در سالهای اخیر، افزایش دمای کره زمین و تشدید شرایط اقلیمی گرم، بهویژه در مناطق گرم و خشک مانند ایران، موجب رشد قابلتوجه مصرف انرژی در بخش تهویه مطبوع شده است. در چنین شرایطی، بهبود بهرهوری انرژی تجهیزات سرمایشی و افزایش بازدهی عملکرد آنها، به یکی از چالشهای اصلی در طراحی، اجرا و بهرهبرداری از سیستمهای تهویه مطبوع تبدیل شده است.
یکی از عوامل مؤثر اما کمتر مورد توجه در کاهش راندمان تجهیزات هواخنک، تابش مستقیم انرژی خورشیدی بر روی کندانسورها و سایر اجزای در معرض فضای باز است. این تابش باعث افزایش دمای مؤثر اطراف مبدلهای حرارتی شده و در نهایت منجر به افت عملکرد، افزایش مصرف انرژی و کاهش عمر مفید تجهیزات میگردد.
در این مقاله، تأثیر نصب سایهبان بهعنوان یک راهکار ساده، کمهزینه و اجرایی بر بازدهی سیستمهای تهویه مطبوع هواخنک مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از شبیهسازی نرمافزاری و تحلیل یک پروژه واقعی، نتایج آن از منظر فنی و عملکردی ارائه میشود.
مطالب مرتبط: کمپرسورهای TURBOCOR (گریز از مرکز بدون روغن)
با توجه به گرم شدن سریع زمین و قرارگیری کشور ایران در منطقه جغرافیایی گرم و خشک، میزان مصرف انرژی برق در فصول گرم سال بهطور قابلتوجهی افزایش یافته است. در برخی نقاط کشور، دمای هوا در فصل تابستان به بیش از ۴۵ درجه سانتیگراد میرسد. از طرفی، بازدهی تجهیزات تهویه مطبوع به دلیل افزایش دمای طرح خارج کاهش پیدا میکند.
بررسی تأثیر نصب سایهبان بر تجهیزات تهویه مطبوع
- نصب سایهبان برای تجهیزات تهویه مطبوع از چند زاویه قابل بررسی و شبیهسازی است:
- کمک به کاهش اثر انرژی تابشی خورشید بر روی مبدلهای هواخنک (کندانسورها)
- کاهش دمای طرح خارج و در نتیجه افزایش بازدهی سیستم تبرید
- کاهش مصرف انرژی برق
- افزایش راندمان دستگاه و کاهش مدت زمان کارکرد در پیک کاری
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری و در نتیجه افزایش نسبی عمر تجهیزات
طرح چالش
به دلیل تابش مستقیم نور خورشید بر سیستمهای تراکمی هواخنک نصبشده در فضای آزاد، کاهش ظرفیت این سیستمها اجتنابناپذیر است.
سیستمهای تهویه مطبوع بر اساس پایداری و پاسخگویی به حداکثر نیاز سرمایشی یک ساختمان در گرمترین شرایط زمانی سال طراحی میشوند. تمامی طراحیها بر مبنای حداکثر دمای خشک در گرمترین روز سال انجام میگیرد.
اما در شرایط واقعی، به دلیل تابش مستقیم نور خورشید بر روی کندانسور که یک مبدل هواخنک است، دمایی که کندانسور احساس میکند حداقل ۱۵ تا ۲۰ درصد بیشتر از دمای خشک هوای بیرون خواهد بود. این وضعیت معمولاً در گرمترین ساعات روز و همزمان با بیشترین نیاز سرمایشی اتفاق میافتد که دستگاه با افت شدید بازدهی مواجه میشود.
در این راستا، برای بررسی میزان تأثیر سایهبان در عملکرد واقعی دستگاههای تهویه مطبوع، یک پروژه واقعی در شهر شیراز مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن در خصوص دمای طرح خارج و بازدهی دستگاهها تحلیل شده است.
بررسی شرایط آبوهوایی شهر شیراز
بر اساس اطلاعات و دادههای سازمان هواشناسی، دمای خشک شهر شیراز حداکثر حدود ۴۰ درجه سانتیگراد اعلام شده است.
اما در عمل، دمای سطح کندانسور در ساعت حدود ۳ بعدازظهر و زیر تابش مستقیم خورشید به حدود ۴۳ تا ۴۶ درجه سانتیگراد میرسد.
مطابق آنالیز انجامشده با نرمافزار Bitzer، کاهش بازدهی کمپرسور در این شرایط کاملاً مشهود است.
بررسی پروژه واقعی
ساعات پیک نیاز پروژه: هر روز بین ساعت ۱۵ الی ۱۷
محاسبه بازدهی کمپرسور با نرمافزار (در دماهای پایین)
دمای پیشفرض هوای بیرون: ۳۰ درجه سانتیگراد
دمای پیشفرض هوای بیرون: ۳۵ درجه سانتیگراد
بر اساس نتایج شبیهسازی انجامشده توسط نرمافزار Bitzer، با اختلاف دمایی ۵ درجه سانتیگراد، بازده دستگاه از حدود ۱۱۵ کیلووات در دمای ۳۰ درجه به حدود ۱۰۷ کیلووات در دمای ۳۵ درجه کاهش یافته است.
در صورتی که تأثیر سایهبان باعث کاهش ۵ درجهای دمای پیرامون کندانسور شود، بازده دستگاه حداقل ۷ درصد افزایش خواهد یافت.
این محاسبات برای زمانهای غیرپیک و حداکثر دمای هوای ۳۵ درجه سانتیگراد انجام شده است. با تکرار محاسبات برای زمانهای پیک و دماهای بالاتر، نتایج زیر حاصل میشود.
محاسبه بازدهی کمپرسور در دماهای بالا
دمای پیشفرض هوای بیرون: ۴۰ و ۴۵ درجه سانتیگراد
شبیهسازی دمایی گرمترین روز سال
نمودار بازدهی یک کمپرسور نسبت به تغییرات زمان، در بازه ۰ تا ۲۳ ساعت نشان میدهد که دمای هوا از حدود ساعت ۱۳ با شیب زیادی شروع به افزایش کرده و در ساعت ۱۴ به حداکثر مقدار خود میرسد.
کمترین بازدهی کمپرسور مربوط به ساعت ۱۶ است؛ زمانی که بیشترین تابش آفتاب و حداکثر دمای محیط بیرون وجود دارد.
بررسی بازدهی مجموعه چیلرها
نمودار بازدهی مجموعه چیلرهای پروژه نسبت به تغییر زمان و نیاز پروژه در بازه ۰ تا ۲۳ ساعت نشان میدهد که در گرمترین روز سال، از حدود ساعت ۱۳ تا ۱۷ علیرغم افزایش نیاز سرمایشی، کمپرسور چیلر تراکمی دچار افت محسوس حدود ۱۰ درصدی شده و توانایی کاری خود را از دست میدهد.
این موضوع نشان میدهد که در اوج گرما و بیشترین نیاز سرمایشی، عملاً سرمایش کافی وجود نخواهد داشت که دلیل اصلی آن کاهش راندمان کندانسور به علت تابش شدید آفتاب است.
شبیهسازی جذب انرژی خورشید توسط چیلر تراکمی هواخنک
در شبیهسازی انجامشده برای یک جسم سهبعدی (چیلر تراکمی هواخنک)، میزان جذب انرژی خورشیدی بررسی شده است.
نتایج نشان میدهد که میزان جذب انرژی خورشید بهصورت تجمعی:
در حالت بدون سایهبان: حدود ۲۲ کیلوواتساعت
در حالت با سایهبان: حدود ۱۱ کیلوواتساعت
این بدان معناست که تنها با نصب یک سایهبان، میتوان میزان جذب انرژی خورشید توسط یک چیلر تراکمی هواخنک را حدود ۵۰ درصد کاهش داد؛ موضوعی که تأثیر محسوسی بر بازدهی کندانسور و همچنین افزایش عمر دستگاه خواهد داشت.
نتیجهگیری
با نصب سایهبان میتوان میزان جذب انرژی خورشید توسط فیزیک یک چیلر تراکمی هواخنک را در حدود ۵۰ درصد کاهش داد. این کاهش بهطور مستقیم باعث افزایش بازدهی کندانسور و افزایش عمر مفید دستگاه خواهد شد.
لازم به ذکر است که این نتیجهگیری تنها مختص چیلرها نبوده و تأثیر سایهبان بر عملکرد سایر تجهیزات تهویه مطبوع مانند داکت اسپلیت، روفتاپ پکیج و سایر سیستمهای مشابه نیز قابل تعمیم و مؤثر است.
شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران با برند Gplus (جیپلاس)، بهعنوان نماد تولید داخلی در زمینه محصولات تهویه مطبوع و نماینده برندهای معتبر جهانی همچون LG (الجی)، Midea (مایدیا)، Clint (کلینت) و Rhoss (راس)، به شما این امکان را میدهد تا کیفیت هوای داخل منزل یا محل کار خود را به بهترین نحو بهبود بخشید. متخصصین تهویه مطبوع مبتکران گلدیران، با تعهد به کیفیت و ایمنی، در تمام مراحل انتخاب، نصب و نگهداری همراه شما هستند. فرقی نمیکند که به دنبال یک تصفیهکننده هوا باشید یا یک سیستم پیشرفته تهویه مطبوع؛ ما اینجا هستیم تا با ارائه راهکارهای مؤثر، محیطی راحت و ایمن برای خانواده شما فراهم کنیم.
با تکمیل فرم مشاوره خرید آنلاین یا تماس با شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران میتوانید از خدمات مشاوره رایگان ما بهرهمند شوید.
بدون دیدگاه