طراحی، ارزیابی و حداکثر سازی ابزار بهینه ساز سیستم های خنک کننده با انرژی خورشیدی

محققان موفق به ساخت برنامه کامپیوتری جهت تعیین پارامترهایی جهت بهینه سازی عملکرد سیستم خورشیدی شدند

امروزه سیستم‌های خنک‌کننده جذبی با انرژی خورشیدی (SACS) به عنوان یک فناوری انرژی تجدیدپذیر که می‌تواند انرژی پاکی را برای تهویه مطبوع و تبرید فراهم کند و در عین حال بار روی شبکه برق را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد، مورد توجه قرار گرفته‌اند. اما این سیستم ها فاقد بهره وری انرژی هستند.

در مجله انرژی های تجدیدپذیر و پایدار، توسط انتشارات AIP، محققان دانشگاه آنا در هند یک ابزار بهینه ساز برای طراحی، ارزیابی و به حداکثر رساندن عملکرد انواع مختلف SACS تحت سناریوهای عملیاتی مختلف توسعه دادند. این ابزار با استفاده از زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک ساخته شده که یادگیری آن آسان است و توسعه سریع برنامه را امکان پذیر می کند.

ادوین موهان، یکی از نویسندگان این مقاله در این زمینه اظهار کرد:

«بهینه ساز کاربر پسند ما یک ابزار چند منظوره است که قادر به طراحی و تجزیه و تحلیل یک سیستم تبرید جذبی کامل با انرژی خورشیدی است. ابزار ما قادر به ارزیابی ترکیب های مختلف پارامترهای عملیاتی برای تعیین تنظیماتی است که عملکرد سیستم را به حداکثر می رساند».

سیستم SACS که با تبدیل انرژی خورشیدی به گرما کار می کند، شامل یک بستر جذب، کندانسور، مخزن ذخیره مایع، شیر انبساط و اپراتور است و در شب، آب یا مبرد دیگری از طریق اپراتور بخار می شود.

در طول ساعات روز، گرمای حاصل از خورشید باعث می‌شود که بخار از کندانسور عبور کرده و در آنجا به حالت مایع تبدیل می‌شود تا گرمای نهان را آزاد کند. مایع در نهایت به اپراتور باز می گردد تا این فرآیند تکرار شود.

یکی از مهم ترین عناصر SACS جفت شدن مواد مورد استفاده در فرآیند جذب است که در آن اتم ها یا مولکول های یک ماده (جاذب) به سطح یک ماده متخلخل (جاذب) مانند کربن فعال و زئولیت می چسبند و نسبت سطح به حجم را به حداکثر برسانید.

 محققان در مطالعه خود، از ابزار محاسباتی خود برای آزمایش دو جفت جاذب/جاذب کربن فعال و متانول، و زئولیت و آب استفاده کردند. این آزمایش ها طی چهار روز در نمونه اولیه SACS با ظرفیت خنک کننده 0.25 کیلووات انجام شد. آنها دریافتند که ترکیب کربن فعال- متانول به ضریب عملکرد بالاتری دست می یابد، اما سیستم جذب زئولیت-آب می تواند در دماهای بالاتر عمل کند.

ابزار بهینه ساز نسبت غلظت جرم مواد مناسب را پیش بینی کرد. این روش بار خنک کننده را محاسبه و حداکثر عملکرد را پیش بینی کرد و تجزیه و تحلیل عملکرد کلی سیستم خنک کننده را انجام داد.

اگرچه این مطالعه بر روی سیستم‌های خنک‌کننده خانه‌های مسکونی متمرکز بود، اما محققان گفتند که ابزار بهینه‌ساز آنها می‌تواند به سیستم‌های با ظرفیت بالاتر گسترش یابد.