بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به بحران انرژي در سالهاي اخیر به ویژه در فصل تابستان و محدود بودن منابع سوختی و نیز آلایندگی آنها، انرژي خورشیدي یکی ازمنابعی است که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است .با توجه به انرژي دریافتی قابل ملاحظه ي زمین از خورشید می توانیم با بهره گیري مناسب از این انرژي در سیستمهاي تبرید، بار سرمایشی مورد نیاز سالن هاي تولیدي را در تابستان و همچنین بار گرمایشی مورد نیاز در زمستان را تأمین کنیم .
در این مقاله به بررسی فنی واقتصادي استفاده از کلکتورهاي خورشیدي جهت تامین آبگرم مورد نیاز یک چلیر جذبی با ظرفیت 280 تن جهت یکی از سالن هاي تولیدي با زیربناي حدود 8000 متر مربع و همچنین استفاده از انرژي خورشیدي جهت استفاده آبگرم مصرفی مورد بررسی قرار گرفته است، در این تحقیق با استفاده از نرم افزار TSOL مقدار کلکتورهاي خورشیدي و هزینه هاي متحمل شده در یک سیستم جذبی با ظرفیت 280 تن بررسی خواهد شد،. حداکثر بار برودتی در حدود 900 کیلو وات است که در ماه جولاي - تیرماه - اتفاق می افتد. داده هاي هواشناسی استفاده شده، میانگین اندازه گیریهاي 10 سال اخیر شهر تهران هستند.
مقدمه
سیستمهاي تهویه مطبوع جذبی خورشیدي سالیانی است که بسیار مورد توجه قرار گرفته اند چون بیشترین تابش خورشیدي تقریبا زمانهایی از روز اتفاق میافتد که بیشترین تابش خورشید موجود میباشد یعنی انرژي سرمایشی درخواستی بدقت با میزان انرژي خورشیدي و تغییرات آن بصورت فصلی و حتی روزانه هماهنگ است. انرژي خورشیدي و مزایاي آن در قرون گذشته بخوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهاي از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود.
افزایش قیمت نفت در سال 1973 باعث شد که کشورهاي پیشرفته مجبور شدند به مسئله تولید انرژي از راههاي دیگر مانند انرژیهاي نو - انرژي -هاي خورشیدي، بادي، زمین گرمایی، امواج و - … توجه جدیتري نمایند. از طرف دیگر گرم شدن کره زمین و نیز آسیب دیدن لایه ازون و موارد متعدد دیگر باعث توجه بیشتر به محیط زیست شده است،چیلر جذبی خورشیدي در سال 1974 توسط شرکت یازاکی ژاپن طراحی شده است و از آن سال استفاده از این نوع چیلرها جذبی گسترش زیادي یافته است، شبیه سازي و مدلینگ روي چیلرهاي خورشیدي براي بررسی ضریب دماي آب مبرد و عملکرد سیستم با کلکتورهاي گوناگون در سال 1985 توسط مانیرصورت پذیرفت، - - COP عملکرد روند توسعه سیستم هاي تهویه مطبوع خورشیدي و اهمیت انتخاب نوع کلکتور براي تامین آب گرم با دماي مناسب در ورودي ژنراتور توسط لی در سال 2000 بررسی شد.
.1,2 اطلاعات آب و هوایی شهر تهران
در همین راستا اطلاعات عمومی آب و هواي شهر تهران در جداول 1، 2و 3 قابل مشاهده می باشد .
.1 طرح سیستم
در این مقاله هدف طراحی یک سیستم خورشیدي براي یک سالن تولیدي با زیر بناي m2 8000 در شهر تهران و همچنین استفاده از نور خورشید جهت تولید آبگرم مورد نیاز چیلر جذبی می باشد ، ساعات کاري این مکان از ساعت 7 الی 16 که سیستم سرمایش یک ساعت زودتر و قبل از حضور کارکنان شروع به کار خواهد کرد مدت زمان کارکرد سیستم براي 5 ماه سال طی روزهاي 15 اردیبهشت تا 15 مهر ماه در نظر گرفته می شود.
.1,1 شرایط اقلیمی شهر تهران
شرایط آب و هوایی شهر تهران در بر اساس داده هاي nasa براي شهر تهران در نظر گرفته شده است .
عرض جغرافیایی : 5/37 درجه شمالی طول جغرافیایی 4/51 : - L - درجه شرقی ارتفاع از سطح دریا 1219 : - E - متر دماي خشک تابستانی 37 : tdb درجه سانتیگراد دماي مرطوب تابستانی 23 : twb درجه سانتیگراد رطوبت نسبی % 1/40 : RH سرعت متوسط سالانه باد 3/5 : VW متر بر ثانیه
شکل ١: بازه دمایی شهر تهران در طول سال
همانطور که ملاحظه می گردد رنج دمایی در ماه هاي گرم سال در حدود 44 درجه سانتیگراد خواهد رسید که خود گرماي قابل ملاحظه اي در خصوص استفاده از انرژي خورشیدي می باشد.
شکل ٣: نمودار مشخصات آب و هوایی شهر تهران
.2 چیلر جذبی خورشیدي
.2,3 جمع کننده هاي سهموي خطی - - Collectors
اولین چیلر جذبی در سال 1860 توسط فردیناند کاره فرانسوي اختراع شد و در آمریکا به ثبت - Ferdinand Carre - رسید .اساس کار دستگاه تبرید جذبی بر این اصل استوار است که می توان بخار سیال - مبرد - را در مایعی جذب کرد.هرچه دماي این مایع کمتر باشد، میزان جذب بخار در آن بیشتر است .با افزایش دماي محلول می توان بخار جذب شده70 و 105 ، را دفع کرداولین چیلر جذبی خورشیدي در سال 1977 توسط شرکت یازاکی ژاپن با ظرفیت هاي35 ،70و 105کیلووات به بازار عرضه شد .ظرفیت 35 کیلووات آن در جهان بیشترین تقاضا را داشته است. در اروپا نیز عرضه کنندگان چیلرهاي جذبی خورشیدي بیشتر از کشورهاي آلمان و اسپانیا می باشند .
بیشترین تقاضا در این کشورها مربوط به ظرفیت هاي محدوده 5-10 کیلووات است.در ساختمان ها معمولا از انرژي حرارتی خورشید براي گرم کردن آب مصرفی ساختمان در آبگرمکن هاي خورشیدي و استفاده از آب گرم به منظور سرمایش ساختمان در چیلرهاي جذبی خورشیدي استفاده می شود .براي به کار بردن انرژي خورشید در سیستم هاي نام برده معمولا از سه نوع عمده ي جاذب هاي انرژي خورشیدي استفاده می شود:
.2,1 جمع کننده هاي صفحه تخت - - Flat Plate Collectors
این کلکتورها مانند جعبه اي با پوشش شیشه اي تیره رنگ هستند که انرژي خورشید را جذب و از طریق لوله هاي فلزي به سیال جاذب انتقال می دهند ودماي40 درجه سانتی گراد بالا می برند .از این کلکتورها براي گرم کردن هواي محیط یا سیال را تا محدوده ي60 آب گرم خانگی استفاده می شود.
.2,2 جمع کننده هاي لوله خلاء - - Vacuum Tue Collectors
جمع کننده هاي لوله خلاء شکلشان، می توانند نور خورشید را از هر زاویه اي جذب کنند و به دلیل خلاء میان محفظه شیشه اي ، به عنوان یک عایق حرارتی مناسب با توجه به تیپ این لوله ها، می توانند دماي سیال را از 70 تا 110درجه ي سانتی گراد افزایش دهند .کاربرد اصلی این کلکتورها در سرمایش خورشیدي به وسیله ي چیلرهاي تک اثره و فرایندهاي حرارتی دما پایین است در دو نوع با دهانه کوچک و بزرگ استفاده می شوند .
در نوع کوچک، آیینه ي سهمی گون با شعاعی در حدود 1 متر، نور خورشید را روي سطح لوله اي که در کانون آیینه قرار گرفته است متمرکز می کند .دماي کاري در این نوع به بازه ي 220-120 درجه ي سانتی گراد محدود می شود و در تامین گرمایش فرایندهاي صنعتی، چیلرهاي جذبی خورشیدي 2و3 اثره آب گرمکن هاي تجاري و مولدهاي قدرت کوچک به کار می رود .نمونه ي با دهانه بزرگ امکان افزایش دماي سیال را از250 تا 450 درجه سانتی گراد دارا می باشد و براي مولدهاي قدرت در مقیاس صنعتی به کار می روند . سیستم عملکرد چیلرهاي جذبی خورشیدي اساسا تفاوت زیادي با چیلرهاي جذبی رایج ندارد و تفاوت عمده در نحوه دریافت انرژي براي گرم کردن آب است.
شکل ٤: سیکل تبرید جذبی خورشیدی
در چیلرهاي جذبی خورشیدي براي دریافت گرما از کلکتور خورشیدي استفاده می شود که معمولا با توجه به کارایی و عمر مفید، این کلکتورها داراي قیمت هاي متفاوتی هستند .در حال حاضر در بازار ایران محصولات آلمانی، اطریشی، استرالیایی و چینی موجود است .البته خط تولید این محصول در کشور نیز راه اندازي شده است .قیمت هر متر مربع از این کلکتورها از 20 تا 2 میلیون ریال وابسته به کشور سازنده در هر متر مربع عرضه می شود
