التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية

Kareem Roshdy (CEO)

منذ 15 يوم 0 ساعة
2475
1
0

التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسيةهل يمكن فعلا ان نقوم بعملية التبريد او التكييف باستخدام الطاقة الشمسية؟
سألت عدد من الناس هذا السؤال ووجدت ان معظم الناس منهم من درس العلوم الهندسية لا يعلمون انه يوجد من التطبيقات  والمتوفرة بالفعل أنظمة تكييف وتبريد باستخدام الطاقة الشمسية أو بمعني أصح حرارة الشمس.
وسنحاول ان نعبر علي عدد من الأنظمة المتوفرة والتي اثبتت نجاح وأصبح لها شركات تنتجها حول العالم في موضوعنا هذا عن التبريد بالطاقة الشمسية.

التبريد بالطاقة الشمسية:

 
عندما يسأل أحد عن أمكانية توفير الكهرباء لمنزله بالطاقة الشمسية ثم يبدأ بالحديث عن أن لديه تكييفات يجد الرد المباشر :
حاول أن تلغي أحمال التكييف من علي نظام الطاقة الشمسية.
وذلك ليس تعسفا ولكن لابد ان نفهم جيدا أن أحمال التكييفات كبيرة جدا لدرجة انها وحدها قد تعادل أحمال باقي الأجهزة الكهربية الموجودة بالمنزل أو قد تزيد, فأضافة حمل التكييف علي نظام توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية سيجعلنا نضاعف نظام الطاقة الشمسية والذي هو ليس رخيص التكلفة ففي هذه الحالة ننظر للتكييف علي انه من الكماليات وليس من الأساسيات فمن غير المعقول ان ازيد من سعر نظام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء الذي ساقوم بتركيبه عشرات الآلاف من الجنيهات الأضافية لمجرد انني اريد ان أجعل التكييف يعمل بالطاقة الشمسية.
ولكن ليست هذه هي النهاية مع الطاقة الشمسية والتي تعودنا منها دائما علي الحلول المباشرة فكما تحدثنا سابقا عن سخانات المياه بالطاقة الشمسية والتي تقوم بتوفير المياه الساخنة بشكل مباشر من الشمس بدون كهرباء والتي تجعلنا نستغني عن سخانات المياه الكهربائية بالمنزل.
وايضا كما تحدثنا عن عملية تدفئة الهواء بالطاقة الشمسية في فصل الشتاء.

هناك أيضا طرق للتبريد والتكييف باستخدام الطاقة الشمسية بشكل مباشر وهذا هو ما سنتحدث عنه في هذا الموضوع.

1-  Solar Absorption Technology

أو تكنولوجيا التبريد بالطاقة الشمسية بالأمتصاص وهذا النظام يعتمد علي مبدأ عمل أساسه اذابة الماء في محلول شديد الامتصاص للماء وفي الغالب يكون برومايد الليثيوم ( Lithium bromide ) ويرمز له بالرمز الكيميائي LiBr.
ودورة الامتصاص هذه تحدث داخل وحدة منفصلة يمكن تركيبها علي نظام التبريد العادي وتسمي وحدة Absorption Chiller
الصورة بالأسفل توضح دورة تكييف عادية لا تستخدم الطاقة الشمسية.
التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية
هذا النظام العادي الذي نستخدمه بالأعتماد الكلي علي الكهرباء وستلاحظ في المؤشر علي اليسار ارتفاع معدل استهلاك الكهرباء
وفي الصورة بالأسفل لاحظ معدل استهلاك الكهرباء بعد اضافة وحدة الامتصاص والمجمع الشمسي ( سنتحدث عن المجمع الشمسي بعد قليل )
 
التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية
 لاحظ انخفاض معدل أستهلاك الكهرباء بعد اضافة نظام التكييف او التبريد باستخدام تكنولوجيا الأمتصاص.
* سنحاول فيما بعد شرح دورة الامتصاص بدخل وحدة الامتصاص حيث أنها ستاخذ الكثير من الشرح ولكن للعلم هذه الوحدة تباع كوحدة واحدة.

المجمع الشمسي (Solar thermal collector ):

المجمعات الشمسية الحرارية هي الوحدة الأساسية لأي نظام حراري يعمل بالطاقة الشمسية فهي الوحدة المسؤولة عن نقل الحرارة من الشمس الي التطبيق المراد سواء كان تبريد او تسخين او تدفئة بالطاقة الشمسية وله العديد من الأشكال والانواع وأفضلها الآن هو المجمعات من النوع الأنابيب المفرغة.
كنا في موضوع سابق قد تحدثنا عن انواع المجمعات الشمسية بشكل أكثر تفصيلا يمكنك قراءة موضوع سخانات الطاقة الشمسية للمزيد من المعلومات عنها.

2- التكييف بالتجفيف ( Solar desiccant ) :

من المعروف أن الهواء المحيط بنا يتضمن حرارة محسوسة Sensible heat وحرارة كامنة Latent heat فالحرارة المحسوسة جميعنا يعلمها وهي درجة الحرارة التي يمكن قياسها بالترمومتر أما الحرارة الكامنة فتتمثل في نسبة بخار الماء الموجود في الهواء داخل الحيز أو الحجرة المراد تكييفها.
فكلما قلت نسبة بخار الماء ازداد معدل انتقال الحرارة بين جسمك والهواء المحيط بك وبالتالي تشعر بأن درجة الحرارة انخفضت ويزداد شعورك بالراحة. وهذه هي فكرة عمل هذا التطبيق فهو يعمل علي نزع الرطوبة من الهواء الداخل الي الحيز المراد تكييفه بشكل مباشر باستخدام مادة ماصة للرطوبة كالسليكا جيل Selica Gel
وأشهر تطبيقات هذا النوع هو Desiccant Wheel والموجودة بالصورة بالأسفل
 
التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية
وحدة التكييف وكما هو واضح تنقسم الي غرفتين والعجلة الماصة Desiccant Wheel تدور بينهما أي ان جزأ منها بالأعلي وجزأ بالأسفل وهذه العجلة تحتوي علي مادة ماصة للرطوبة كما ذكرنا.
والغرفة العلوية يوجد به مبادل حراري Heat exchanger وهو عبارة عن مواسير نحاسية تدور فيها مياه ساخنة تأتي من المجمع الشمسي ووظيفتها تسخين الهواء في الغرفة العلوية حتي يتبخر الماء الذي امتصته العجلة الماصة من الهواء الداخل للحيز المراد تكييفه. وهكذا تستمر الدورة.

3- Hybrid solar conditioning

التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية
في هذا النظام يحدث تكامل ما بين التكييف العادي بكل مكوناته ووحدة التسخين بالطاقة الشمسية والتي هي عبارة عن مجمع شمسي من نوع الأنابيب المفرغة.

التبريد وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية
فكما هو واضح بالأعلي دورة التبريد أو التكييف العادية بكل أجزائها موجودة في هذا النظام من ضاغط Compressor ومكثف Condenser ومجفف Receiver Dryer و صمام تمدد Expansion valve و مبخر Evaporator وهذه كلها هي مكونات دورة التبريد أو التكييف العادية ولكن في هذا النظام التكاملي يتم أستخدام حرارة الشمس للتقليل بشكل كبير جدا من كمية الشغل الذي يبذله الضاغط Compressor مما يقلل بشكل كبير من أستهلاكه للكهرباء.
ويتم ذلك عن طريق استخدام مجمع شمسي عالي الكفاءة من نوع الانابيب المفرغة Vacuum Collector ومبادل حراري Heat exchanger ليقوم بعمل تبادل حراري بين الماء الساخن جدا الخارج من المجمع الشمسي وسائل التبريد الموجود في دورة التبريد مما يجعل سائل التبريد الداخل الي الضاغط يدخل اليه بدرجة حرارة عالية جدا ووظيفة الضاغط بالأساس هي رفع ضغط ودرجة حرارة سائل التبريد وبذلك نكون قد ساعدنا الضاغط مساعدة كبيرة وقللنا بشكل كبير من الشغل المبزول لاتمام عملية التبريد أو التكييف وفي هذه الحالة يمكن أستخدام ضاغط أصغر ونوفر ما يقرب من 50% من استهلاك الكهرباء.

هذه ليست كل الأنظمة المستخدمة للتبريد والتكييف بالطاقة الشمسية ولكن هذه هي أشهر الأنظمة والمتوفرة بالفعل حاولنا ان نعبر عليها سريعا ونذكر قشور عنها دون تعمق حتي لا نطيل ونجعل الأمر يبدو معقدا لأن مثل هذه المواضيع لو تعمقنا في الكلام فيها لن يستطيع ان يفهمها الا من له خلفية متعمقة بأنظمة التبريد والتكييف العادية.

أعاننا الله وأياكم علي نشر العلم النافع.


  • ثابت عبد النور 2017-07-11 10:57:59

    جزاك الله خيرا على هذه الصفحة المفيده والممتعه وزادك الله علما.

أحدث وظائف الطاقة الشمسية