سیستم های جذبی خورشیدی : بهینه سازی ترمواکونومیک |
در سه دهه گذشته پروژههای بسیاری با بهره گرفتن از انرژی خورشیدی برای سیستمهای تبرید جذبی خصوصاً با سیال آب-لیتیم برماید (در سیستم جذبی تک اثره) مورد بهره برداری قرار گرفتهاند. سیستمهای اولیه مورد استفاده در اصل برای سوختهای فسیلی طراحی شده بودند. به همین دلیل، بسیاری از تجهیزات از کارآیی بالایی برخوردار نبودند (به علت کم بودن دمای ژنراتور در سیستم خورشدی نسبت به استفاده از سوخت فسیلی). پس از آن تلاشهای بسیاری جهت اصلاح سیستم فوق و بهره گیری از حرارت انرژی خورشیدی انجام گرفت.
با وجود پتانسیل بسیار بالای بازار برای چیلرهای جذبی خورشیدی، سیستمهای خورشیدی موجود به علت قیمتهای اولیه کلی بالای اجزاء آن با سایر سیستمهای راننده جذبی مانند الکتریسیته و گاز طبیعی قابل رقابت نیستند. سیستمهای برودتی خورشیدی متفاوتی همانند سیستم های جذبی بخار–مایع(سیکل بسته)[۱]،سیستم های جذبی بخار-جامد(سیکل باز)[۲] و سیستمهای تراکمی عادی و فوتو ولتیک[۳] توسط محققان مورد آزمایش قرار گرفته اند که بسیاری از آنان به مرحله تجاری و تولید عمده نرسیده اند. [۲۹]
مهمترین مشکل سیستمهای برودتی خورشیدی، وابستگی شدید آنها به پارامترهای محیطی مانند دمای آب خنککن، دمای هوا، میزان تشعشع محلی خورشیدی، سرعت باد و …است. به عبارتی دیگر، راندمان تبدیل انرژتیک آنان پایین و از منظر اقتصادی قابل قیاس با سیستمهای قدیمی نیستند.
همانطور که در قسمتهای قبل اشاره شد، معمولاً سیستمهای برودتی خورشیدی را بر اساس تفاوت در تکنولوژی های مورد استفاده در دو بخش حرارتی و جذبی آنان تقسیم بندی می کنند. حال در این قسمت نیز به طور خلاصه به بیان کلی تقسیم بندی هر دو جزء سیستم که توسط Best and Ortega [29]در سال ۱۹۹۸ ایجاد شد میپردازیم:
انواع اجزاء حرارتی در سیستمهای جذبی خورشیدی عبارتند از:
کالکتور های تخت،
کالکتور های لوله ای غیر متمرکز[۴]،
کالکتور های ایستگاهی به صورت فشرده و بدون شکل[۵]،
کالکتور های فشرده بشقابی[۶]،
کالکتور های فشرده با زوم خطی[۷]،
استخر های خورشیدی[۸]،
سیستمهای فوتوولتیک و ترمو الکتریک[۹].
انواع اجزاء جذبی در سیستمهای جذبی خورشیدی عبارتند از:
سیستمهای جذبی مداوم از نوع سیکل بسته،
سیستمهای جذبی متناوب از نوع سیکل بسته،
سیستمهای جذبی جامد-گاز(سیکل باز)،
سیستمهای تصعیدی[۱۰].
تحقیقات اخیر اغلب به علت طبیعت تناوبی تابش خورشید در طول روز بر توسعه سیستمهای جذبی خورشیدی متناوب معطوف گشتهاند. اما برای سیستمهای دائمی به علت توسعه دانش در طی سالیان دراز در بهبود راندمان و ضریب عملکرد بالای آنها در طی این تحقیقات، نتایج مفیدی حاصل شده و تقریباً به طورکامل برای مصارف تهویه مطبوعی سازگار گشتهاند.
همانطور که در قسمت قبلی اشاره شد، یک نوع بسیار مهم تقسیم بندی سیستمهای جذبی بر اساس نوع سیال عامل آنها است. در سیستمهای جذبی خورشیدی نیز فاکتور سیال عامل امری مهم در بررسی این گونه سیستمها میباشد. WilburوMitchell [۳۰]در سال ۱۹۷۵ضرایب عملکرد سیستمهای جذبی را با سیالات عامل متفاوت مقایسه نمودند. بر اساس دلایل و تفاوتهای مابین سیستمهای لیتیم برماید-آب وآمونیاک-آب و معایب و مزایای آنها و به طور خلاصه بر اساس دلایل زیر که در قسمت قبل نیز به آن اشاره شد، از سیال عامل لیتیم برماید-آب در سیستمهای جذبی خورشیدی استفاده میشود. هر چند که به دلیل مشکل تشکیل کریستال در سیکلهای لیتیم برماید-آب امروزه بیشترین تلاش محققان در توسعه این گونه تجهیزات بر استفاده از سیالات عامل دیگر معطوف گشته است:
ضریب عملکرد سیستمهای جذبی لیتیم برماید-آب از سیستمهای با سیالات عامل آب-آمونیاک بالاتر است. به طور کلی این سیستمها به میزان ۱۰ تا ۱۵ درصد از نظر جزء خورشیدی نسبت به سیستمهای آب- لیتیم برماید عملکرد پایینتری دارند. [۳۱]
سیستمهای آب- آمونیاک نیازمند دمای ورودی ژنراتور بالاتری هستند. این میزان برای سیستمهای لیتیم برماید- آب در حدود ۷۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد (نوع تک مرحلهای)بوده در حالیکه برای این سیستمهای
آب- آمونیاک در حدود ۹۰ تا ۱۰۸ درجه سانتیگراد است. چنانچه این سیستمها با کالکتورهای نوع تخت کار کنند، دارای ضریب عملکرد بسیار پایینی میباشند.
سیستمهای آب-آمونیاک نیازمند فشار بالاتری در ژنراتور بوده و در نتیجه نیازمند توان الکتریکی بالای پمپ میباشند.
به علت وجود سیستم تفکیک تقطیری در ژنراتور، سیکلهای جذبی آب-آمونیاک نیازمند تجهیزات بیشتر و پیچیدهتری هستند(مانندبرج تفکیکگر[۱۱] و یکسوساز[۱۲]).
به علت طبیعت خطرناک آمونیاک، در کاربردهای خانگی و تجاری دارای محدودیت استفاده هستند.
در مطالب بالا به ساختار کلی و نوع سیال عامل سیستمهای جذبی خورشیدی متدوال پرداخته شد. حال در قسمت بعد به بیان انواع این سیستمها میپردازیم. به طور کلی در اغلب این سیستمها از کالکتورهای مسطح یا لولهای خلاء استفاده میشود. انواع سیستمهای جذبی خورشیدی از نوع سیکل بسته عبارتند از:
چیلرهای جذبی خورشیدی تک مرحلهای،
چیلرهای جذبی خورشیدی تک مرحله ای با تانک ذخیره مبرد،
چیلرهای جذبی خورشیدی تک مرحله ای با تانک ذخیره آب داغ،
چیلرهای جذبی خورشیدی دو اثره،
چیلرهای جذبی خورشیدی دو مرحلهای[۱۳]،
چیلرهای جذبی خورشیدی دو سیکلی[۱۴].
۲-۱ چیلرهای جذبی خورشیدی تک مرحله ای
شکل ۲-۱ بیانگر پایه بسیاری از تحقیقات و آزمایشات در ۳ دهه اخیر در مورد سیستمهای جذبی خورشیدی است. همانطور که ملاحظه میشود، آب گرم شده توسط کالکتورهای خورشیدی توسط یک پمپ سیرکولاسیون در یک تانک ذخیره و به سوی سیستم متداول قبلی که در قسمت قبلی توضیح داده شد، میرود. از انرژی این آب داغ برای تأمین انرژی ژنراتور استفاده می شود. بقیه مراحل سیکل همانند سیکل متداول قبلی است. برای سادگی از اجزاء داخلی چیلر جذبی صرفنظر شده است. همانطور که مشاهده میشود، برای دور ریزش حرارتی از یک برج خنک کن استفاده شده است که آب آن توسط یک پمپ سیرکولاسیون ابتدا وارد جذب کننده و سپس رهسپار کندانسور میشود.علت این امر آن است که درجه حرارت جذب کننده تأثیر بسیار بیشتری را نسبت به درجه حرارت کندانسور بر روی ضریب عملکرد سیستم میگذارد
اولین ژنراتور تجاری برای مصارف تهویه مطبوع و کاربردهای خورشیدی بر مبنای مبدل مشابه سوخت گازی ساخته شد. این واحد در بین مهندسانی که در زمینه سرمایش خورشیدی کار می کنند شهرت زیادی دارد و در پروژههای تجربی بیشماری مورد استفاده قرار گرفته است. قیمت آن برای واحدهای کوچک کمی بالاست. دیری نگذشت که تولید کنندههای دیگری چیلرهای جذبی با سیال آب و لیتیم برماید را با قابلیت به کارگیری در سیستمهای خورشیدی روانه بازار کردند.
[۱] .Closed Cycle Absorption systems
[۲] . Open Cycle absorption Systems
[۳] .Photovoltic
[۴] . Evacuated Tube Collectors
[۵] . Stationary Non-Imaging Concentrating Collectors
[۶] . Dish Type Concentrating Collectors
[۷] . Linear Focusing concentrators
[۸] . Solar Pond
[۹] . Thermoelectric Systems
[۱۰] . Diffusion Systems
[۱۱] .Separation Column
[۱۲] . Rectifier
[۱۳] .Two Stage
فرم در حال بارگذاری ...
[یکشنبه 1399-01-31] [ 03:07:00 ق.ظ ]
|