بخشی از مقاله
چکیده
مصرف سوختهاي فسیلی موجب انتشار گازهاي گلخانهاي میشود که سبب گرم شدن هواي کره زمین شده و همچنین تولید این گازها باعث افزایش آلایندگیهاي زیستمحیطی میگردد بنابراین کشورهاي جهان و ایران به دنبال منابع انرژي تجدیدپذیر جهت جایگزینی هستند؛ منابعی که نه تنها ارزان قیمت و در دسترس بوده، بلکه مصرف آنها آلودگی چندانی نداشته باشد، از جمله انرژيهاي تجدیدپذیر، انرژي خورشیدي، زمین گرمایی، بادي، بیوگاز و بیومس و... است که میتوان از آنها در جهات مختلف استفاده نمود.
سرمایش خورشیدي به وسیله چیلرهاي جذبی خورشیدي نمونهي بارزي از استفاده انرژي خورشیدي است. در این مقاله مروري سعی شده است استفاده از انرژي خورشیدي بعنوان انرژي مصرفی در سیستمهاي چیلرهاي جذبی که ایجاد برودت مینمایند مورد بحث و بررسی قرار گیرد. استفاده از انرژي گرمایشی خورشید میتواند سبب کاهش مصرف انرژي الکتریکی و سوختهاي فسیلی گردد که این انرژي گرمایشی توسط کلکتورهاي خورشیدي به دست میآید و براي بکار انداختن چیلرهاي جذبی که تولید سرما میکنند استفاده میشود.
کلمات کلیدي: چیلرهاي جذبی، کلکتورخورشیدي، سرمایش خورشیدي.
مقدمه
امروزه گرم شدن هواي کره زمین به دلیل افزایش گازهاي گلخانهاي ناشی از سوختهاي فسیلی مانند نفت و گاز طبیعی، به مسئلهي مهمی تبدیلشده است طبق اطلاع - IPCCکمیته بینالمللی تغییرات اقلیم - پیشبینی میشود که دماي کره زمین در قرن حاضر از 1/1 تا 4/6 درجه سانتیگراد در سطح جهان افزایش یابد و ادامه انتشار گازهاي گلخانهاي با همین روال و یا بیشتر منجر به گرم شدن کره زمین و بروز تغییرات قابلتوجه در سیستم آبوهوایی جهانی در طول بیست سال اول قرن حاضر گردد که کشور ما نیز از قاعده مستثنی نیست.
سوختهاي فسیلی علاوه بر اینکه به سرعت تمام میشوند، باعث آلودگی محیطزیست نیز میگردند. از طرفی با اتمام انرژيهاي فسیلی غیرقابلتجدید، چرخ عظیمتمدّن بشري که به انرژي وابسته است، دچار مشکلات بسیاري خواهد شد. استفاده از انرژي اتمی نیز صرفنظر از پیامدهاي شدید زیستمحیطی نظیر زبالههاي اتمی و غیره، هزینهيبالا و فنّاوري پیشرفتهاي نیاز دارد با توجه به گزارش منتشرشده توسط EIA در سال 2016 مقدار مصرف انرژي جهان از در سال 2012 با رشد 48 درصدي به در سال 2040 افزایش خواهد یافت که کشورهاي غیر OECD - سازمان همکاري اقتصادي و توسعه - با رشد 71 درصدي عمدهترین کشورهاي مصرفکننده انرژي به شمار میروند.
بر اساس ترازنامه انرژي ایران شاخص سرانه مصرف نهایی انرژي ایران، شدت انرژي بر مبناي عرضه انرژي اولیه و مصرف نهایی انرژي در سال 1393 نسبت به سال 1392 با روندي صعودي به میزان 3/5 درصد، 4/8 و 2/1 درصدي مواجه بوده است این مسائل باعث شده است که کشورهاي جهان و ایران به دنبال منابع انرژي نو جهت جایگزینی باشند؛ منابعی که نهتنها ارزانقیمت و در دسترس باشند، بلکه مصرف آنها آلودگی چندانی نداشته باشد.
انرژي نو - تجدیدپذیر - یا انرژي جایگزین، به آن دسته از انرژيها گفته میشود که براي تولیدشان از منابع بدون کربن استفاده میگردد؛ مانند انرژي خورشیدي، انرژي بادي، انرژي دریایی، زمینگرمایی، نیروگاههاي آبی و کربن خنثی مانند زیستتوده. قادر به ذخیره انرژي است، بهعنوان انرژي نو نامبرده میشود. این نوع انرژيها معایب سوختهاي فسیلی مانند افزایش غلظت دياکسید کربن و در نتیجه افزایش دماي کره زمین و تغییرات آبوهوایی و آلودگی زیستمحیطی را ندارد علاوه بر این منابع تولید آنها تمام ناشدنی و نامحدود است. نکته قابلتوجه اینکه سهم انرژيهاي تجدید پذیر در ایران 0/04 درصد میباشد و این در حالی است که سهم انرژيهاي تجدید پذیر در جهان 16 درصد میباشد.
یکی از عمده مصارف انرژي، استفادهي آن براي ایجاد سرمایش منازل مسکونی و کارخانهها میباشد. انرژي مصرفشده در سیستمهاي سرمایشی و تهویه مطبوع بخش مهمی از انرژيهاي مصرفی دنیا را به خود اختصاص میدهد. موسسه بینالمللی تبرید و سرمایش تخمین زده است که تقریباً %15 از همه الکتریسیته تولیدشده دنیا، در انواع مختلف سیستمهاي سرمایش و تهویه مطبوع مصرف میشود که بیشتر این الکتریسیته از طریق سوختهاي فسیلی تأمین میشود.
یکی از مهمترین روشها براي مقابله با فرایند گرم شدن زمین، استفاده از سیستمهایی است که با مصرف انرژي کمتري بتوانند بار سرمایش ساختمان موردنظر را تأمین کنند .مصرف بالاي انرژي الکتریکی چیلرهاي تراکمی و همچنین اثرات مخرب فریونها بر لایه اوزون موجب شده است که هر روز توجه به مبردهاي جذبی بیشتر شود. سرمایش خورشیدي یکی از بهترین روشها براي تأمین بار سرمایشی ساختمان است. نقد و بررسی درباره امکانسنجی فنی تبرید جذبی - فیزیکی و شیمیایی - و فنّاوري سرمایش خورشیدي به دلیل پتانسیل بالاي آن در کاهش مصرف سوخت و مسائل زیستمحیطی از اهمیت بالاي برخوردار است.
علاقه به سیستمهاي خنککننده خورشیدي در حال افزایش است، با توجه به رضایت از همکاري درزمینهي فنآوريهاي خورشیدي و رشد چشمگیر تقاضا براي سرویسهاي خنککننده است. به همین دلیل به تأسیسات خنککننده خورشیدي باید توجه ویژه و بهصورت واقعی - صنعتی - باید به آن پرداخته شود؛ زیرا آنها بهترین ترکیب نمایش از تکنولوژيهاي موجود و در حال ظهور هستند.همچنین استفاده از انرژي خورشیدي به همراه سیستم جذبی براي سرمایش بسیار مفید به نظر میرسد چون در این حالت بیشترین تابش خورشیدي تقریباً زمانهایی از روز اتفاق میافتد که بار سرمایشی زیادي موردنیاز است و انرژي سرمایشی درخواستی با میزان انرژي خورشیدي و تغییرات آن حتی بهصورت فصلی و روزانه هماهنگ است گزارش نمودند.
تکنولوژيهاي مختلف سرمایشی با سطح پایین انرژي از جمله، انرژي خورشیدي را براي خنک کاري ساختمانها میتوانند باعث کاهش مصرف انرژي و اثرات زیانبار زیستمحیطی سیستمهاي سرمایشی مکانیکی - تراکمی - باشند. و همکاران گزاراش نمودند. یک سیستم خورشیدي جذبی به ظرفیت 30 کیلووات بدون سیستم گرمایش کمکی به منظور تأمین سرمایش که در این سیستم از 90 تن کلکتور صفحه تخت به منظور تولید 125 کیلووات ساعت انرژي موردنیاز چیلر استفاده شده است. سیستم موردنظر میتواند دماي کلاس را از ساعت 8 صبح تا 5 بعد از ظهر پایین تر از 25 حفظ میکند.
یک سیستم لیتیوم برماید تک اثره خورشیدي را توسط یک برنامه کامپیوتري براي شرایط آبوهواي شهر اهواز شبیهسازي کرد و گزارش نمود که در آن براي تولید بار برودتی یک خانه مسکونی در حدود 17/5 کیلووات در تیرماه نیاز به 57/7 مترمربع کلکتور از نوع سهمی خطی و تانک ذخیره با حجم 1260لیتر میباشد.در این مقاله به بررسی انرژي خورشیدي و چیلرهاي جذبی خورشیدي پرداخته میشود.
انرژي خورشیدي
خورشید را میتوان مادر تمام انرژيهاي قابل دسترسی روي زمین دانست. میزان انرژي دریافتی زمین از خورشید 1/5 کیلووات ساعت در سال، یعنی بیش از 16000 برابر کل مصرف انرژي سالانه جهان و بیش از 400 × 1017 برابر کل ذخایر نفت، گاز، زغالسنگ و اورانیوم دنیاست. تابش خورشید از خط استوا صفر درجه تا حدود 40 درجه عرض جغرافیایی شمالی و جنوبی بالاترین میزان را نسبت به سایر نقاط کرهي زمین دارد.
انرژي خورشیدي که از پاكترین و بزرگترین منابع انرژيهاي تجدید پذیر است، کاربرد آن به علت نیاز نداشتن به فناوريهاي پیشرفته و پرهزینه، بهعنوان یک منبع مفید و تأمینکننده انرژي در اکثر نقاط جهان رو به وسعت است به دلیل واقعشدن کشور ایران در منطقهاي بین مدارهاي 35 تا 40 درجه عرض شمالی ازلحاظ دریافت انرژي خورشیدي در بین نقاط جهان در بالاترین ردهها قرار دارد. میزان تابش خورشیدي در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زدهشده است که با بررسیهاي لازم، این میزان بالاتر از سطح متوسط جهانی است. در ایران بهطور متوسط سالانه بیش از 280 روز آفتابی گزارششده که بسیار قابلتوجه است .
بر اساس مطالعات انجامشده سواحل دریاي خزر کم تابشترین منطقهي ایران است که روزانه 2/8 تا 3/8 کیلووات ساعت بر مترمربع در سطح افقی انرژي دریافت میکند. منطقه آذربایجان، خوزستان و خراسان شمالی تابشی برابر با 2/8 تا 4/5 کیلووات ساعت بر مترمربع را دریافت میکنند. مناطق مرکزي با بیشترین مساحت بهطور متوسط روزانه 4/5 تا 5/2 کیلووات ساعت بر مترمربع را دریافت میکنند و استان فارس و کرمان با دریافت 5/2 تا 5/4 بالاتر میزان تابش خورشیدي رادارند. با توجه به وضعیت آبوهوایی ایران و میزان تابش اشعه خورشید در واحد سطح، میتوان انرژي خورشیدي را به عنوان جایگزینی مناسب براي سوختهاي فسیلی در نظر گرفت.
کلکتور خورشیدي
براي تأمین انرژي گرمایی خورشیدي چیلرهاي جذبی جهت تهویه از کلکتورها استفاده میشود. کلکتور خورشیدي نوعی مبدل گرمایی است. کلکتورها گرما و حرارت تولیدشده را در اختیار سیال واسطی که در درون لولههاي آنها جریان دارد قرار میدهند. کلکتورها براي جذب تشعشعات خورشید از صفحات فلزي تیرهرنگی که بهعنوان جاذب عمل میکنند، استفاده مینمایند.
