چیلر جذبی خورشیدی

اولین چیلر جذبی در سال 1860 توسط فردیناند كاره (Ferdinand Carre) فرانسوی اختراع شد و در آمریكا به ثبت رسید. اساس كار دستگاه تبرید جذبی بر این اصل استوار است كه می توان بخار سیال (مبرد) را در مایعی جذب كرد. هرچه دمای این مایع كمتر باشد، میزان جذب بخار در آن بیشتر است. با افزایش دمای محلول می توان بخار جذب شده را دفع كرد[12] . اولین چیلر جذبی خورشیدی در سال 1977توسط شركت یازاكی ژاپن با ظرفیت های 70 ، 35 و 105 كیلووات به بازار عرضه شد. ظرفیت 35كیلووات آن در جهان بیشترین تقاضا را داشته است[13] .در اروپا نیز عرضه
كنندگان چیلرهای جذبی خورشیدی بیشتر از كشورهای آلمان و اسپانیا می باشند. بیشترین تقاضا در این كشورها مربوط به ظرفیت های محدوده 5-10كیلووات است [14] .
در ساختمان ها معمولا از انرژی حرارتی خورشید برای گرم كردن آب مصرفی ساختمان در آبگرمكن های خورشیدی و استفاده از آب گرم به منظور سرمایش ساختمان در چیلرهای جذبی خورشیدی استفاده می شود. برای به كار بردن انرژی خورشید در سیستم های نام برده معمولا از سه نوع عمده ی جاذب های انرژی خورشیدی استفاده می شود :

1. جمع كننده های صفحه تخت (Flat Plate Collectors) : این كلكتورها مانند جعبه ای با پوشش شیشه ای تیره رنگ هستند كه انرژی خورشید را جذب و از طریق لوله های فلزی به سیال جاذب انتقال می دهند ودمای سیال را تا محدوده ی 40-60 درجه سانتی گراد بالا می برند. از این كلكتورها برای گرم كردن هوای محیط یا آب گرم خانگی استفاده می شود.
2. جمع كننده های لوله خلاء (Vacuum Tube Collectors) : لوله های خلاء با توجه به ظاهر استوانه ای شكلشان، می توانند نور خورشید را از هر زاویه ای جذب كنند و به دلیل خلاء میان محفظه شیشه ای ، به عنوان یك عایق حرارتی مناسب با توجه به تیپ این لوله ها، می توانند دمای سیال را از 70 تا 110 درجه ی سانتی گراد افزایش دهند. كاربرد اصلی این كلكتورها در سرمایش خورشیدی به وسیله ی چیلرهای تك اثره و فرایندهای حرارتی دما پایین است.
3. جمع كننده های سهموی خطی(Parabolic Trough Collectors) : در دو نوع با دهانه كوچك و بزرگ استفاده می شوند. در نوع كوچك، آیینه ی سهمی گون با شعاعی در حدود 1متر، نور خورشید را روی سطح لوله ای كه در كانون آیینه قرار گرفته است متمركز می كند. دمای كاری در این نوع به بازه ی 120-220 درجه ی سانتی گراد محدود می شود و در تامین گرمایش فرایندهای صنعتی، چیلرهای جذبی خورشیدی 2 و 3 اثره، آب گرمكن های تجاری و مولدهای قدرت كوچك به كار می رود. نمونه ی با دهانه بزرگ امكان افزایش دمای سیال را از 250 تا 450 درجه سانتی گراد دارا می باشد و برای مولدهای قدرت در مقیاس صنعتی به كار می روند [15] . سیستم عملكرد چیلرهای جذبی خورشیدی اساسا تفاوت زیادی با چیلرهای جذبی رایج ندارد و تفاوت عمده در نحوه دریافت انرژی برای گرم كردن آب است شكل(1) .شكل (1) شماتیك یك چیلر جذبی خورشیدیدر چیلرهای جذبی خورشیدی برای دریافت گرما از كلكتور خورشیدی استفاده می شود كه معمولا با توجه به كارایی و عمر مفید، این كلكتورها دارای قیمت های متفاوتی هستند. در حال حاضر در بازار ایران محصولات آلمانی، اطریشی، استرالیایی و چینی موجود است. البته خط تولید این محصول در كشور نیز راه اندازی شده است. قیمت هر متر مربع از این كلكتورها از 20 تا 2 میلیون ریال وابسته به كشور سازنده در هر متر مربع عرضه می شود. بطوریكه آلمانی ، اتریشی ، چینی و ایرانی آن به ترتیب ، 7 ،20 و 2 میلیون ریال برای هر مترمربع عرضه می شود.
4. مقایسه ی چیلر جذبی خورشیدی با چیلرهای تراكمی و جذبی
   مصرف انرژی در بخش ساختمان یكی از عمده ترین موارد مصرف انرژی بشمار می رود. بطوریكه %38 از انرژی جهان در بخش ساختمان مصرف می شود این میزان انرژی %35 از سبد مخارج خانواده ها را به خود اختصاص داده است. در ایران %70 از گاز مصرفی كشور برای گرمایش ساختمان مصرف می گردد. این مقدار مصرف انرژی در بخش ساختمان باعث شده تا ایران 4 برابر استاندارد جهانی در این حوزه مصرف انرژی داشته باشد [16و 17]. با استفاده از انرژی خورشید در كشور می توان از بخش زیادی از مصرف بالای انرژی در كشور جلوگیری كرد. البته صرفه اقتصادی از عوامل بسیار موثر در توجیه پذیر بودن و یا نبودن یك طرح است. به این منظور در جدول (1) مقایسه هزینه ای بین چیلرهای جذبی و تراكمی با چیلر جذبی خورشیدی كه به تازگی در بازار ایران معرفی شده است، صورت گرفته است.

جدول (1) مقايسه هزينه هاي انواع چيلر با ظرفيت 100تن تبريد (بر حسب ميليون ريال)

در ادامه ی ارزیابی می توان با در نظر گرفتن چند فرضیه برای تغییرات قیمت حامل های انرژی، به بررسی طولانی مدت صرفه اقتصادی چیلرها پرداخت. به این منظور فرضیات زیر برای این مطالعه انجام شده است.
اگر هزینه ی انرژی سال جاری را C1و هزینه ی سال nام را Cnدر نظر گرفته شود و مجموع هزینه پرداخت شده توسط مشتری برای سال هایی كه از دستگاه استفاده می كند برابر با Gباشد، خواهیم داشت [18] :
(1)                                                                
در معادله (1)، پارامتر تورم خالص محاسبه شده است، كه برای محاسبه آن مجموع تورم حاصل از افزایش بهای سالانه انرژی و بالا رفتن دستمزد تعمیركار تاسیسات برای نگهداری از دستگاه و سایر پارامترهای محتمل موثر در تغییر تورم می تواند اثر داده شود. اگر P0 هزینه اولیه نصب، خرید و راه اندازی باشد، می توان با بیان سه مقدار 3،10 و20 درصد برای تغییر در نرخ تورم خالص به مقایسه ی بلند مدت هزینه ها در الگوهای گوناگون تورمی پرداخت كه نتایج مذكور در جدول (2) ارایه شده است.

نتیجه گیری

در این مقاله به بررسی مقدماتی هزینه اولیه و بلند مدت میان چیلر های جذبی خورشیدی، تراكمی و جذبی كه دارای ظرفیت های مشابه اند، پرداخته شد. با توجه به اینكه از دیدگاه مصرف كننده مهم ترین فاكتور در انتخاب سیستم مورد نظر، پارامترهای اقتصادی است، بنابراین سعی شد تا با شبیه سازی در مدل های افزایش هزینه های جاری یك سیستم برودتی ، قدرت مقایسه به خریدار داده شود. اگرچه در مدل منظور شده در محاسبات از هزینه های پرشمار آلودگی های زیست محیطی چشم پوشی شده است ولی با این وجود، با درنظر گرفتن نرخ تورمی سالانه بیش از 7 درصد چیلر جذبی خورشیدی در مدت 20سال از چیلر تراكمی با ظرفیت مشابه پیشی گرفته و با درنظر گرفتن نرخ تورمی بیش از 14/9 درصد در مقابل چیلر جذبی نیز صرفه اقتصادی بیشتری خواهد داشت. هرچند تا زمانی كه بهای برق و گاز با یارانه در اختیار مصرف كننده قرار بگیرد و كلكتورها به صورت تجاری و با بهای قابل قبول در بازار ارائه نشود، احتمال گرایش مصرف كننده برای بهره برداری از این محصول كم است.