بخشی از مقاله
چکیده
کاربري انرژي خورشیدي به منظور تامین آبگرم مصرفی، گرمایش و سرمایش فضاها در ایران در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، یک سیستم چیلر جذبی خورشیدي براي یک ساختمان اداري با زیربناي 1300 متر مربع در شهر تهران طراحی شده است.همچنین میزان مصرف انرژي چیلر جذبی خورشیدي در مقایسه با چیلر جذبی هاي رایج مورد بررسی قرار گرفته است.
ساعات کارکرد سیستم سرمایشی از 8صبح الی 17 ،طی روزهاي پانزدهم اردیبهشت الی پانزدهم مهرماه در نظر گرفته شده است. این پژوهش نشان می دهد که سازگارترین نوع چیلر جذبی خورشیدي، چیلر جذبی تک اثره با تغذیه آبگرم و مناسب ترین گردآور خورشیدي جهت کاربري سرمایش، گردآورهاي از نوع لوله تخلیه اي می باشد.توان ژنراتور این چیلر جذبی تک اثره 236کیلووات می باشد که با استفاده از 542/5 متر مربع گردآور لوله تخلیه اي،توان مورد نیاز تامین خواهد شد.
مقدمه
انرژي خورشیدي یکی از پاك ترین و بزرگ ترین منابع انرژي هاي تجدیدپذیر است که به علت نیاز نداشتن به فن آوري هاي پیشرفته و پرهزینه، به عنوان یک منبع مفید و تأمین کننده انرژي در اکثر نقاط جهان رو به وسعت است.
امروزه بیش از 99/9 درصد از مجموع انرژي هایی که به زمین منتقل می گردند منشأ خورشیدي دارد که مقدار آنها در حدود 1.8 ×105 Tw است. علاوه بر روند رو به رشد قیمت انرژي هاي فسیلی، اثرات مخرب زیست محیطی آن ها از قبیل: آلودگی ها، افزایش دماي کره زمین و تخریب لایه ي اوزون میل به استفاده از این انرژي در دسترس را دو چندان کرده است. Co2 حاصل از فرآیند سوختن سوختهاي فسیلی نقش اساسی را در تشدید گرمایش کره زمین ایفا میکند.
با استفاده از انرژي خورشیدي علاوه بر کاهش استفاده از سوخت هاي فسیلی غیرقابل تجدید، افزون بر %20 از میزان انتشار گاز Co2 کاسته خواهد شد.
در ایران، استفاده از انرژي خورشیدي جهت تأمین سرمایش ساختمان ها از دیرباز مورد توجه بوده و می توان گفت اولین گردآورنده سرمایش خورشیدي براي به گردش در آوردن هواي خنک در ساختمان نزدیک شهر یزد توسط معماران ایرانی ساخته شده است. واقع شدن ایران در عرض جغرافیایی بین 25D تا 40D شمالی، میانگین انرژي
خورشیدي حدود .Day 2 Mj 19.23 - .Day 2 - 5.3kwh و میزان ساعات آفتابی بیش از 2800hr در سال و همچنین سیاست هاي دولت براي گسترش تولید انرژي از روش هاي نوین، همه نشان از پتانسیل بالاي ایران در زمینه انرژي خورشیدي است.
سالهاست که استفاده از سیستم هاي نوین سرمایشی در ایران با سوخت هاي فسیلی همراه شده و توجه به استفاده از سیستم هاي تجدیدپذیر در تأمین سرمایش نزد طراحان و متخصصان علوم تأسیسات از درجه پائینی برخوردار شده است. در این پژوهش بر آن شدیم با طراحی یک چیلر جذبی سازگار با سیستم خورشیدي بدون نیاز به سوخت هاي فسیلی و بررسی عملکرد آن مهندسین، طراحان و مسئولان کشور را براي استفاده از انرژيهاي تجدیدپذیر و بالاخص انرژي خورشیدي، ترغیب کنیم.
-2 طرح سیستم
در این مقاله هدف طراحی یک سیستم خورشیدي براي یک ساختمان اداري با زیربناي 1300m2 و با فضاي مفید تهویه شدهي 894m2 در شهر تهران است. ساعات کاري این مجموعه از 8 صبح تا 5 بعدازظهر است که سیستم سرمایشی 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 مهرماه در نظر گرفته میشود.
با توجه به دادههاي Nasa در سال 2009 میلادي شرایط زیر براي شهر تهران در نظر گرفته خواهد شد: [2]
1. عرض جغرافیایی 35.7D : ϕ شمالی
2. طول جغرافیایی 51.4D : - L - شرقی
3. ارتفاع از سطح دریا 1219m : - E -
4. دماي خشک تابستانی 37D c :Tdb
5. دماي مرطوب تابستانی 23D c :Twb
6. رطوبت نسبی سالیانه %40.1 :RH
7. سرعت متوسط سالانه باد 5.3m s : Vw
3. اجزاي سیستم
-3-1 انتخاب نوع سیستم سرمایشی
افزایش میل براي رسیدن انسان به شرایط آسایش از دیرباز مورد توجه بوده که در سال هاي اخیر این میل به اوج خود رسیده است. مهمترین عامل در تأمین این آسایش، سرمایش مطلوب فضاي زندگی انسان است. چرا که محققان نشان داده اند که کارایی انسان در دماهاي بالاي 24D c به صورت قابل ملاحظهاي کاهش مییابد. عموماً براي تأمین سرمایش فضاها دو نوع سیستم متداول است که یکی سیستم سرمایش تراکمی و دیگري سیستم سرمایش جذبی است.
تفاوت عمده این دو سیستم ناشی از وجود متراکم کننده در سیستم تراکمی و جایگزینی ژنراتور و جاذب به جاي آن در سیستمهاي سرمایشی جذبی است. هدف از ایجاد این تغییرات کمینهسازي مصرف انرژي الکتریکی است چرا که متراکم کننده موجود در سیستم هاي تراکمی براي متراکم کردن سیالی با حجم مخصوص بالا ،انرژي الکتریکی زیادي را می طلبد در صورتیکه در سیستم هاي جذبی، تنها منابع استفاده کننده از انرژي الکتریکی پمپ ها هستند که به مراتب مصرف انرژي الکتریکی کمتري نسبت به متراکم کننده دارند
بنابراین به این نتیجه خواهیم رسید که سیستم هاي جذبی میزان انرژي الکتریکی کمتري نسبت به سیستمهاي تراکمی مصرف میکنند. حال ممکن است این نظریه مطرح شود که انرژي الکتریکی موردنیاز متراکم کننده را از برق خورشیدي - سلول هاي فتوولتاییک - تأمین کنیم،اما با توجه به دلایل زیر اثبات میکنیم که استفاده از سیستم حرارتی خورشیدي در یک سیکل سرمایش جذبی بسیار بهتر و مفیدتر از این نظریه است.
اولین و مهمترین دلیل اینکه در اکثر نقاط دنیا از جمله ایران تولید برق خورشیدي بسیار پرهزینهتر از سیستمهاي حرارتی خورشیدي است، لازم به ذکر است که تولید برق خورشیدي در مقیاس هاي کوچک - از 1 تا 100 وات - منطقی تر به نظر می رسد. دومین دلیل اینکه اگرچه امروزه در سیستم هاي تراکمی از مبردهایی استفاده میشود که صدمهي کمتري به لایه ي اوزون می زنند اما این مبردها کماکان به صورت قابل ملاحظه اي میزان گازهاي گلخانه اي را تشدید می کنند و به طور کلی این مبرد ها در مقایسه با Co2 صدها برابر نرخ اثرات گلخانه اي را افزایش می دهند و این در حالی است که مبردهاي مورد استفاده در سیستمهاي سرمایش جذبی چنین عیب بزرگی ندارند.
حال که مزیت سیستم هاي جذبی نسبت به سیستم هاي تراکمی مشخص گردید با بررسی انواع سیستم هاي سرمایش جذبی، سازگارترین آنها را با سیستم خورشیدي تعیین خواهیم کرد: از دیدگاه نوع سیال کاري چیلرهاي جذبی می توان آنها را به دو گروه کلی تقسیم بندي نمود که کاربري بیشتري در تامین سرمایش فضاها دارند. گروه اول چیلرهاي آب آمونیاك و گروه دوم به چیلرهاي لیتیم بروماید آب موسوم اند.اولی براي کاربردهاي سرمایشی زیر صفر درجه و دومی براي کاربردهاي سرمایشی بالاي صفر درجه - بالاي - 5D c مورد استفاده قرار می گیرند.
چیلرهاي جذبی را می توان از لحاظ تعداد ژنراتورهاي آنها نیز تقسیمبندي نمود که به دو دستهي کلی چیلرهاي جذبی تک اثره و چیلرهاي جذبی دو اثره تقسیم میشوند که تفاوت آنها حاصل از تفاوت تعداد ژنراتورهاي آنها است.
همچنبن چیلرهاي جذبی تک اثره را نیز می توان براساس چگونگی عملکرد ژنراتورهاي آنها به 3 دسته ي کلی تقسیم بندي کرد. در دسته ي اول که به ژنراتورهاي شعله مستقیم موسوم اند، شعله مستقیماً مبرد درون ژنراتور را گرم می کند و در دسته ي دوم آب داغ یا بخار وارد ژنراتور شده و عامل جداسازي جاذب موجود درون سیستم می شود و در دسته ي آخر که به چیلرهاي جذبی تک اثره با تغذیه آب گرم موسوماند، آب گرم حدود 88D c وارد ژنراتور شده و فرآیند جداسازي جاذب و مبرد - لیتیم بروماید و آب - را انجام میدهد.
هزینه ي اقتصادي این نوع چیلرها از مدل هاي دیگر بیشتر است و در صنایع کاربرد کمتري دارند و می توان گفت تنها در صنایع اي استفاده می شوند که داراي واحد بازیافت انرژي و حرات - Cogeneration - هستند. بعنوان مثال در نیروگاه هاي حرارتی مقدار زیادي انرژي، در بخار خروجی از توربین هاي بخار وجود دارند که می توان از آن براي گرم کردن آب ورساندن آن به دماي 88D c و انتقال این آب به ژنراتور چیلرهاي جذبی استفاده نمود. از این رو این چیلرها در صنایع امروز مصارف خاصی دارند و کاربرد آنها روز به روز در حال کاهش است
