کولر گازی خورشیدی چگونه کار می کند - و کدام نوع برای شما مناسب است

1. تهویه مطبوع خورشیدی فتوولتائیک الکتریکی درایو

PV محور کولرهای خورشیدی امروزه گسترده‌ترین مسیر فناوری موجود در بازار را نشان می‌دهد. این سیستم از پنل های خورشیدی، یک کنترلر MPPT (ردیابی نقطه حداکثر توان)، یک اینورتر و یک کمپرسور با سرعت متغیر تشکیل شده است. سلول های خورشیدی نور خورشید را به جریان مستقیم تبدیل می کنند که سپس تنظیم می شود و برای خنک کردن کمپرسور استفاده می شود.

بسته به اتصال به شبکه، سیستم های PV محور در سه حالت پیکربندی می شوند:

سیستم های خارج از شبکه

تهویه مطبوع خورشیدی خارج از شبکه به ذخیره باتری برای کار مستقل از هر شبکه برقی وابسته است. این پیکربندی برای مناطق دور افتاده بدون دسترسی به شبکه به خوبی مناسب است. محدودیت‌های اصلی، هزینه بالای بانک‌های باتری و چرخه‌های نگهداری نسبتاً کوتاه برای واحدهای ذخیره‌سازی است.

سیستم های گرید-Tied

سیستم‌های متصل به شبکه برق تولید شده توسط خورشید را برای استفاده از تهویه مطبوع اولویت می‌دهند، نیروی مازاد را به شبکه برق صادر می‌کنند و زمانی که خروجی خورشیدی کافی نیست از شبکه استفاده می‌کنند. این پیکربندی بهترین اقتصاد کلی را ارائه می دهد و انتخاب غالب برای ساختمان های تجاری و پروژه های مسکونی است.

سیستم های درایو مستقیم DC

سیستم‌های درایو مستقیم، کمپرسور را مستقیماً از خروجی DC فتوولتائیک تغذیه می‌کنند، مرحله اینورتر را حذف می‌کنند و راندمان سیستم را بین 5 تا 10 درصد بهبود می‌بخشند. ظرفیت خنک‌کننده به طور طبیعی با شدت تابش خورشیدی مقیاس می‌شود و این پیکربندی را به ویژه در مکان‌هایی که تقاضای خنک‌کننده در ساعات روشنایی روز متمرکز می‌شود، مانند مدارس و ساختمان‌های اداری مؤثر می‌سازد.

COP کلی سیستم یک تهویه مطبوع خورشیدی مبتنی بر PV توسط اثر ترکیبی راندمان تبدیل پانل، تلفات اینورتر و دقت کنترل فرکانس متغیر کمپرسور تعیین می‌شود. پانل های سیلیکونی تک کریستالی فعلی بازدهی بین 22 تا 24 درصد دارند. همراه با کمپرسورهای اینورتر DC با راندمان بالا، عملکرد انرژی سالانه به طور مداوم ثابت می ماند.

2. خورشیدی حرارتی درایو تهویه مطبوع خورشیدی

سیستم‌های محرک حرارتی خورشیدی از گرمای جمع‌آوری‌شده توسط کلکتورهای خورشیدی برای تغذیه مستقیم چرخه تبرید ترمودینامیکی استفاده می‌کنند و مرحله تبدیل فتوولتائیک را به‌طور کامل دور می‌زنند. این رویکرد تلفات تبدیل فوتوالکتریک را حذف می کند و ارزش استفاده از انرژی قوی را در مناطق با تابش بالا و بار خنک کننده بالا ارائه می دهد.

سیستم های محرک حرارتی از طریق دو شاخه چرخه تبرید اصلی کار می کنند:

تبرید جذبی

سیستم‌های جذب از جفت‌های سیال در حال کار استفاده می‌کنند - معمولاً لیتیوم برومید-آب (H2O/LiBr) یا آمونیاک-آب (NH3/H2O) - و توسط آب داغ در دمای 80 تا 180 درجه سانتی‌گراد تولید شده توسط کلکتورهای خورشیدی هدایت می‌شوند. گرما یک ژنراتور را به حرکت در می آورد که مبرد را از جاذب جدا می کند. مبرد سپس از تراکم، انبساط، تبخیر و جذب مجدد عبور می کند تا چرخه خنک کننده کامل شود.

چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید به طور گسترده در پروژه های بزرگ تهویه مطبوع مرکزی استفاده می شوند. واحدهای تک جلوه به دمای رانندگی تقریباً 80 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد نیاز دارند، در حالی که واحدهای اثر دوگانه به دمای 150 درجه سانتیگراد یا بالاتر نیاز دارند. اینها معمولاً با کلکتورهای لوله تخلیه شده یا کلکتورهای صفحه تخت جفت می شوند. سیستم‌های آب آمونیاکی می‌توانند به سرمایش زیر صفر برسند و برای کاربردهای زنجیره سرد صنعتی مناسب‌تر هستند.

تبرید جذب

سیستم‌های جذب از خواص فیزیکی جذب و دفع جاذب‌های جامد - مانند سیلیکاژل، زئولیت یا کربن فعال - برای ایجاد چرخه تبرید استفاده می‌کنند. دمای رانندگی مورد نیاز معمولاً بین 60 تا 120 درجه سانتیگراد است که می تواند مستقیماً توسط کلکتورهای صفحه تخت با دمای متوسط ​​تا پایین تأمین شود. سیستم ها فاقد قطعات متحرک هستند، از نظر ساختاری ساده هستند و هزینه های تعمیر و نگهداری پایینی دارند.

جفت کاری سیلیکاژل-آب در دمای رانندگی بین 60 تا 85 درجه سانتیگراد عملکرد قابل اعتمادی دارد و COP تقریباً 0.4 تا 0.6 را به دست می آورد. این ترکیب به خوبی با کاربردهای تهویه مطبوع خورشیدی ساختمان در مقیاس کوچک و متوسط ​​مطابقت دارد. مواد چارچوب فلزی-آلی (MOF) به عنوان جاذب های نسل بعدی وارد تحقیقات کاربردی می شوند، با سطح ویژه بسیار بالا و ساختارهای منفذی قابل تنظیم که ظرفیت جذب قابل توجهی را افزایش می دهند.

خنک کننده خشک کن

سیستم‌های خنک‌کننده خشک‌کننده از خشک‌کننده‌های جامد یا مایع برای رطوبت‌زدایی و پیش‌سرد کردن هوای ورودی استفاده می‌کنند، با انرژی حرارتی خورشیدی که خشک‌کننده مصرف‌شده را بازسازی می‌کند. همراه با خنک کننده تبخیری، این رویکرد به کاهش موثر دما دست می یابد. در آب و هوای گرم و خشک - مانند خاورمیانه و شمال غربی چین - خنک کننده خشک کن با راندمان بالا عمل می کند و به طور همزمان کنترل رطوبت را فراهم می کند. این فناوری چشم انداز کاربردی قوی در سیستم های تهویه مطبوع کنترل مستقل دما-رطوبت (THIC) دارد.

3. تهویه مطبوع خورشیدی هیبریدی درایو فتوولتائیک-حرارتی (PVT).

سیستم های PVT پانل های فتوولتائیک و کلکتورهای حرارتی خورشیدی را در یک واحد ادغام می کنند و به طور همزمان برق و گرما تولید می کنند. در حین کار، سلول های PV گرما را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کنند که باعث کاهش راندمان تبدیل الکتریکی آنها می شود. سیستم‌های PVT این گرمای اتلاف را از طریق کانال‌های جریان پنل عقب بازیابی می‌کنند و بازده جمع‌آوری حرارتی را افزایش می‌دهند و در عین حال دمای عملکرد سلول را پایین‌تر نگه می‌دارند - خروجی الکتریکی را در سطوح بالاتری نسبت به ماژول‌های PV معمولی به تنهایی حفظ می‌کنند.

خروجی الکتریکی از یک سیستم PVT یک سیستم تهویه مطبوع تراکمی بخار را به حرکت در می آورد، در حالی که خروجی حرارتی به طور همزمان یک چیلر جذبی یا جذبی را هدایت می کند یا منبع گرما را در مدار پمپ حرارتی تکمیل می کند. این منبع الکتریکی و حرارتی هماهنگ، نرخ کلی استفاده از انرژی خورشیدی یک سیستم تهویه مطبوع خورشیدی PVT را قادر می‌سازد تا به 60% تا 75% برسد - بطور قابل ملاحظه‌ای بالاتر از سیستم‌های PV مستقل با تقریباً 20% یا کلکتورهای حرارتی مستقل با تقریباً 45%.

چالش مهندسی اولیه در سیستم های PVT در تطبیق دینامیکی خروجی های الکتریکی و حرارتی و طراحی استراتژی های کنترل موثر نهفته است. هماهنگ کردن کنترل کمپرسور فرکانس متغیر با پارامترهای عملیاتی سیکل ترمودینامیکی - به ویژه در شرایط بار جزئی - یک مسئله حیاتی در اجرای پروژه در دنیای واقعی است.

4. بررسی اجمالی مقایسه ای از سه دسته درایو

5. ملاحظات کلیدی برای انتخاب نوع درایو

در مرحله برنامه ریزی پروژه، انتخاب نوع محرک تهویه مطبوع خورشیدی مستلزم ارزیابی جامع منابع تابش خورشیدی محلی - از جمله تابش افقی جهانی سالانه و ساعات اوج خورشید - در کنار پروفیل های بار سرمایش و گرمایش ساختمان، شرایط زیرساخت شبکه و اقتصاد کامل چرخه حیات است.

سیستم‌های محرک الکتریکی PV برای پروژه‌هایی با دسترسی به شبکه قابل اعتماد که در آن تقاضای خنک‌کننده با ساعات اوج نور روز همسو است، مناسب هستند. سیستم‌های محرک حرارتی خورشیدی مزایای غیرقابل جایگزینی را در ساختمان‌های مقیاس بزرگ، کاربردهای خنک‌کننده صنعتی و مکان‌های خارج از شبکه با تابش بالا ارائه می‌کنند. درایو هیبریدی PVT نشان دهنده جهت یکپارچه سازی بالا در توسعه فناوری تهویه مطبوع خورشیدی است و برای پروژه های ساختمان سبز و توسعه های کربن صفر که در آن حداکثر استفاده از انرژی خورشیدی یک نیاز اصلی است مناسب ترین است.

از آنجایی که هزینه‌های ماژول فتوولتائیک همچنان کاهش می‌یابد و عملکرد مواد جذبی پیشرفت می‌کند، هر سه مسیر فناوری درایو تهویه مطبوع خورشیدی در حال تکرار سریع هستند. اقتصاد در سطح سیستم و قابلیت اطمینان عملیاتی به تدریج به آستانه مورد نیاز برای استقرار تجاری در مقیاس بزرگ نزدیک می شود.