عملکرد سالیانه سیستم موجود و سیستم ترکیب شده با پنلهای خورشیدی از نقطه نظر میزان مصرف انرژی و شرایط هوای فراهم شده با استفاده ازنرم افزارTRNSYS مورد شبیه سازی و مطالعه قرار گرفته است. در سیستم تغییر یافته, پنلهای خورشیدی یک مبدل حرارتی مایع به هوا را در ساعات کاری روز و در طول کل سال تغذیه می نمایند. در این مطالعه به منظور دستیابی به بهترین ترکیب و نوعپنل خورشیدی مورد استفاده, سه نوه طرح با نامهای Configuration A یعنی سیستم تهویه ترکیبی با پنلهای خورشیدی unglazed, Configuration Bسیستم با پنلهای glazed painted و Configuration C سیستم با پنلهای evacuated tube از نظر تاثیر بر میزان مصرف انرژی و شرایط هوای فراهم شده مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تمامی طرحهای مورد مطالعه توانایی فراهم نمودن هوای مناسب داخل را بر اساس استانداردهای موجود را دارا بوده ولی عملکرد طرحها از نظر میزان مصرف انرژی نشان میدهد که Configuration A از قابلیت بیشتری برای صرفه جویی در مصرف انرژی برخوردار بوده و لذا برای بکارگیری در سیستم موجود توصیه می شود.
انرژی خورشیدی و كاربردهای آن در تهویه مطبوع
انرژی خورشیدی به عنوان یکی از پاکترین وپایدارترین منابع انرژی، در سالهای اخیر به طور گسترده ای مورد توجه قرار
گرفته است. این انرژی به دو صورت اصلی قابل استفاده است: انرژی حرارتی خورشیدی(Solar Thermal Energy)و
انرژی الکتریکی خورشیدی(Photovoltaic Energy).
•انرژی حرارتی خورشیدی:این نوع انرژی از طریق جذب تابش خورشید توسط کلکتورهای خورشیدی(Solar
Collectors)تولید میشود. کلکتورهای خورشیدی میتوانند آب گرم تولید کنند که در سیستمهای جذبی سرمایشی مورد
استفاده قرار میگیرد. این سیستمها با استفاده از چرخه های تبرید جذبی، گرما را به سرما تبدیل میکنند. مزیت این
سیستمها، کاهش مصرف برق و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است.
انرژی الکتریکی خورشیدی:این نوع انرژی از طریق تبدیل مستقیم تابش خورشید به برق توسط پانلهای فتوولتائیک
تولید میشود. برق تولید شده توسط این پانلها میتواند برای تأمین انرژی مورد نیاز دستگاههای تهویه مطبوع استفاده
شود.
مدلسازی و بهینه سازی سیستمهای تهویه مطبوع مبتنی بر انرژی خورشیدی
مدلسازی و بهینه سازی سیستمهای تهویه مطبوع مبتنی بر انرژی خورشیدی شامل تعیین ظرفیت کلکتورهای خورشیدی،
اندازه گیری نیازهای انرژی، و انتخاب نوع سیستم (جذبی یا فشرده) است.
•تعیین ظرفیت كلکتورهای خورشیدی:این مرحله شامل محاسبه میزان تابش خورشیدی در منطقه مورد نظر و تعیین
تعداد و اندازه کلکتورهای مورد نیاز برای تأمین انرژی مورد نیاز سیستم است.
•شبیهسازی عملکرد سیستم:شبیهسازی ها نشان میدهند که در مناطق با تابش خورشیدی بالا، سیستمهای جذبی
سرمایشی میتوانند به طور مؤثری نیازهای تهویه مطبوع راتأمین کنند.
•بهینه سازی انرژی:استفاده از ذخیره سازهای حرارتی میتواند کمبودانرژی در ساعات غیرتابشی را جبران کند. این
ذخیره سازها میتوانند به صورت آب گرم یا مواد تغییر فاز(PCM)طراحی شوند.
چالشها و محدودیتها
استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه مطبوع با چالشها و محدودیت هایی همراه است که باید در طراحی و بهینه سازی
سیستم ها مورد توجه قرار گیرند.
•وابستگی به شرایط آب وهوایی:کارایی سیستم های خورشیدی به میزان تابش خورشید بستگی دارد. در مناطق با
تابش خورشیدی پایین، کارایی این سیستمها کاهش مییابد.
•هزینه اولیه بالا:نصب و راه اندازی سیستمهای خورشیدی ممکن است هزینه های اولیه بالایی داشته باشد.
•احتیاج به فضای زیاد:نصب کلکتورهای خورشیدی نیازمند فضای کافی است که ممکن است در مناطق شهری با
محدودیت مواجه شود
راهکارهای مقابله باچالشها
برای غلبه بر چالشها و محدودیتهای استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه مطبوع، راهکارهای مختلفی ارائه شده است.
•تركیب سیستمها:ترکیب سیستمهای جذبی و فشرده میتواند کارایی سیستم را افزایش دهد.
•بهبود ذخیره سازی انرژی:توسعه تکنولوژیهای ذخیره سازی حرارتی و الکتریکی برای کاهش وابستگی به شرایط
آب وهوایی.
•حمایت دولتی:ارائه تسهیالت مالی و حمایتهای دولتی برای کاهش هزینه های اولیه نصب سیستمهای خورشیدی.
•آموزش و آگاهی بخشی:افزایش آگاهی عمومی و متخصصان در مورد مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه
مطبوع.
مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه مطبوع
استفاده ازانرژی خورشیدی در طراحی و بهینه سازی سیستمهای تهویه مطبوع، به دلیل مزایای متعدد آن، به عنوان یکی از
راهکارهای پایدار در صنعت ساختمان مطرح شده است. این مزایا شامل کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه ها، و حفظ محیط
زیست است. در ادامه، به بررسی جزئیات این مزایا پرداخته میشود.
•كاهش مصرف انرژی:
•یکی از مهمترین مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه مطبوع، کاهش مصرف انرژی است. سیستمهای تهویه
مطبوع مبتنی بر انرژی خورشیدی میتوانند تا۶0درصد از مصرف انرژی سنتی را کاهش دهند. این کاهش مصرف انرژی
ناشی از استفاده مستقیم از انرژی حرارتی خورشیدی برای تأمین نیازهای گرمایش و سرمایش است. به عنوان مثال،
سیستمهای جذبی سرمایشی با استفاده از آب گرم تولید شده توسط کلکتورهای خورشیدی، میتوانند به طور مؤثری نیازهای
سرمایشی را تأمین کنند. این کاهش مصرف انرژی نه تنها منجر به کاهش هزینه های عملیاتی میشود، بلکه به کاهش بار
شبکه برق و بهبود مدیریت انرژی در مقیاس شهری و ملی کمک میکند.
•كاهش هزینه ها:
•هزینه های بلندمدت ناشی از مصرف انرژی درساختمان ها، یکی از چالشهای اصلی برای صاحبان ساختمان و مدیران
انرژی است. استفاده از انرژی خورشیدی در تهویه مطبوع میتواند به طور قابل توجهی هزینه های انرژی را کاهش دهد. با
کاهش وابستگی به برق شبکه، هزینه های مصرف برق در ساعات پیک کاهش می یابد. علاوه بر این، استفاده از ذخیره سازهای
حرارتی میتواند هزینه های مربوط به تأمین انرژی در ساعات غیرتابشی را نیز کاهش دهد. البته، هزینه های اولیه نصب و
راه اندازی سیستم های خورشیدی ممکن است بالا باشد، اما باتوجه به عمر طولانی این سیستمها و کاهش هزینه های عملیاتی
در بلندمدت جبران میشوند.
•حفظ محیط زیست:
•یکی از مهمترین مزایای استفاده از انرژی خورشیدی، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. سیستمهای تهویه مطبوع
سنتی به دلیل مصرف بالای برق، مسئول تولید قابل توجهی از گازهای گلخانهای هستند. با استفاده ازانرژی خورشیدی،
میتوان میزان انتشار این گازها را به طور قابل توجهی کاهش داد. این کاهش انتشار نه تنها به حفظ محیط زیست کمک
میکند، بلکه به کاهش اثرات تغییرات اقلیمی و بهبود کیفیت هوای شهری نیز منجر میشود.
