خنک کننده خورشیدی چیست

خنک کننده خورشیدی چگونه کار می کند

صرف نظر از تکنیک مورد استفاده، یک سیستم خنک کننده خورشیدی معمولاً شامل سه جزء اصلی است:

• یک کلکتور خورشیدی، مانند پنل خورشیدی ، که برای تبدیل تابش خورشیدی به گرما یا کار مکانیکی استفاده می شود.
• یک دستگاه تبرید یا تهویه مطبوع که برای تولید خنک کننده استفاده می شود.
• یک هیت سینک که گرمای دفع شده را جمع آوری کرده و از سیستم دور می کند.

در حالی که تکنیک های مورد استفاده برای دستیابی به خنک کننده خورشیدی متفاوت است، هدف نهایی یکسان است: استفاده از یک منبع گرمای خارجی، مانند یک پنل خورشیدی، برای جمع آوری دمای محیط و سپس استفاده از آن گرما با مبرد برای ایجاد فشار در یک حلقه بسته مبرد، بنابراین سیستم خنک کننده خورشیدی را قادر می سازد تا کار کند.

مبرد ماده یا مخلوطی است که گرما را از محیط جذب می کند و اگر با سایر اجزای ضروری مانند کمپرسورها و اواپراتورها ترکیب شود، می تواند خنک کننده یا تهویه هوا ایجاد کند. در اکثر چرخه های خنک کننده، مبرد از فاز مایع به فاز گاز منتقل می شود و سپس دوباره برمی گردد تا به هدف خنک کننده خود برسد.

در چرخه‌های جذب، فرآیند خنک‌سازی به خنک‌سازی تبخیری یک مبرد متکی است. از آنجایی که تبخیر به ورودی انرژی نیاز دارد، فرآیند گرما را از سیستم می گیرد و سیال باقی مانده را خنک تر از قبل می کند. چرخه جذب، به جای استفاده از کمپرسور مکانیکی، با حل کردن یک مبرد در یک جاذب یا چیزی که مایع را به راحتی جذب می کند، فشار کامل را انجام می دهد.

سیکل های خنک کننده جذبی دارای چهار جزء اصلی هستند: یک جاذب، یک ژنراتور، یک کندانسور و یک اواپراتور. اواپراتور اساساً دستگاه تبرید یا تهویه مطبوع است که در همه سیستم‌های خنک‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا در آنجا خنک‌سازی اتفاق می‌افتد.

در یک چرخه جذب، فرآیند خنک سازی به صورت زیر پیش می رود:

1. جاذب مخلوط جاذب و مبرد را نگه می دارد که از طریق پمپ مایع به ژنراتور می رسد.
2. ژنراتور مخلوط جاذب و مبرد را می گیرد و با استفاده از انرژی خورشیدی خارجی که از طریق منبعی مانند پنل خورشیدی جمع آوری شده است، آن را گرم می کند. محلول در واکنش به گرما شروع به جوشیدن می کند و آب را به بخار تبدیل می کند که به سمت کندانسور جریان می یابد.
3. کندانسور بخار آب را مایع می کند و در این فرآیند گرما را که توسط هیت سینک جمع آوری می شود دفع می کند. سپس میعانات مایع جدید از طریق یک شیر انبساط به سمت اواپراتور هدایت می شود.
4. در نهایت تبخیر مبرد در فشار کم باعث می شود که اواپراتور گرمای فضای خنک شده را جذب کند و اثر خنک کنندگی ایجاد می کند.

در پایان، مبرد تبخیر شده به جاذب باز می گردد و چرخه تکرار می شود. انرژی خورشیدی مسئول این چرخه است.

سیستم‌های خنک‌کننده خشک‌کننده به فرآیندهای چرخه‌ای رطوبت‌زدایی-رطوبت‌سازی متکی هستند. از مواد و موادی استفاده می کند که به راحتی آب را از محیط اطراف خود برای رطوبت زدایی جذب می کند. این مواد به عنوان خشک کننده شناخته می شوند. مواد خشک کننده در چرخه با استفاده از انرژی خورشیدی بازسازی می شوند.

سیستم های خنک کننده خشک کننده می توانند با خشک کننده های مایع و جامد کار کنند. فرآیند خنک کننده خشک کن به شرح زیر پیشرفت می کند:

1. خشک کننده ها بخار آب را جذب می کنند و رطوبت هوای فرآیند را در واحد رطوبت زدایی یا جاذب حذف می کنند. انتقال از اختلاف فشار بخار حاصل می شود و در نتیجه گرما در اثر متراکم شدن آب آزاد می شود و تبادل حرارتی ایجاد می شود.
2. سپس هوا برای خنک‌سازی بیشتر به فضا یا خنک‌کننده تبخیری وارد می‌شود در حالی که ماده خشک‌کننده رقیق‌شده به بازسازی‌کننده ارسال می‌شود. با این حال، قبل از اینکه ماده خشک کننده رقیق شده بتواند وارد احیاکننده شود، باید از یک مبدل حرارتی مایع-مایع و یک سیم پیچ گرمایشی عبور کند تا دمای آن افزایش یابد.
3. هنگامی که در احیا کننده قرار می گیرد، ماده خشک کننده گرم شده و رقیق شده در معرض هوای احیا کننده قرار می گیرد و باعث انتقال رطوبت از محلول رقیق شده به هوا می شود. این انتقال به دلیل اختلاف ایجاد شده در فشار بخار است.
4. سپس، ماده خشک کن غلیظ به دست آمده یک بار دیگر از مبدل حرارتی مایع-مایع و همچنین یک سیم پیچ خنک کننده عبور می کند و سپس به واحد رطوبت زدایی حرکت می کند و اجازه می دهد چرخه تکرار شود.

تکنیک سوم، چرخه‌های مکانیکی خورشیدی، بسیار متفاوت از چرخه‌های جذب و خشک‌کننده عمل می‌کند. چرخه های مکانیکی خورشیدی به جای ایجاد یک سیستم کاملاً جدید، سعی می کنند مکانیک خورشیدی را با سیستم های خنک کننده معمولی ترکیب کنند. در این چرخه، از انرژی خورشیدی برای سوخت موتور واقعی استفاده می‌شود که انرژی مورد استفاده برای کارکرد کل سیستم خنک‌کننده را تولید می‌کند، به‌جای اینکه سوخت چیلر جذبی را تامین کند، همانطور که در هر دو چرخه جذب و خشک‌کننده انجام می‌شود.

کاربردهای خنک کننده خورشیدی

خنک کننده خورشیدی در درجه اول برای دو هدف اصلی در نظر گرفته شده است: ذخیره سازی مواد غذایی در یخچال و خنک کننده فضا یا تهویه مطبوع. خنک کننده خورشیدی را می توان در وسایل نقلیه ای مانند RV ها و کمپینگ ها که از سیستم برای تبرید استفاده می کنند، مشاهده کرد. سیستم‌های تبرید جذب بخار، که در صنایعی که دمای فرآیند بسیار پایین و همچنین قابلیت‌های حرارتی زیاد مورد نیاز است، استفاده می‌شوند، همچنین استفاده از خنک‌کننده خورشیدی را نشان می‌دهند.

شاید سودمندترین کاربرد خنک کننده خورشیدی توانایی آن در ارائه سیستم های خنک کننده به کشورهایی باشد که در غیر این صورت قادر به تحمل کل هزینه برق و انرژی و بار مورد نیاز سیستم های خنک کننده معمولی نیستند. سرمایش خورشیدی میزان انرژی مورد نیاز برای سرد کردن وسایل ضروری مانند واکسن ها و محصولات کشاورزی را تا حد زیادی کاهش می دهد که به نوبه خود با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و کاهش استفاده از مواد تخریب کننده لایه لایه لایه لایه لایه لایه لایه لایه لایه لایه اوزون، باعث صرفه جویی در هزینه ها و مزایای محیط زیست می شود.

چالش های سرمایش خورشیدی

در حالی که خنک کننده خورشیدی در محیط های مختلف صنعتی اعمال شده است، سیستم های خنک کننده خانگی اغلب مقرون به صرفه نیستند. هزینه بالا و راندمان پایین مورد انتظار سیستم های داخلی مانع بزرگی در کاربرد گسترده داخلی آنها بوده است.

علاوه بر این، در حالی که هزینه های عملیاتی بلند مدت سیستم کمتر از هزینه های انباشته شده توسط سیستم های خنک کننده معمولی است، هزینه سرمایه گذاری اولیه به دلیل عرضه کمتر و قیمت گران قطعات سیستم مانند کلکتور خورشیدی و مخازن ذخیره سازی بسیار بالاتر است.