجود درون سيستم مي شود و در وارد ژنراتور شده دسته ي آخر كه به چيلرهاي جذبي تك اثره با تغذيه آب گرم موسوم اند، آب گرم حدود 80 درجه جداسازي جاذب و مبرد(ليتيم برومايد و آب) را انجام مي دهد.
هزينه ي اقتصادي اين نوع چيلرها از مدل هاي ديگر بيشتر است و در صنايع كاربرد كمتري دارند و مي توان گفت بعنوان مثال در تنها در صنايع اي استفاده مي شوند كه داراي واحد بازيافت انرژي و حرارت (Cogeneration) هستند.
بعنوان مثال نيروگاه هاي حرارتي مقدار زيادي انرژي، در بخار خروجي از توربين هاي بخار وجود دارند كه مي توان از آن براي گرم كردن آب ورساندن آن به دماي 88 درجه و انتقال اين آب به ژنراتور چيلرهاي جذبي استفاده نمود. از اين رو اين چيلرها در صنايع امروز مصارف خاصي دارند و كاربرد آنها روز به روز در حال كاهش است. در اين مقاله سعي خواهيم كرد كه تا با انتقال آب 88 درجه حاصل از يك سيستم خورشيدي به يك چيلر جذبي تك اثره با تغذيه آب گرم نشان دهيم كه از اين نوع چيلرها مي توان در ايجاد سرمايش خورشيدي بهره برد و ميزان انرژي مصرفي در آنها را نيز به ميزان قابل توجهي كاهش داد و در آينده اي نزديك با تلفيق اين نوع چيلرهاي جذبي با سيستم هاي خورشيدي بار ديگر كاربرد آنها در صنايع و ساختمان هاي مسكوني وسعت خواهد يافت.
انتخاب نوع سيستم خورشيدي
مهمترين قسمت و به تعبيري قلب سيستم خورشيدي، گردآورنده خورشيدي آن سيستم م ي باشد كه با جذب انرژي تابشي ورودي از خورشيد و تبديل آن به گرما، اين حرارت را به سيالي كه در گردآورنده جريان دارد (معمولاً هوا، آب يا روغن) انتقال مي دهد. جدول زير (جدول 1) انواع گردآورنده هاي خورشيدي موجود را تشريح مي كند:
حال اين سؤال پيش مي آيد كه در ميان انواع گردآورنده هاي خورشيدي كداميك از آن ها براي سيستم جذبي تك اثره با تغذيه آب گرم مناسب تر به نظر مي رسد.:
همان طور كه در قسمت هاي قبلي گفته شد ژنراتور اين نوع از چيلرها به آبگرم حدود 88 درجه سانتی گراد نياز دارد و همين طور بايد در نظر گرفت كه استفاده از كلكتورهاي متحرك هزينه ي گزافي را به سيستم سرمايشي ما تحميل مي كنند بنابراين بايد از گردآورنده هاي ثابت يكي را انتخاب نماييم.
شكل ( 1) مي تواند در انتخاب نوع گردآورنده به ما كمك زيادي انجام دهد.
با توجه به اين شكل مي توان دريافت كه دماي كاركرد هر كدام از اين گردآورنده ها نسبت مستقيمي با بازدهي آنها خواهد داشت. به طوريكه با افزايش اين دما در گردآورنده هاي صفحه تخت، نرخ بازدهي آن ها به شدت كاهش مي يابد و از حدود 70 درجه سانتی گراد بازدهي اين گردآورنده از نصف هم كمتر خواهد شد . در حاليكه در گردآورنده هاي لوله تخليه اي با رسيدن دما به 100 درجه سانتی گراد بازدهي حدود 60 % خواهد شد. همان طور كه در شكل مشاهده مي كنيم با دمايكاركرد حدود 90 درجه سانتی گراد 90 بازده حدود 65 % خواهد بود. درصورتيكه در اين دما بازدهي كلكتورهاي صفحه تخت حدود 42 درصد است .
از سوي ديگر كارايي گردآورنده هاي خورشيدي صفحه تخت در شرايط نامطلوب آب و هوايي مانند روزهاي سرد، ابري و طوفاني كاهش مي يابد. همچنين تأثير شرايط جوي مانند تقطير و رطوبت باعث خرابي زودهنگام قطعات داخلي و در نتيجه كاهش كارايي سيستم مي شود در حاليكه گردآورنده هاي لوله تخليه اي بگونه اي متفاوت از اين نوع گردآورنده هاي خورشيدي هستند و از لوله هاي شيشه اي كه هواي داخل آن تخليه شده ساخته مي شوند( شكل 2). بعلت تخليه هواي بين لوله و شيشه و جذب كننده اين نوع گردآورنده داراي افت كم انتقال حرارت از طريق جابجايي، حتي در دماي بالا است.
اين فرآيند تخليه هوا مهمترين عامل در عملكرد گردآورنده هاي لوله تخليه اي مي باشد و بطور كلي مي توان گفت كه خلا ء عايق بسيار خوبي است و اگر اين عمل بصورت صحيح انجام شود وقتي دماي داخل لوله به 150 درجه سلسيوس مي رسد لايه ي خروجي لوله را مي توان با دست لمس كرد و در مجموع اين نوع گردآورند هها تركيبي از يك سطح انتخابي و يك مانع مؤثر انتقال حرارت جابجايي مي باشند و علاوه بر تابش مستقيم خورشيد تاب شهاي پراكنده را نيز جذب مي كنند.
پس با شرايط فوق مي توان گفت مناسب ترين سيستم سرمايشي خورشيدي يك چيلر جذبي تك اثره با تغذ يه آب گرم با گردآورنده هاي لوله تخليه اي مي باشد.
محاسبه بار سرمايشي
برآورد بار سرمايشي توسط نرم افزار
برآورد بار سرمايشي اين پروژه توسط نرم افزار ( 4.3 Hap Carrier كه يكي از رايج ترين نرم افزارهاي محاسبه و شبيه سازي انرژي و بار حرارتي و برودتي ساختمان ها مي باشند صورت گرفته است.
جدول ( 2) نتايج بار برودتي ساختمان فوق را نشان مي دهد كه با احتساب 10 % ضريب اطمينان توسط نرم افزار، بار برودتی ساختمان 145.5 کیلو وات به ازای 894 متر مربع فضاي مفيد تهويه شده است.
جدول ( 3) براي روز اول جولاي (بحراني ترين شرايط طراحي) به ازاي ساعات مختلف كاركرد سيستم و نيز ميزان دماي هواي محيط، مقدار بار سرمايشي سيستم را نشان مي دهد و همان طور كه در جدول مشاهده مي شود براي بيشترين دماي هواي بيرون در ساعت 3 بعدازظهر ميزان سرمايش حداكثر خواهد بود.
طراحي دستگاه سرماساز
همان طور كه در قسمت هاي قبل اشاره شد سيستم مناسب براي تلفيق سيستم خورشيدي و سرمايشي، نوعي چيلرجذبي تك اثره با تغذيه آبگرم است كه دماي آب ورودي از سيستم خورشيدي به اين چيلرها حدود 88 درجه سانتی گراد بو ده و با اختلاف دماي حدود 5 درجه اين آب از ژنراتور خارج شده و بار ديگر به سمت گردآورنده هاي خورشيدي باز مي گردد.
بالانس هواي يك چيلر جذبي به صورت زير است:
Qg +Qe = Qc
با محاسبه بار برودتي توسط نرم افزار كه عددي تقريباً برابر با Qe و همچنين با به دست آوردن حرارت جذب شده توسط برج خنك كن Qc با توجه به دماي آب ورودي به جاذب و دماي آب خروجي از چگالنده كه حتي خنك كاري )سيستم است) مي توان ميزان توان موردنياز ژنراتور Qg را محاسبه كرد.
براي كاركرد چنين چيلر جذبي محدوده هاي دماي آب ورودي به ژنراتور بايد بين 95 تا 70 درجه سانتيگراد باشد تا دماي آب سرد حاصل چيلر به 7 درجه برسد. ميزان ظرفيت سرمايشي cop اين چيلر رابطه مستقيمي با دماي آب ورودي جهت خنك كاري (از برجخنك كن) و همين طور دماي آب ورودي به ژنراتور دارد به طوري كه اگر دماي آب ورودي به سيستم از طرف برج خنك كن 30 درجه و دماي آب ورودي به ژنراتور در دماي 95 درجه باشد ظرفيت سرمايشي دستگاه به 1.2 خواهد رسيد كه ميزان مطلوبي است.
شكل ( 3) صحت اين گفته را نمايش مي دهد.
با توجه به اينكه دماي سرمايشي بالاي صفر درجه بوده يعني دماي آب خروجي از اوپراتور 7 درجه مي باشد از آب و ليتيم برومايد به عنوان مبرد و جاذب استفاده مي كنيم كه ماده اي ايمن، بي بو و غيرسمي و بدون ضرر براي محيط زيست است.
البته اين سيال با سيال كاري سيستم خورشيدي متفاوت است و بايد گفت كه آب ارجح ترين گزينه براي يك سيكل خورشيدي است. دماي موجود در گردآورنده ها در طول سال ممكن است بين 15 تا 150 درجه متغيرباشند.
درنتيجه آب گزينه مناسبي نمي تواند باشد بنابراين از ضديخ كه همان پروپيلن گليكول است استفاده مي كنيم. در طراحي اين چيلر بايد توجه كرد كه محلول آب و ليتيم برومايد با محلول آب و پروپيلن گليكول نبايد با هم در تماس مستقيم باشند و يا با يكديگر مخلوط شوند. بلكه ژنراتور به عنوان يك مبدل حرارتي بين اين دو سيال عمل مي كند.
براي جلوگيري از كريستاليزاسيون از يك پمپ محلول و سيستم Drain back استفاده مي كنيم كه اين پمپ محلول بهتر است از نوع هرمتيك باشد. در كنترل اين چيلر بايد توجه داشت كه حداكثر فشار در اين چيلر588kpa طراحي شده و فشار جريان آب نبايد از اين مقدار بيشتر شود.
سؤال ديگري كه ممكن است مطرح شود اين است كه در 7 ماه مابقي سال كه از چيلر جذبي استفاده مي كنيم اين گردآورنده ها چه نقشي خواهند داشت؟
در پاسخ به اين سؤال بايد گفت مي توان از چ يلر فوق به عنوان چيلر - پمپ حرارتي استفاده كرد تا در زمستان وظيفه گرمايش را به عهده داشته باشد يعني با ورود آب بين 90 تا 70 درجهسانتيگراد به ژنراتور آب خروجي جهت تأمين گرمايش به درجه 55 خواهد رسيد و راه حل ديگر استفاده از آب گرم حاصل از گردآورنده جهت تأمين آبگرم مصرفي ساختمان مي باشند كه در مبحث اين مقاله نمي گنجد چرا كه بحث ما در اين مقاله تأمين سرمايش ساختمان فوق است.
تلفيق سيستم سرمايش با سيستم خورشيدي
محاسبه ميزان تابش و جذب
براي محاسبه ي ميزان تابش و جذب به داده هاي Nasa مراجعه مي كنيم كه يكي از معتبرترين منابع اطلاعاتي است. اطلاعات زير براساس اين منبع اطلاعاتي در ماه تیر و به صورت ميانگين ميباشد.
با فرض تابش حدود 9 ساعته در اين ماه از تابستان مقدار توان ماهانه تابش خورشيدي به روي سطح افق 834 وات بر متر مربع است .
براي تعيين شيب بهينه گردآور مي توان از الگوي زير استفاده كرد:
1. اگر شيب گردآور را بيشتر از عرض جغرافيايي محل موردنظر فرض كنيم در زمستان خروجي بيشتري از گردآور خواهيم داشت.
2. اگر شيب گردآور را كمتر از عرض جغرافيايي محل فرض كنيم در تابستان خروجي بيشتري از گردآور خواهيم داشت.
3. اگر شيب گردآور را مساوي با عرض جغرافيايي محل موردنظر فرض كنيم هم در زمستان و هم در تابستان خروجي مناسبي خواهيم داشت.
با توجه به اينكه استفاده از اين سيستم در حالت سرمايش و گرمايش اقتصاد ي تر است شيب كلكتور يا همان گردآور را مساوي با عرض جغرافيايي شهر تهران در نظر خواهيم گرفت.
تعيين سطح، قدرت خروجي و بازدهي گردآورنده
براي محاسبه قدرت خروجي گردآور از رابطه ي ( 3) استفاده مي كنيم:
Blow Down) WHO- 2. گند زدايي و تصفيه آب استخر ( بهترين روش توصيه شده سازمان بهداشت جهاني
qcollector = FR (τα )ave .G − FRULΔT
محاسبه بازدهي گردآور خورشيدي به صورت نسبت قدرت خروجي گردآور به ميزان توان تابشي متوسط ماهانه روي سطح شيبدار گردآورنده است:
Z = qcollector/g
همچنين Ac كه سطح موردنياز گردآورنده است از رابطه زير محاسبه مي شود:
Ac= Qg/qcollect
نحوه كاركرد چيلر جذبي خورشيدي
همان طور كه در شكل زير (شكل 5) ديده مي شود آب گرم توليدي توسط گردآورنده كه به وسيله ي سيستم كنترل هوشمند روي 88 درجه تنظيم شده است به ژنراتور مي رسد. در روزهاي ابري يا روزهايي كه به هر دليل قادر نباشيم بااستفاده از سيستم خورشيدي دماي آب را به 88 درجه برسانيم منطقي است كه براي جبران ، از يك سيستم كمكي كوچك جهت رساندن دماي آب ورودي به ژنراتور به 88 درجه بهره ببريم و همينطور اگر دماي آب خروجي ازژنراتوركه 83 درجه است به دليل كمبود جذب در گردآور نتواند به دماي مطلوب برسد سيال عامل بعد از خروج از ژنراتور با فرمان سيستم كنترل هوشمند مستقيما به سيستم كمكي فرستاده مي شود .
آب گرم ورودي به ژنراتور باعث تغليظ محلول آب و ليتيم برومايد مي شود و برومايد تغليظ شده به علت اختلاف فشار بين جاذب و ژنراتور و همين طور به دليل نيروي ثقلي به جاذب باز مي گردد و از طرفي بخار حاصله در ژنراتور درچگالنده دستگاه توسط آب خنك كننده برج خنك كن، تقطير و به سمت تبخير كننده مي رود و مايع مبرد آب توسط پمپ مبرد روي لوله هاي مسي تبخيركننده پاشيده شده و بخار مي گردد و بخارات حاصله توسط ليتيم برومايد در جاذب جذب شده و عمل تبخير در تبخيركننده بصورت پيوسته انجام مي پذيرد. مايع ليتيم برومايد با جذب رطوبت رقيق شده لذا جهت تداوم جذب بخار بايد تغليظ گردد. ليتيم برومايد رقيق شده توسط پمپ محلول و از طريق يك مبدل به ژنراتور انتقال مي يابد و سيكل به صورت مستمر تكرار مي گردد. (شکل 5 در ابتدای صفحه قابل مشاهده است )
نتايج محاسبات
با توجه به مطالب ذكر شده در قسمت هاي قبل حال نتايج محاسبات را در زير بيان مي كنيم:سيستم سرمايشي مدنظر يك چيلر جذبي تك اثره با تغذيه آب گرم با ظرفيت تبريد 146kw و با توان ژنراتور 236kw می باشد . نرخ جريان آب خروجي از اواپراتور 0.45 m3/min در فش ار كاري 54kpa با سايز لوله ي ورودي 5.08cm بوده و نرخ جريان آب خروجي از برج خنك كن (ورودي به چيلر 1.07m3/min با فشار 64kpa و همين طور نوع جريان آب گرم ورودي به ژنراتور0.64m3/min با فشار 49kpa مي باشد سايز لوله ي آب ورودي به چيلر از طرف برج خنك كن و سايز لوله ي ورودي آب گرم به ژنراتور 6.35 سانتي متر مي باشد. براي پمپ كردن مبرد يك پمپ با توان 0.15kw براي پمپ كردن محلول ليتيم برومايد يك پمپ با توان0.55kw از نوع هرمتيك مورد استفاده قرار مي گيرد و نيز براي اسپري كردن محلول در چيلر از يك پمپ با توان 0.4kw بهره مي بريم. حجم تقريبي تبخير كننده ، چگالنده و ژنراتور به ترتيب 0.14 , 0.284 , 0.132m3 مي باشد.. سيستم خورشيدي مدنظر يك سيستم خورشيدي فعال مدار بسته تحت فشار است با شيب بهينه 36 براي گردآورها و ميزان تابش خورشيدي روي سطح شيبدارHt آن29.62mj/m2.day و مجهز به گردآورنده هاي لوله تخليه اي است. قدرت خروجي گردآور بر واحد سطح 435w/m2 بوده و ميزان بازدهي گردآور62.11% خواهد شد و مفهوم آن اين است كه از 6.3kw/m2.day انرژي خورشيدي روي سطح گردآور 4.3kwh/m2.day از اين انرژي به صورت خروجي از گردآور دريافت خواهيم كرد و براي تأمين اين خروجي به گردآور نياز داريم كه با فرض سطح 3 متر مربعي گردآورها تعداد 181 گردآور 3 مترمربعي براي اين سيستم موردنياز است. جهت به گردش درآوردن آب در سيستم فوق به يك پمپ كه تواني در حدود 1.72kw دارد نياز خواهيم داشت اين در حالي است كه فشار كاري اين سيستم خورشيدي در حدود 810kpa مي باشد.
مقايسه مصرف انرژي در چيلر جذبي خورشيدي فوق در مقايسه با چيلرهاي جذبي رايج
براي برآورد انرژي نياز است تا تفاوت هاي سيستم سرمايشي خورشيدي را با يك سيستم سرمايشي غيرخورشيدي در شرايط مشابه مقايسه كنيم. تفاوت دو سيستم فوق را مي توان ناشي از تفاوت چگونگي تأمين آبگرم 88 درجه براي ژنراتور دانست. همان طور كه در قسمت هاي قبل محاسبه كرديم ميزان توان موردنياز ژنراتور براي تأمين سرمايش و راه اندازي چيلر 236 kw است. كه در يك سيستم غيرخورشيدي اين توان بايد توسط يك سيستم فسيلي مثل يك بويلر تأمين شود اما با استفاده از سيستم خورشيدي تمامي اين 236 كيلووات را بدون صرف انرژي فسيلي تأمين نموده ايم . البته با توجه به اينكه در طول دوره ي 5 ماهه كاركرد سيستم سرمايشي ( 15 ارديبهشت تا 15 مهرماه ) طبق داده هاي هواشناسي Nasa در شهر تهران حدوداً 5 روز غيرآفتابي داريم براي تأمين آبگرم مورد نياز ژنراتور ناچار به استفاده از سيستم كمكي خواهيم شد.
تفاوت دوم در سيستم سرمايش خورشيدي و غيرخورشيدي ناشي از پمپي 1.7 kwاست كه در سيستم خورشيدي طراحي شده و اين ميزان انرژي نيز در تعيين ميزان صرف هجويي مورد توجه قرار مي گيرد.
در ساير موارد از قبيل پمپ و محلول، پمپ اسپري و پمپ مبرد و يا توان موردنياز جهت راه اندازي سيستم و سيستم هاي كنترلي چيلر 0.45kw هر دو سيستم سرمايش و خورشيدي و غيرخورشيدي مصرف مشابهي دارند كه در ميزان صرفه جويي تأثيري نخواهند داشت.
آب قبل از تصفيه، مشاهده شد كه منعقد كننده تاثير (TOC) -2 در بررسي نقش ازن در كاهش كل كربن آلي بيشتري در كاهش آن دارد و اثر ازن در مقايسه با آن كمتر مي باشد.همچنين تغيير مقدار دز مصرفي ازن تاثير چنداني در كاهش آن ندارد.
نتيجه گيري:
در زير مهمترين نتايج اين پژوهش را به اختصار دسته بندي مي كنيم:
الف- انرژي مصرفي در چيلرهاي جذبي به مراتب از انرژي مصرفي در چيلرهاي تراكمي كمتر است.
ب- سازگارترين نوع چيلر جذبي با سيستم خورشيدي، چيلر جذبي تك اثره با تغذيه آب گرم است.
ج- براي سيستم هاي سرمايش خورشيدي بدون جهت ياب (ثابت) بهترين نوع گردآور، گردآورهاي لوله تخليه اي است.
د- ظرفيت سرمايش چيلرهاي جذبي به دماي آب ورودي به ژنراتور وبه دماي آب ورودي از برج به چيلر وابسته است.
ه- شيب بهينه گردآورنده براي يك سيستم خورشيدي كه هم در تابستان و هم در زمستان مورد استفاده قرار مي گيرد برابر با عرض جغرافيايي محل است.
ي- بهترين سيال معادل براي سيستم هاي خورشيدي جهت جلوگيري از يخ زدگي و تبخير سيال، پروپيلن گليكول است.
- براي اولين بار در ايران و توسط اين مقاله يك چيلر جذبي خورشيدي با ظرفيت س رمايش بالاي 40 تن تبريد (حدوداً 45 تن تبريد) طراحي گرديد و اميد آن داريم در آينده اي نه چندان دور گردآورهاي خورشيدي بام هاي ايرانيان را به تصرف درآورند.
ز - راندمان گردآورهاي لوله تخلي هاي با شرايط مفروض فوق 62% مي باشد كه ميزان بسيار مطلوبي است
امير فلاحتكار: دانشجوي كارشناسي ارشد رشته مهندسي انرژي
حميدرضا اخوان ارمكي: دانشجوي كارشناسي ارشد رشته مهندسي انرژي
