VRV IV DAIKIN

VRV چیست؟

واژه (Variable refrigerant volume) به معنای کنترل تغییرات حجم مایع درون مبرد بر اساس بار مورد نیاز می باشد بدین مفهوم که مقدار مایع مبرد با توجه به نیاز سرمایشی و گرمایشی فضاها به صورت هوشمند و مجزا تغییر می کند در حالی که در کولرهای گازی متداول و یا سیستم های اسپیلیت یوینیت معمولی تبخیر گاز و در نتیجه تولید برودت در کندانسور دستگاه انجام می پذیرد و امکان کنترل تبخیر مایع مبرد به صورت مجزا در فضاهای مختلف پروژه وجود ندارد علاوه بر این در سیستم VRV میزان اختلاف درجه حرارت بین یونیت داخلی و خارجی به کمترین حد خود رسیده و ضریب عملکرد (COP) سیستم به بالاترین مقدار خود خواهد رسید.

در این سیستم تنها با قرار گرفتن یک یونیت خارجی با ظرفیت مورد نیاز و تغذیه تعداد یونیت های داخلی مطابق با همان ظرفیت می توان سرمایش و گرمایش پروژه را تأمین نمود. در هر سلول یونیت خارجی این سیستم 2 کمپرسور قرار دارد که هر 2 کمپرسور دارای اینورتر (دور متغیر) می باشند. بدین ترتیب در لحظه استارت، کمپرسور دور متغیر با کمترین جریان برق، سیستم را وارد مدار نموده و این دستگاه قابلیت این را دارد که با 5/12 درصد میزان برق مصرفی سیستم شروع به کار نماید.

این روند متناظر با فضای مورد تهویه می باشد، بدین ترتیب که یونیت داخلی موجود در هر فضا در هر لحظه به وسیله (Printed Circuit Board)PCB و 4 حسگر (T4,T3,T2,T1) موجود در آن، دمای فضا را با دمای تعیین شده توسط مصرف کننده ها مقایسه و با توجه به دمای مبرد ورودی و خروجی مقدار مبرد مورد نیاز را به وسیله PCB از یونیت خارجی درخواست می نماید. شیر برقی (تدریجی) با تغییر مقطع در هر لحظه میزان مبرد ورودی به کویل را تنظیم می کند تا دمای فضا را به دمای مطلوب برساند.

روند کارکرد یونیت داخلی سیستم VRV دایکلین

با رسیدن دمای فضا به دمای تعیین شده، PCB دستور تزریق مبرد را تنها به مقدار مورد نیاز برای ثابت نگاه داشتن دمای آن فضا به یونیت خارجی ارسال می نماید و دور فن یونیت داخلی به واسطه دور متغیر بودن، منتاظر با دما کاهش می یابد تا دمای اتاق را در دمای تعیین شده حفظ نماید. بدین ترتیب حامل سرما و یا گرما که به سمت یونیت خارجی در حال حرکت است برای از دست دادن یکی از این دو عامل انتقال سرما و گرمای حمل شده به فضای داخلی می باشند که دور این فن ها متناسب با افزایش یا کاهش دور کمپرسورها و همچنین دور فن یونیت های داخلی (ناشی از تغییر بار برودتی یا حرارتی مورد نیاز فضای مورد تهویه) تغییر می کند.

اینورتر در سیستم VRV دایکلین

ویژگی های سیستم VRV شرکت دایکلین:

تعداد یونیت های داخلی:

به یونیت های خارجی سیستم VRVIV می توان تا 64 یونیت داخلی را متصل کرد و بار سرمایشی و گرمایشی 64 فضای مختلف را به طور مستقل تأمین نمود، با توجه به تنوع یونیت های داخلی، بر اساس سلیقه آرشیتکت ساختمان و هندسه فضای مربوطه می توان از پنل های دیواری، داکتی، کاستی و یا سقفی استفاده کرد.

مصرف برق:

مصرف برق سیستم های VRV به دلیل کنترل دور کمپرسور، فن کندانسور و همچنین دور شیر انبساط و فن جداگانه روی هر یونیت داخلی در حالت اوج بار 40 درصد از سیستم های مشابه کمتر می باشد (COP=4,3 در مقابل COP=2,3) که این مقدار در بارهای جزئی، به دلیل امکان کارکرد بار جزئی (Partial load) و افزایش COP سیستم در بارهای جزئی به طرز چشمگیری (تا حد 3/1 سیستم های (On/OFF) کاهش می یابد.)

لوله کشی ها:

لوله کشی ها به صورت انشعاب گیری و موازی انجام می پذیرد (مشابه لوله کشی فن کویل از موتورخانه). لذا ضمن تسهیل در لوله کشی، قیمت و زمان اجرای آن نسبت به سیستم سنتی چیلر- فن کویل بسیار کمتر می باشد.

نگهداری بسیار آسان:

به دلیل عدم وجود برج خنک کننده لزومی به کنترل روزانه سختی آب و راهبری سختگیر نمی باشد و عملاً نیازی به نگهداری پمپ های برج خنک کننده، چیلر، پمپ های آب چیلر، سیستم هواگیری و حصول اطمینان از کارکرد منبع انبساط وجود ندارد.

حذف مصرف آب:

کندانسورهای سیستم VRV هوا خنک می باشند و عملاً کل سیستم بی نیاز از هرگونه مصرف آب و هزینه های مرتبط به آن خواهد بود.

محل نصب کندانسورها:

به دلیل قابلیت لوله کشی تا ارتفاع 90 متر، امکان نصب کندانسور در محوطه های مختلف ساختمان (پشت بام، حیاط، بالکن و ...) فرآهم بوده و در مقایسه با اسپیلیت یونیت های معمولی هیچگونه خدشه ای به نمای اصلی ساختمان وارد نمی سازد.

سیستم کنترل برآورد ماهیانه هزینه های مصرف برق (P.P.D):

سیستم مولتی پانل VRV هزینه برق مصرفی هر واحد را به طور جداگانه محاسبه و در اختیار مسئولین ساختمان قرار می دهند که متناسب با استفاده از سیستم تهویه تعیین و دریافت می گردد.

محدوده دمایی قابل استفاده:

سیستم های VRV در شرایط آب و هوایی مختلف (در تابستان تا 54 درجه سانتیگراد و در زمستان تا 25- درجه سانتیگراد) قابلیت کارکرد دارند.

حذف فضای موتورخانه:

با توجه به اینکه یونیت های خارجی VRV قابلیت نصب در پشت بام را دارا می باشند عملاً فضایی جهت نصب چیلر، بویلر، پمپ های آب رسانی، پمپ های برج خنک کننده و لوله کشی های مربوطه مورد نیاز نمی باشد.

مقایسه کاربری فضای موتورخانه در سیستم VRV و دیگر سیستم ها

انعطاف در میزان کنترل ظرفیت:

ظرفیت دستگاه ها در سیستم VRV به تدریج افزایش یافته و انعطاف پذیری بیشتری به طراحان می دهد در حالی که این انعطاف پذیری در ظرفیت حرارتی و برودتی سیستم چیلر- فن کویل به این شکل در دسترس نمی باشد.

افزایش عمر مفید کمپرسورهای مجهز به اینورتر:

به علت روشن و خاموش شدن لحظه ای کمپرسورهای دور ثابت (بدون اینورتر) استهلاک آنها بالا رفته لذا عمر مفید کوتاهتری نسبت به کمپرسورهای اینورتردار که به جای روشن و خاموش شدن، دور خود را افزایش یا کاهش می دهند، خواهند داشت. کمپرسورهای یونیت های خارجی، نقش مهمی در کارکرد سیستم VRV دارند. کمپرسورهای مورد استفاده در سیستم VRV از نوع اسکرال (SCROLL) با مکانیزم (High Trust) هستند. در این مکانیسم با افزایش زیاد فشار روغن در طول محور کمپرسور، میزان اتلاف نیروهای محوری در کمپرسور کاهش می یابد که باعث افزایش راندمان و کاهش سطح صدای کمپرسور می شود. این کمپرسورها مجهز به آهنربای نئودیمیوم (Neodymium)، قوی ترین آهن ربای طبیعی دنیا، در موتور DC خود بوده و دارای عمر مفید بالا (حداقل 25 سال) و حداقل میزان صدا هستند، کمپرسورها به صورت هرمتیک (Hermetic) عمل نموده و خود روانکار هستند و به همین دلیل عمر مفید بسیار طولانی دارند.

میزان صدای بسیار کم:

در سیستم های VRV دایکین میانگین صدای یونیت های داخلی db30 و میانگین صدای یونیت های خارجی db60 می باشد.

حفظ دمای تنظیم شده:

همانطور که قبلاً توضیح داده شد، به علت وجود اینورتر و حساسیت بالای سیستم کنترلی از قبیل ترموستات و PCB، این سیستم توانایی حفظ دمای هر فضا را با تلرانس 5/0± دارای می باشد، بدین ترتیب در زمان رسیدن دمای هر فضا به دمای مورد نظر، اینورترهای سیستم با کاهش دور کمپرسورها، فن ها و شیرهای برقی، با حفظ میزان سرمایش و یا گرمایش، مصرف انرژی را کاهش می دهند و بدین ترتیب COP سیستم را به طرز چشمگیری افزایش می دهد.

عملیات پشتیبانی در کمپرسورها و یونیت های خارجی:

اگر در یک یونیت خارجی که شامل چند کمپرسور است یک کمپرسور دچار نقص فنی گردد سایر کمپرسورها در یک وضعیت اضطراری به کار خود ادامه می دهند.

اگر در یک سیستم که شامل چند یونیت خارجی است یکی از یونیت ها دچار نقص فنی گردد سایر یونیت ها در یک وضعیت اضطراری وارد عملیات پشتیبانی شده و سیستم ماژولار به کار خود ادامه می دهد تا زمانی که عملیات تعمیر امکان پذیر شود. در چنین حالتی پیغام خطای مربوطه از طریق صفحه کنترل نمایش داده می شود.

مقایسه سیستم VRV دایکلین و سیستم چیلر فن کویل در یک نگاه

مشخصات فنی یونیت های خارجی:

انواع یونیت های داخلی:

دستگاه تهویه هوای VRV هوای تازه و با طراوت را در تابستان و گرما را در زمستان به دفترها، فروشگاه ها و هر مکان تجاری دیگر به ارمغان می آورد. هوای محیط داخلی را بهبود می بخشد و موفقیت تجاری را بالا می برد و هرآنچه را که دستگاه تهویه احتیاج دارد را یونیت داخلی دایکلین می تواند پاسخ مناسب دهد. دستگاه تهویه (وی آر وی) می تواند 26 مدل یوینت داخلی متفاوت را در 116 گونه مختلف تأمین بکند.

یونیت های داخلی:

طراحی بهینه VRVIII-S برای فضاهای کوچک:

سیستم VRVIII-S دایکین در سه ظرفیت 52,900 Btu/hr – 47,800 Btu/hr – 38,200 Btu/hr که هم به صورت تکفاز و هم به صورت سه فاز در دسترس می باشد.

تنوع VRVسری S باعث می شود که آن را برای پروژه های تجاری و یا مسکونی، فروشگاه ها کوچک، دفتر کار، رستوران، هتل، مراکز بهداشتی و درمانی، مدرسه و پروژه های مسکونی با متراژ کوچک استفاده نمود.

طراحی و طول لوله کشی مناسب:

سری VRVIII-S می تواند عملاً در هر نوع طرح پروژه و با هر سبکی بکار گرفته شود، همچنین امکان استفاده بهتر از فضا و قابلیت های منطقه بندی پیشرفته آن اجازه می دهد نصب و راه اندازی و بهره برداری از این سیستم به صورت مستقل و مجزا صورت گیرد و همچنین به دلیل ابعاد کوچک آن فضای بسیار کمی را از پروژه اشغال می کند و از سوی دیگر هب دلیل سبک بودن این دستگاه ها و همچنین نداشتن لرزش دیگر نیازی به تقویت هر طبقه برای قرار گرفتن یونیت خارجی وجود ندارد.

در سیستم VRVIII-S امکان کنترل هر فضا به صورت مستقل با حداکثر بهره­وری و صرفه جویی انرژی میسر می باشد و این سیستم می تواند به حداکثر 8 یونیت داخلی متصل گردد.

هفت ویژگی VRVIII-S:

1. ظرفیت های مناسب
2. ابعاد کوچک
3. صدای کارکرد پایین
4. تکنولوژی تک فاز، مناسب برای کاربردهای مسکونی
5. نصب و راه اندازی سریع و آسان
6. مستقل و قابلیت کنترل هر فضا به صورت مجزا
7. صرفه جویی در فضای ساختمان

مقادیر بالای COP:

یکی از ویژگی های بزرگ دستگاه های VRV بهره وری منحصر به فرد از انرژی است. این سیستم ها به مقادیر COP بالایی در همگامی که هر دو سیستم خنک کننده و حرارت دهنده با استفاده از اجزای تصفیه شده عمل می کنند، دست پیدا می کنند.

سیستم های کنترل پیشرفته:

عملکردهای ارتباطی پیشرفته مورد پسند کاربر به صورت آیکون های کنترلی چند زبانه کنترل VRV را راحت و ساده نموده است.

ویژگی 1 پشتیبانی نمودن از سیستم کنترل مرکزی از هر نقطه ای به کمک یک کامپیوتر خانگی و یک مرورگر.

ویژگی 2 ارسال خطای سیستم از طریق ایمیل در هنگامی که در عمل کرد سیستم مشکلی پیش می آید.

ویژگی 3 اتصال طریق مودم با شبکه سرویس خدمات پس از فروش

ویژگی 4 دو برابر شدن تعداد واحدهای یونیت داخلی با اضافه نمودن یک آداپتور DIII-NET

ویژگی 5 مدیریت تجهیزات موجود در پروژه به غیر از سیستم تهویه مطبوع

ویژگی 6 اتصال ساده عملکردهای سیستم با یکدیگر

از دیگر ویژگی های این سیستم:

¨    نمایشگر لمسی و رنگی

¨    سایز کوچک

¨    امکان استفاده به چند زبان دنیا (انگلیسی، فرانسوی، ایتالیایی، آلمانی، اسپانیایی و ...)

¨    امکان برنامه ریزی سالیانه

¨    تعویض اتوماتیک و خودکار از حالت سرمایش به گرمایش و بلعکس

¨    تعیین بازه دمایی سیستم و امکان محدود کردن دما

¨    دسترسی به تاریخچه و حافظه کارکرد سیستم

امکان اتصال VRV به سیستم مدیریت هوشمند ساختمان از طریق پروتکل های Lon Works و BACnet

سیستم کنترل مرکزی دایکین با استفاده از دو پروتکل معتبر Lon Works و BACnet امکان اتصال به BMS را فراهم می سازد. این دو پروتکل یک اتصال بدون درز بین VRV و BMS را فراهم می سازد.

ویژگی های پروتکل های BACnet و Lon Works در هنگام اتصال به سیستم های تهویه مطبوع دایکلین:

¨    با استفاده از این دو پروتکل می توان سیستم های تهویه مطبوع را با تجهیزات کم و هزینه های پایین تر مدیریت نمود.

¨    انعطاف پذیری بالایی دارند و همچنین امکان اتصال به سیستم های دیگر را آسان تر می کنند.

¨    ارتباط مستقیم و ساده، نصب سریع و آسان.

¨    کلیه واحدها و فضا را می توان کنترل نمود.

¨    امکان افزایش کنترل سیستم VRV با استفاده از رابط اختصاصی.

¨    امکان بررسی 24 ساعته و شبانه روزی سیستم.

¨    صرفه جویی در انرژی.

¨    مدیریت تعمیر و نگهداری از طریق گزارشات.

¨    قابلیت شناخت مشکلات موجود در سیستم در زمان کوتاه.

ویژگی های VRV IV:

¨    سلول های این سیستم از 8HP تا 20HP می باشد که قابلیت ماژولار نمودن تا 54HP را دارا می باشد.

¨    شارژ اتوماتیک مایع مبرد

¨    یک سیستم تهویه مطبوع حرفه ای برای تمام فصول سال

¨    راه اندازی ساده و آسان به نسبت سیستم VRV

¨    افزایش بهره وری فصلی

¨    افزایش EER به میزان 187%

¨    تنظیم اتوماتیک دمای مبرد بر اساس ظرفیت و آب و هوا

¨    خواندن Errorهای سیستم به آسانی از روی LED موجود بر روی یونیت خارجی

¨    کاهش هزینه های نصب و راه اندازی

¨    ادامه فعالیت گرمایش و تولید گرما توسط سیستم در هنگام یخ زدایی (Defrost) در سیستم های Heat Pump وHeat Recovery

 

 نگارنده  :  مهندس محمد اسماعیلی

کاربرد انرژی های نو در تهویه مطبوع و نقش آن در اصلاح الگوی مصرف

کاربرد انرژیهای نو در تهویه مطبوع و نقش آن در اصلاح الگوی مصرف

چکیده

در این مقاله به بررسی فرصتهای استفاده از منابع غنی انرژیهای تجدیدپذیر و پتانسیل موجود در ایران پرداخته شده است. انرژی از موارد ضروری برای توسعة اقتصادی، اجتماعی و ارتقای کیفیت زندگی است و وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمة هرگونه توسعه و رشد اقتصادی می باشد. ایران از منابع قابل توجه طبیعی برای مدرنیزه کردن عرضه انرژی و انتقال به یک سیستم پایدار انرژی برخوردار است. فرصتهای بی شمار در رابطه با استفاده از منابع غنی انرژیهای تجدیدپذیر نظیر شرایط مناسب برای بکارگیری انرژی باد، انرژی زمین گرمایی، توسعه نیروی برق آبی و زمینه ایده آل برای استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی وجود دارد که نه تنها کاهش استفاده از منابع محدود انرژی فسیلی را دربر دارد بلکه از اثرات زیان بار گازهای گلخانه ای نیز می کاهد. همچنین دراین تحقیق کاربرد انرژیهای تجدیدپذیر و بر اساس مطالعه موردی در خصوص انرژی حرارتی خورشیدی و کاربرد آن در تهویه مطبوع به منظور کاهش استفاده از انرژیهای فسیلی و اثر گلخانه ای مورد توجه قرار گرفته است. از نتایج این تحقیق می توان به همسویی توسعه منابع انرژیهای نو با توسعه اقتصادی ایران از طریق صرفه جویی در هزینه ها و ایجاد فرصتهای شغلی جدید اشاره نمود.

 

مقدمه

هر چند بشر از دیرباز از انرژیهای تجدید پذیر نظیر باد و خورشید در زندگی خود استفاده می نمود، ولی با کشف منابع سوختهای فسیلی نظیر زغال سنگ و نفت و جذابیتهای آن، استفاده از انرژیهای تجدید پذیر بتدریج به فراموشی سپرده شد. تا این که بحران جهانی نفت در دهه 70 میلادی باعث شد کشورهای صنعتی جهان به استفاده مکمل از منابع دیگر انرژی، نظیر انرژیهای تجدید پذیر و هسته ای روی بیاورند. در آغاز، استفاده از انرژیهای تجدید پذیر با موانعی نظیر هزینه سرمایه گذاری بالا و به صرفه نبودن اقتصادی روبرو بود. اما به مرور زمان، پیشرفت تکنولوژی صنعتی و نیز لحاظ کردن مزایای جانبی همچون کاهش آلودگی محیط زیست، باعث گردید تا انرژیهای تجدید پذیر به مرحله اقتصادی بودن برسند و مورد استقبال قرار گیرند. دسترسی کشورهای در حال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، برای توسعه اقتصادی آنها اهمیت اساسی دار و پژوهش ها نشان داده است که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است. با توجه به ذخایر محدود انرژی فسیلی و افزایش سطح مصرف انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی توان به منابع فعلی انرژی متکی  بود. در سال 2001 از این مقاله برگرفته از طرح پژوهشی با عنوان محاسبه و طراحی سیتم تهویه مطبوع خورشیدی می باشد 7/5 درصد آن انرژیهای تجدید پذیر بوده است که از این مقدار 12 درصد آن توسط انرژی OECD کل انرژی مصرفی در کشورهای عضو 22 درصد انرژی الکتریکی از طریق انرژیهای نو تا سال 2010 می باشند . در آمریکا / خورشیدی و باد تولید شده است. در اروپا بدنبال تولید 1نیز بدنبال کاهش استفاده از انرژیهای فسیلی نسبت به سال 1990 تا 7 درصد در سال 2010 می باشند که با توجه به اینکه یکی از منابع بزرگ

تولید گازهای گلخانه ای احتراق سوختهای فسیلی برای تولید الکترسیته است خود باعث کاهش بیش از 40 درصد آلودگی زیست محیطی خواهد شد. مطابق برنامه پنج ساله چهارم توسعه کشور، 500 مگاوات از برق مصرفی کشور باید از انرژیهای تجدید پذیر تولید شود.

2- سیاست گذاری پایدار انرژی

با توجه به تحقیقات بین المللی در زمینه سیاست گذاری انرژی پایدار، چهار هدف استراتژیک را به عنوان پایه های سیاست گذاری آتی انرژی ایران می توان نام برد که شامل مقبولیت اجتماعی، کارآیی منابع، اثر بخشی زیست محیطی و کارآیی اقتصادی می باشد. در مقایسه با اهداف کلیدی سیستم های انرژی پایدار، سیستم انرژی در ایران دارای کمبودهای ساختاری است که مانع فرآیند مدرنیزه شدن گشته و موجب هزینه های قابل توجه اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی برای نسل کنونی و آتی می گردد. این کمبودها شامل توسعه سریع بخش حمل و نقل در شهرهای پر جمعیت که سهم زیادی را در انرژی مصرفی برای حمل و نقل فردی در محیط شهری دارند، سهم بالا و نامناسب بخش خانگی در کل مصرف انرژی الکتریکی و گرمایی، سهم تقاضای رو به افزایش داخلی نفت و گاز که اثرات قابل توجهی برروی ظرفیت صادرات و درآمد ارزی کشور دارند، سیستم یارانه ای و کاهش مصنوعی قیمت انرژی که موجب تشویق مصرف کنندگان می گردد، شدت بالای انرژی که ناشی از کمبودهای مذکور می باشد و مقدار آن بسیار بالاتر از میزان متوسط آن در کشورهای صنعتی و در حال توسعه است و غیره

3- انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی نتیجه فرآیند پیوسته همجوشی هسته ای در سطح خورشید می باشد. توان تابشی در مدار میانگین کره زمین از شدتی برابر باKW/  36/1 برخوردار می باشد. محیط زمین 40000 کیلومتر و در نتیجه توان رسیده به مدار زمین به TW 17400 می رسد. حداکثر شدت انرژی در سطح دریا KW/ 1 است و در میانگین 24 ساعته در سطح زمین حدود KW/ 2/0 می باشد که این مقدار برابر با TW 102000 انرژی و حدود 10000 برابر مصرف انرژی فعلی جهان است.

متوسط تابش جهانی برای ایران حدود  23/19 است که در مناطق مرکزی ایران این مقدار به بیش از 7/7 ساعت در روز می شود. میزان تابش خورشیدی در ایران یکی از بزرگترین مقادیر در جهان است. به طور مثال در آلمان میزان تابش خورشیدی ( 1000- 800) کمتر از نصف متوسط آن در کشور ایران است. با توجه به مساحت ایران که حدود000/648/1کیلومتر مربع می باشد کل مقدار تابش در ایران حدود 3/3 میلیون تراوات ساعت در سال می باشد که سیزده برابر کل انرژی مصرفی در ایران است. علی رغم شرایط مناسب طبیعی تابش، بکارگیری انرژی خورشیدی در ایران بسیار ناچیز است. برای ایجاد یک سیستم انرژی حرارتی خورشیدی، اجزاء و تجهیزات اندکی شامل کلکتور، سیال حامل گرما، سیال مبدل حرارتی، منبع ذخیره و سیستم کنترل مورد نیاز می باشد. برای سیستم های ساده تر نیازی به مبدل، منبع ذخیره و سیستم کنترل نمی باشد.

4- تهویه مطبوع خورشیدی

در سال 1848 فارادی اثر سرما را ناشی از جذب آمونیاک در کلرید نقره مشاهد نمود. همچنین در سال 1920 در آمریکا از دی اکسید سولفید و سیلیکانژل برای تهویه مطبوع واکنهای سیستم حمل و نقل ریلی استفاده گردید. بعد از آن استفاده از تهویه مطبوع برای ایجاد راحتی و آسایش روز به روز در صنعت و ساختمانهای مسکونی شدت یافت. این تکنولوژی نیاز به انرژی داشته و مصرف انرژی و به تبع آن ایجاد گازهای گلخانه ای را به دنبال دارد. به تازگی تحقیقات در زمینه سیستمهای دیسیکنت خورشیدی توسعه یافته است. این تحقیقات بیشتر بر روی مواد جاذب رطوبت که می توانند جذب سطحی، نرخ جذب رطوبت و گرما را بهبود دهند متمرکز شده است. سیستم های تهویه مطبوع خورشیدی دارای مزایای بسیاری در صرفه جویی مصرف سوخت و حفظ محیط زیست می باشند. ولی این سیستم ها دارای ویژگی های فنی و اقتصادی خاص خود بوده که گسترش آنها را با مشکلاتی روبرو کرده است. با بررسی سیستم های مختلف تهویه مطبوع خورشیدی می توان به این نتیجه رسید که دو سیستم چیلر جذبی خورشیدی و سیستم دسیکنت جامد دارای قابلیتهای تجاری بیشتری نسبت به سیستم های دیگر می باشند و در حال حاضر بکار گیری چیلرهای جذبی خورشیدی با توجه به امکانات ساخت داخل کشور از نظر فنی میسر است.

5- سهم خورشید در تهویه مطبوع

طی بررسی های بعمل آمده در اروپا بطور تقریبی 40 درصد از کل انرژی مصرفی در این قاره به اماکن تجاری و خانه های مسکونی اختصاص دارد. تعداد سیستم های تهویه مطبوع نصب گردیده که بالای kw12 میباشند طی 20 سال گذشته همواره در حال افزایش بوده است. بطوری که تعداد فضاهای طبقاتی دارای تهویه مطبوع از 30 میلیون متر مربع در سال 1980 به 150 میلیون متر مربع در سال 2000 رسیده است و انرژی سالیانه مصرفی جهت تهویه مطبوع در هر خانه در سال 1990 TJ 6 و در سال 1996 TJ 40 می باشد و پیش بینی می گردد که این رقم در سال 2010 به TJ 160 برسد. این خود باعث افزایش هزینه های زندگی بخصوص در مناطق شهر نشین و افزیش گازهای گلخانه­ای گردیده است. یکی از راه های کاهش هزینه، استفاده مناسب از انرژی خورشیدی در سیستم تهویه مطبوع می باشد. سیستم سرمایش خورشیدی معمولا دارای یک کلکتور خورشیدی و تجهیزات سرمایش می باشد. (شکل 1)

شکل 1- شماتیکی از تجهیزات سیستم تهویه مطبوع خورشیدی

6- بررسی سیستم های مختلف تهویه مطبوع خورشیدی

امروزه در کشورهای بسیاری از سیستم های سرمایش و گرمایش خورشیدی بطور وسیعی استفاده می گردد. در اروپا نیز از این سیستم ها بسیار استفاده می گردد که کشورهای آلمان و اسپانیا بیشترین سهم را به خود اختصاص داده اند (شکل 2) در حال حاضر توان مصرفی برای سرمایش سیستمهای مذکور در اروپا حدودMW 3.6 و مساحت کل کلکتور آنها در حدود  500/17 می باشد.

شکل 2- سهم استفاده از سیستم تهویه مطبوع خورشیدی در اروپا

تاکنون سیستمهای مختلفی توسط محققین پیشنهاد گردیده است که بطور کلی می توان بشکل زیر آنها را تقسیم بندی نمود:

1-6- سیستم سرمایش دیسیکنت مایع

در این سیستم از سیکل باز استفاده شده است و همچنین اساس کار آن در رطوبت زدایی از هوا بوسیله جاذب مایع مانند محلول آب و کلرید کلسیم و یا محلول آب و کلرید لیتیم و خنک کردن با تبخیر آب است. تکنولوژی این سیستم در کشورهای آلمان و آمریکا در حال بررسی و تحقیق است و هنوز تولید صنعتی نگردیده است. ضریب عملکرد این سیستم کمتر از یک و دمای لازم جهت عملکرد بین 45 تا 70 درجه سانتیگراد می باشد که توسط کلکتور خورشیدی تامین می گردد.

2-6- سیستم های سرمایش دیسینکنت جامد

در این سیستم از سیکل باز استفاده گردیده است و اساس کار آن در رطوبت زدایی از هوا بوسیله جاذب جامد مانند سیلیکاژل و کلرید لیتیم  سلولز و خنک کردن با تبخیر آب می باشد. تکنولوژی موجود بر اساس ساخت چرخ آنتالپی جهت رطوبت زدایی می باشد. ظرفیت این سیستم از kW20 تا حدود kW350 و ضریب عملکرد بین 5/0 تا 1 ساخته شده است دمای لازم جهت عملکرد سیستم بین 45 تا 95 درجه سانتیگراد و توسط کلکتور خورشیدی قابل تامین است. باید توجه شود سیتم مذکور در آب و هوای مرطوب دارای کاربرد است و در مناطق بسیار گرم و مرطوب بصورت ترکیبی با چیلر تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد که به طور چشمگیر موجب صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد.

3-6- چیلر خورشیدی از نوع جذب جامد

این چیلرها دارای سیکل بسته مبرد می باشند و برای تولید آب سرد استفاده می شوند. مبرد و جاذب جامد سیکل تبرید به ترتیب آب سیلیکاژل و یا آمونیاک و نمک می باشد. این چیلرها در بازار با ظرفیت های kW50 تا  kW430 موجود می باشد. ضریب عملکرد این چیلر ها3/0 تا 7/0 می باشد. دمای لازم برای گرمایش ژنراتور در محدوده60 تا 90 درجه سانتیگراد است و تکنولوژی خورشیدی لازم گردآورنده های صفحه تخت و گردآورندههای لوله خلاء می باشد.

4-6- چیلر خورشیدی از نوع جاذب مایع

این نوع چیلرها دارای سیکل بسته مبرد می باشند و برای تولید آب سرد استفاده می شوند. مبرد و جاذب سیکل تبرید به ترتیب آب و محلول لیتیم برماید و یا آمونیاک و آب است. این چیلرها با توان های KW35 تا MW 5 در بازار عرضه می گردند. همچنین ضریب عملکرد برای چیلرهای جاذب مایع یک مرحله ای از 6/0 تا 75/0 و برای دو مرحله ای از 1 تا 2/1 می باشد. دمای لازم برای گرمایش ژنراتور چیلر از 75 تا 110 درجه سانتیگراد برای چیلرهای یک مرحله ای و 140 تا 180 درجه سانتیگراد برای چیلرهای دو مرحله ای است و تکنولوژی خورشیدی لازم، گردآورنده های لوله خلاء می باشد.

میزان استفاده از سیتم های مختلف خورشیدی جهت تهویه مطبوع در اروپا در شکل (3) نشان داده شده است.

شکل 3- درصد استفاده از سیستم های مختلف تهویه مطبوع خورشیدی در اروپا

5-6- بررسی عملکرد چیلرهای خورشیدی

نحوه عملکرد چیلرهای خورشیدی برای سه ظرفیت مختلف50، 100 و 300 تن تبرید برحسب سطح کلکتور خورشیدی مورد نیاز، سطح زمین مورد نیاز، گاز پشتیبانی، مقدار صرفه جویی در برق مصرفی در سال و مقدار کاهش انتشار دی اکسید کربن در جدول(1) آورده شده است.

جدول 1- عملکرد چیلرهای خورشیدی

1- برای یک نوع آب و هوای معتدل مدیترانه ای

2- برای یک تقاضای سرمایش 9 ساعت در روز در تابستان

6-6- برآورد مقادیر هزینه ها و صرفه جویی اقتصادی

با توجه به جدول (2) می توان مقادیر هزینه ها و صرفه جویی اقتصادی را در چیلر های خورشیدی با ظرفیت های متفاوت برآورد نمود. مقادیر براساس قیمت های موجود در بازار در نظر گرفته شده است. مقدار سرمایه گذار لازم برای تولید هر وات انرژی الکتریکی 4008 ریال می باشد صرفه جویی در یارانه سالیانه برق بر حسب کیلو وات ساعت 407 ریال می باشد و صرفه جویی در یارانه سالیانه مصرف گاز برحسب مترمکعب 320 ریال در نظر گرفته شده است همچنین هزینه زیست محیطی بر حسب هر تن انتشار دی اکسید کربن 192000 ریال در جدول (2) منظور گردیده است.

جدول 2- ارزیابی چیلرهای جذبی خورشیدی

با توجه به بررسی های بعمل آمده تحت عنوان مقایسه فنی – اقتصادی سیستمهای برودتی رایج در کشور می توان نتیجه گرفت که در مناطق گرم و مرطوب کشور از دیدگاه دولتی و دیدگاه ملی ارزانترین سیستم در بین تمامی گزینه ها سیستم جذبی و گرانترین آن استفاده از کولر گازی می باشد. بنابراین با مقایسه سیستم چیلر جذبی خورشیدی با چیلر جذبی رایج که در این تحقیق صورت گرفته می توان به وضوح نشان داد که استفاده از سیستم چیلر جذبی خورشیدی توجیه اقتصادی دارد. البته با توجه به هزینه راه اندازی اولیه از نظر مشتری مقرون به صرفه نمی باشد. در جدول (3) مقایسه سیستم های چیلر جذبی خورشیدی و معمولی پرداخته شده است این جدول نشان می دهد که در سطح کلان اقتصادی کشور بدون در نظر گرفتن تورم، دوره بازگشت سرمایه سیستمهای چیلر جذبی خورشیدی حدود 5 سال می باشد.

جدول 3- بررسی دور بازگشت سرمایه در چیلر جذبی خورشیدی

7- نتیجه گیری

در شرایط کنونی اقتصادی، سیستمهای گرمایش و سرمایش خورشیدی از منظر یک سرمایه گذار برای اشخاص حقیقی بعلت ارزان بودن انرژی فسیلی و برق مقرون به صرفه نمی باشد درصورتی که با توجه به بررسیهای انجام گرفته می توان به این نتیجه رسید که استفاده از چیلرهای جذبی خورشیدی دارای مزایای بسیاری در زمینه صرفه جویی انرژی، اقتصادی و محیط زیست می باشد که سرمایه گذاری اولیه را در سطح کلان کشور تنها در 5 سال نخست بازگشت می دهد. لذا پیشنهاد می گردد بجای اختصاص یارانه به انرژیهای تجدید ناپذیر کمک به ساخت سیستمهای گرمایش و سرمایش خورشیدی در ساختمانها گردد که ضمن صرفه جویی در مصرف سوخت موجب کاهش آلودگی محیط زیست نیز می گردد.

پیش بینی می شود که نرخ رشد مصرف انرژی برق در ایران سالیانه بین 6 الی 8 درصد برای ده سال آینده خواهد بود. هزینه های مربوط به ساخت نیروگاه های جدید و توسعه شبکه انتقال برق بسیار کلان خواهد بود که با توجه به عدم نیاز سیستم های خورشیدی به شبکه می توان این هزینه ها را کاهش داد.

تسریع حرکت ایران در مسیر آینده پایدار انرژی مزایای فراوانی را برای کشور خواهد داشت. در سطح جهانی توانایی رقابت انرژی های تجدید پذیر به مرور طی سالهای آینده افزایش خواهد یافت. ایجاد سریع تر بسترهای مناسب برای استفاده از انرژی خورشیدی در ایران باعث افزایش سرعت در تولید انبوه تاسیسات و افزایش منافع اقتصادی خواهد شد. از یک طرف تفاوت هزینه ها برای یک کیلو وات ساعت انرژی از

نفت با یک کیلو وات ساعت انرژی خورشیدی در آینده افزایش خواهد یافت و از طرفی دیگر تعداد تاسیسات نصب شده و مقدار انرژی صرفه جویی شده افزایش خواهد یافت.

 

مهندس   محمد  اسماعیلی

مقایسه فنی سیستمهای VRV با سیستمهای متداول تهویه مطبوع(چیلر و فن کویل)

با توجه به پیشرفت روزافزون علم در زمینه های تاسیسات مکانیکی خصوصا تهویه مطبوع، بهترین انتخابی که هم اکنون پیش روی مدیران و سرمایه گذاران قرار دارد، سیستمهای تهویه مطبوع اینورتری میباشد که با توجه به عملکردخوب، هزینه کم، سهولت و سرعت در نصب و راه اندازی گزینه مناسبی جهت آپارتمانها، هتلها، بانکها، بیمارستانها، شرکتها، مراکز خرید و ... میباشند.

 

مقایسه فنی سیستمهای VRV با سیستمهای متداول تهویه مطبوع(چیلر و فن کویل)

مصرف انرژی:

به دلیل نوع کمپرسورهای بکار گرفته شده در این سیستم ( کنترل دور سیستم) و همچنین نوع شیر انبساط های نصب شده بر روی یونیتهای داخلی تا 40% نسبت به سیستمهای دیگر کاهش مصرف انرژی را خواهیم داشت.

مقایسه مقدار COP:

نوع سیستم	برنــد	ظـرفیت	میزانCOP
VRV	Daikin	40 ton	3.7
Compression Chiller(چیلر تراکمی)	Carrier	40 ton	3.2
Absorption Chiller(چیلر جذبی)	EBARA	60 ton	1.2

 

سطح صدا:

سطح صدای سیستمهای VRV به جهت نحوه عملکرد کمپرسور و نوع فنهای کندانسور بکار رفته بسیار پایین میباشد.

نوع سیستم	برند	ظرفیت	سطح صدا(db)
VRV	Daikin	40ton	68
Compression Chiller(چیلر تراکمی)	Carrier	40ton	85

 

مزایای سیستم  VRV:

برای اولین بار در جهان سیستم (Variable Refrigerant Value) VRV به معنای حجم مایع مبرد متغیر توسط کمپانی دایکین در سال 1982 در ژاپن ساخته و نصب شده و حق اختراع آن نیز با همین نام به اسم شرکت دایکین ثبت گردیده است.

-           سیستمهای VRV، سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی هستند که امکان اتصال تا 64 یونیت داخلی متفاوت رابه یک یونیت خارجی با مجموع طول لوله کشی تا 1000 متر و ارتفاع تا 90 متر (عمودی) میسر نموده است. نیز امکان صدور صورتحساب جهت هر یک از واحدها بصورت جداگانه میسر می باشد.

-           کنترل هوشمند: این سیستم قابلیت حفظ و تنظیم اتوماتیک دمای هرفضا در حد میزان خواسته شده را دارد.

·         در این سیستم توسط شیر انبساطی الکترونیکی (Electronic Expansion Valve) که در یونیت های داخلی تعبیه شده است امکان تغییر و تنظیم حجم مایع مبرد را به سیستم می دهد.

 

·         سیستمهای VRV با کمپرسورهای اسکرال دور متغیر (کنترل سرعت دور) با عمر طولانی و همچنین کنترل دقیق مایع مبرد توسط شیرهای انبساط الکترونیک تا 40% در مصرف برق صرفه جویی دارند که تقریباً نصف سیستمهای متداول در مقایسه با اسپلیت یونیتها می باشد.

 

·         سیستمهای VRV به نحوی طراحی شده است که به عنوان جایگزین سیستمهایی از قبیل چیلر بکار میروند.

 

·         سیستمهای VRV تمام نیازهای تهویه مطبوع شامل:ایجاد سرمایش و گرمایش بهمراه کنترل دقیق دما، رطوبت و سرعت جریان هوا و فیلتراسیون هوا و عاری نمودن فضا از بوی نامطبوع را فراهم می سازد.

 

·         کمپرسورهای اسکرال نسل جدید دایکین با راندمان بالا و صدای بسیار پایین و با سرعت بالا زمان راه اندازی سیستم را کاهش میدهند. این ویژگی به سیستم کمک کرده تا دمای اتاق به سرعت به دمای دلخواه برسد.

 

·         در این سیستم تأمین ظرفیت به دلیل خاصیت ماژولار هیچ محدودیتی ندارد و میتوان جهت دستیابی به ظرفیت دلخواه یونیتهای خارجی را با ظرفیتهای مختلف ترکیب کرد.

 

·         استفاده از گاز R410 به عنوان یک مبرد دوستدار محیط زیست وغیر سمی وغیر قابل اشتعال می باشد.

 

·         تنوع در یونیتهای داخلی ( دیواری، سقفی، کاستی، داکتی، اسلیم و...) محدودیتهای طراحی مهندسی را بطور کامل از بین برده است.

وزن دستگاه :

وزن دستگاههای   VRV  در مقایسه به چیلر های تراکمی نصف می­باشد.

نگهداری سیستم:

در سیستمهای چیلر به دلیل پیچیده بودن آن نیاز به اپراتور میباشد در صورتیکه در سیستمهای VRV  فقط سرویسهای دوره ای و فصلی و بیشتر به چک نمودن فشار گاز محدود میگردد.

حذف فضای موتورخانه :

با توجه به اینکه کندانسورهای سیستم در پشت بام نصب می­گردند عملا فضایی جهت نصب بویلر، منبع انبساط، پمپها  و برج خنک کن مورد نیاز نمی­باشد.

حذف مصرف آب :

سیستمهای VRV  بصورت هواخنک می­باشند. لذا عملا هزینه مصرف آب و جریمه های تصاعدی آن خصوصا در تابستان حذف می­گردد.

سیستم کنترل برآورد هزینه ماهیانه مصرف برق:

این سیستم با دارا بودن سیستم مونیتورینگ کیلووات مصرف هر کدام از یونیتهای خارجی را بطور دقیق محاسبه می­کند و مشکلات ناشی از مشاع بودن سیستم را به حداقل می­رساند.

تنوع آب و هوایی :

سیستم های VRV  قابلیت کارکرد تا دمای 52 درجه سانتیگراد را دارند و در هیچ شرایط آب و هوایی محدودیتی ندارند.

( بر خلاف سیستمهای چیلر که در شرایط با رطوبت بالا کارایی ندارند)

سرعت اجرای بالا

سرعت اجرای زیر ساخت سیستم VRV  در مقایسه با چیلر بسیار بالا تر می­باشد و هزینه های کمتری به پیمانکار تحمیل می­شود.

دو منظوره بودن سیستم :

سیستم VRV  به دلیل نوع تکنولوژی خاص قادر به ایجاد سرمایش و گرمایش می­باشد در صورتکیه سیستم چیلر صرفاً تک منظوره و جهت سرمایش می­باشد.

گرداورنده : مهندس  محمد اسماعیلی