معرفی چیلر جذبی خورشیدی

چیلر جذبی خورشیدی چیست ؟
چیلر جذبی خورشیدی نوعی خاص از انواع چیلرهای جذبی است که گرمای مورد نیاز برای راه اندازی سیکل آن از طریق انرژی خورشید تامین می شود.

در ادامه این متن به معرفی کامل اجزای این سیستم، انواع آن، موارد کاربرد، قیمت و نتیجه گیری در مورد داشتن یا نداشتن صرفه اقتصادی چیلر خورشیدی خواهیم پرداخت.

کلکتور خورشیدی چیست ؟
کلکتورها که وظیفه آنها جمع آوری انرژی خورشیدی و تبدیل آن به گرما یا الکتریسیته است در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شوند که انواع آن به سه دسته کلکتورهای تخت (صفحات تخت خورشیدی)، لوله ای خلا و کانونی (متمرکز کننده) تقسیم بندی می شوند.

در کلکتورهای لوله خلا، انرژی خورشید توسط لوله ها جذب شده و به گرما تبدیل و سپس به سیال آب جاری در آنها داده می شود. برای جلوگیری از اتلاف حرارت از لوله ها، آنها را در محفظه خلا قرار می دهند تا انتقال گرما به روش جابه جایی به حداقل مقدار ممکن برسد.

سیکل چیلر جذبی خورشیدی:
مهم ترین اجزای این سیکل عبارتند از کلکتور، ژنراتور، کندانسور (تقطیر کننده)، اواپراتور (تبخیر کننده)، ابزوربر، برج خنک کننده، هیتر کمکی و پمپ های جابجا کننده سیال بین این اجزا. انواع چیلر جذبی خورشیدی از نظر نوع سیالات جاری در آن به چیلر خورشیدی آمونیاکی (وجود سیال آب و آمونیاک در مدار آن به عنوان سیال جاذب و مبرد) و چیلر خورشیدی لیتیوم بروماید (وجود لیتیوم بروماید و آب در مدار آن) دسته بندی می شود

که به علت بالاتر بودن راندمان آمونیاک نسبت به لیتیوم بروماید و افزایش راندمان سیکل و توان سرمایشی دستگاه، در چیلرهای خورشیدی بیشتر از آمونیاک استفاده می شود تا سرمایش تولیدی آن قابل توجیه باشد.

البته یک مشکلی که وجود دارد این است که آمونیاک ماده ای سمی است که در صورت نشت و تنفس آن امکان مرگ فرد بسیار بالا است و به همین خاطر فقط باید در شرایطی خاص مورد استفاده قرار بگیرد.

طرز کار سیکل چیلر جذبی خورشیدی به این شکل است که کلکتورها با جذب انرژی خورشیدی منجر به گرم شدن لوله های خلا تا دمای حداکثر 170 درجه سانتی گراد می شوند (البته با توجه به نوع کلکتور این دما می تواند متفاوت باشد).

این گرما به آب جاری در آن منتقل شده و با پمپ به قسمت ژنراتور چیلر جذبی منتقل می شود. در ژنراتور این گرما منجر به جداسازی آب از آمونیاک (و یا آب از لیتیوم بروماید) می شود. سپس آمونیاک وارد کندانسور شده تا به مایع تبدیل و بعد از آن وارد اواپراتور گردد.

اواپراتور جایی است که لوله های آبی که قرار است سردسازی شود در آن قرار گرفته و آمونیاک با گرفتن حرارت از این آب، منجر به سرد شدن آب شده و آب سرد با پمپ برای مصارف سرمایشی (مثلا ارسال به سمت فن کویل ها) ارسال می شود.

سپس آمونیاک در قسمت ابزوربر جذب آب مقطر شده و محلول آب مقطر و آمونیاک به ژنراتور پمپاژ شده تا مجددا گرم و جداسازی شوند. اگر دقت کنید از یک هیتر گرمایشی گازسوز یا الکتریکی هم در مدار دستگاه استفاده می شود تا در مواقع نبود انرژی خورشیدی به صورت کمکی وارد مدار شده و آب را گرم کند.

آیا استفاده از چیلر خورشیدی به صرفه است ؟
مهم ترین عاملی که به صرفه بودن استفاده از یک سیستم را توجیه می کند، مسئله مدت زمان بازگشت هزینه است.

قیمت چیلر جذبی خورشیدی به علت بالا بودن قیمت کلکتورها نسبت به سایر چیلرها از جمله چیلرهای تراکمی و جذبی معمولی بسیار بالاتر است. برای مثال طبق مطالعه انجام شده توسط دانشگاه علم و صنعت، برای یک چیلر خورشیدی آمونیاکی 2 و نیم تن تبریدی به حدود 30 عدد کلکتور نیاز است که قیمت تقریبی هر کلکتور حدود 400 دلار است که در مجموع قیمت کلکتور حدود 12000 دلار می شود که نسبت به ظرفیت سرمایشی تولیدی آن بسیار بالا است.

در ضمن باید هزینه سایر قسمت ها نیز به آن افزوده شود. این درحالی است که هزینه کل یک چیلر تراکمی 2 و نیم تبریدی حدودا 1000 دلار می شود. از طرفی به علت ارزان بودن انرژی در ایران معمولا کمتر کسی به سمت استفاده از این چیلرها می رود چونکه با هزینه های کم (اولیه و جاری) می تواند سرمایش مورد نیاز خود را تامین کند.

دو عامل اصلی که در راندمان این چیلرها تأثیر بسزایی دارد عبارتند از مدت زمان تابش نور خورشید و دمای تابش آن.

اگر در منطقه ای یکی از این دو عامل در حالت حداکثر و بهینه خود نباشد، راندمان سیستم کاهش یافته و استفاده از آن ممکن نخواهد بود.

مناسب ترین مناطق آب و هوایی برای کاربرد انواع چیلر جذبی خورشیدی، مناطق با آب و هوای گرم و خشک (شهرهای بیابانی ایران مثل یزد) است. در آب و هوای گرم و مرطوب به علت رطوبت هوا، راندمان برج خنک کننده سیستم به شدت کاهش یافته و راندمان کل سیستم را کاهش می دهد.