هل يمكن تشغيل مكيف الهواء بالطاقة الشمسية بدون: التطبيقات العملية، الاختيار، الأداء

سؤال مباشر: هل يمكن لتكييف الهواء بالطاقة الشمسية أن يعمل بدون تخزين البطارية؟

نعم. أ مكيف الهواء بالطاقة الشمسية يمكن تشغيله بدون بطاريات إذا كانت الوحدة مصممة للإمداد بالطاقة الكهروضوئية المباشرة أو تشغيل ACDC الهجين. تتطلب مكيفات الهواء القياسية طاقة تيار متردد ثابتة، ولهذا السبب يفترض معظم الناس أن تخزين البطارية أمر إلزامي. ومع ذلك، تستخدم مكيفات الهواء المخصصة للطاقة الشمسية ضواغط عاكسة تعمل بالتيار المستمر والتي تقبل مدخلات الطاقة الشمسية المتقلبة وتتحول إلى طاقة الشبكة عندما لا يكون ضوء الشمس كافيًا. يقلل هذا الأسلوب من التكلفة الأولية، ويزيل الحاجة إلى صيانة البطارية، كما يوفر توفيرًا كبيرًا في الكهرباء خلال ساعات النهار.

المفتاح ليس اللوحة الشمسية نفسها، ولكن بنية الطاقة الداخلية لمكيف الهواء. يحتاج الانقسام المصغر التقليدي إلى عاكس موجة جيبية نقي ومصدر جهد ثابت. وعلى النقيض من ذلك، يحتوي مكيف الهواء المجهز للطاقة الشمسية على وحدة تحكم MPPT مدمجة أو وحدة طاقة هجينة تعمل بالتيار المتردد/المستمر والتي تعطي الأولوية للطاقة الشمسية تلقائيًا. بالنسبة لشركة مصنعة مباشرة مثل Deye، فإن هذا التمييز هو جوهر كل مكيف هواء يعمل بالطاقة الشمسية ننتجه.

ثلاث طرق لتشغيل مكيف الهواء بالطاقة الشمسية بدون بطاريات

هناك ثلاثة مسارات تقنية متميزة لتكييف الهواء بالطاقة الشمسية بدون بطارية. يناسب كل مسار سيناريوهات التثبيت المختلفة، ويعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كنت تريد التشغيل الكامل خارج الشبكة، أو النسخ الاحتياطي للشبكة، أو توفير الحد الأقصى من الطاقة.

بالنسبة لمعظم عمليات التثبيت في العالم الحقيقي، يعد نهج ACDC المختلط هو الأنسب. إنه يوفر أعلى استفادة من الطاقة الشمسية مع الحفاظ على موثوقية طاقة الشبكة. تعتبر وحدات التيار المباشر ذات قيمة كبيرة للتبريد أثناء النهار خارج الشبكة، ولكنها لا توفر الراحة أثناء الليل ما لم تقترن باستراتيجية تبريد مختلفة.

كيف يعمل مكيف الهواء الهجين ACDC بالطاقة الشمسية بدون بطاريات

إن فهم البنية الداخلية لمكيف الهواء الشمسي الهجين ACDC يجعل مفهوم الخلو من البطارية سهل الفهم. تحتوي الوحدة على ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية تعمل معًا تلقائيًا.

• مرحلة إدخال الطاقة الشمسية: تتصل الألواح الكهروضوئية مباشرة بمدخل التيار المستمر لمكيف الهواء. تستخرج وحدة التحكم MPPT المدمجة أقصى قدر من الطاقة من اللوحات، حتى عندما يتقلب الإشعاع بسبب مرور السحب.
• منطق تبديل الطاقة المزدوجة: تقوم لوحة التحكم بشكل مستمر بمقارنة جهد التيار المستمر للطاقة الشمسية مع توفر التيار المتردد للشبكة. إذا كانت الطاقة الشمسية تغطي الطلب على الضاغط، فإن الوحدة تعمل بالكامل على الطاقة الكهروضوئية. إذا كان مدخل الطاقة الشمسية غير كاف، فإن وحدة التحكم تدمج طاقة الشبكة أو تتحول بالكامل إلى التيار المتردد.
• ضاغط عاكس تيار مستمر: يقوم الضاغط بضبط سرعة دورانه ليتناسب مع الطاقة الشمسية المتوفرة. بدلاً من ذروة بدء التشغيل ذات السرعة الثابتة، يعمل الضاغط العاكس على زيادة تدريجيًا، مما يقلل من سحب التيار المفاجئ الذي قد يؤدي إلى انهيار إمدادات الطاقة الشمسية الخالية من البطاريات.

هذه البنية مهمة لأن مكيف الهواء العاكس العادي لا يمكنه التعامل مع تغيرات الجهد في المجموعة الشمسية. تم تصميم وحدة هجينة خاصة بالطاقة الشمسية، مثل مكيف الهواء الشمسي ACDC الهجين المثبت على الحائط من Deye، منذ البداية لقبول نطاقات جهد التيار المستمر الواسعة وتحديد أولويات استهلاك الطاقة الشمسية قبل ملامسة طاقة الشبكة.

ما هي الفوائد الحقيقية لتخطي البطاريات

غالبًا ما يكون تخزين البطارية هو العنصر الأكثر تكلفة والأقصر عمرًا في نظام التبريد الشمسي. تؤدي إزالته إلى تغيير هيكل التكلفة وجدول الصيانة والمنطق التشغيلي للتثبيت بأكمله.

تكون هذه الفوائد أقوى للشركات والمنازل التي تستخدم تكييف الهواء بشكل رئيسي خلال النهار، مثل المكاتب ومحلات البيع بالتجزئة والمستودعات والمصانع. إذا كان حمل التبريد الخاص بك يصل إلى ذروته عندما تكون الشمس مرتفعة، فإن مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات هو الاستثمار الأكثر عقلانية.

عندما تظل البطاريات هي الخيار الأفضل

إن النظام الخالي من البطاريات ليس هو الحل الشامل. هناك حالات تؤدي فيها إضافة وحدة تخزين البطارية إلى تحسين القيمة الإجمالية لتركيب تكييف الهواء بالطاقة الشمسية.

إذا كانت منطقتك تعاني من انقطاعات متكررة في الطاقة، أو إذا كنت بحاجة إلى التبريد طوال الليل دون سحب طاقة الشبكة، فإن تخزين البطارية يستحق تكلفته. بالنسبة لأي شخص آخر، يوفر مكيف الهواء الشمسي الهجين ACDC بدون بطاريات أسرع عائد على الاستثمار.

تحديد حجم النظام الشمسي الخالي من البطاريات لمكيف الهواء الخاص بك

الحجم المناسب للوحة هو الفرق بين مكيف الهواء الشمسي الذي يعمل بشكل جيد والذي يعاني في الأيام المشمسة قليلاً. يتضمن الحساب ثلاثة متغيرات: استهلاك طاقة الضاغط، والإشعاع الشمسي في موقعك، وكفاءة إدخال الطاقة الشمسية لمكيف الهواء.

الخطوة الأولى: تحديد استهلاك طاقة مكيف الهواء

تحقق من قوة التبريد المقدرة والحد الأقصى لطاقة الإدخال للوحدة. على سبيل المثال، قد يستهلك مكيف الهواء الشمسي الهجين ACDC سعة 1.5 طن ما بين 900 إلى 1200 واط من الطاقة الكهربائية أثناء ذروة التبريد. يجب أن تكون المجموعة الشمسية قادرة على إنتاج طاقة كافية لتغطية استهلاك الوحدة خلال الساعات الأكثر حرارة في اليوم.

الخطوة 2: حساب مخرجات اللوحة بناءً على ساعات الذروة للشمس

ساعات الذروة للشمس تختلف حسب المنطقة. يحصل الموقع الذي يتمتع بخمس ساعات ذروة للشمس على ما يعادل 5 ساعات من الإشعاع الكامل بمقدار 1000 واط/م2 يوميًا. ستنتج مجموعة طاقة شمسية بقدرة 1000 واط في هذا الموقع ما يقرب من 5 كيلووات في الساعة يوميًا في ظل ظروف مثالية. نظرًا لأن مكيف الهواء يعمل بشكل أساسي خلال ساعات النهار، فإن توليد الطاقة الشمسية يوميًا متاح مباشرة للضاغط.

الخطوة 3: حساب الخسائر في العالم الحقيقي

الغبار الموجود على الألواح، ودرجة الحرارة المحيطة العالية، ومقاومة الأسلاك، كلها عوامل تقلل من الخرج. أضف هامش أمان بنسبة 20 بالمائة إلى حجم الصفيف المحسوب. إذا كان المتطلب النظري هو 2500 واط، قم بتركيب ألواح بقدرة 3000 واط على الأقل. يساعد هذا المخزن المؤقت أيضًا مكيف الهواء على الاستمرار في العمل عبر الغطاء السحابي القصير.

ماذا يحدث في الطقس الغائم أو في الليل

هذا هو السؤال الأكثر شيوعًا من المشترين الذين يقومون بتقييم مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات. تعتمد الإجابة كليًا على ما إذا كانت الوحدة عبارة عن نموذج DC خالص أو نموذج ACDC هجين.

مكيف الهواء الشمسي النقي بدون بطاريات ليس له أي احتياطي. عندما ينخفض ​​الإشعاع الشمسي إلى ما دون الحد الذي يتطلبه الضاغط، تقلل الوحدة من السرعة وتتوقف في النهاية. يعد هذا السلوك مقبولًا للتبريد أثناء النهار فقط في المناخات المشمسة، ولكنه محبط في المناطق ذات الغطاء السحابي المتكرر.

يتحول نموذج ACDC الهجين تلقائيًا إلى طاقة الشبكة عندما يكون مدخلات الطاقة الشمسية غير كافية. يكون الانتقال سلسًا لأن وحدة الطاقة تراقب بشكل مستمر جهد ناقل التيار المستمر. أثناء الليل، تعمل الوحدة كمكيف هواء قياسي عالي الكفاءة. خلال النهار، تعطي الأولوية للطاقة الشمسية وتسحب فقط النقص من الشبكة. هذا هو التكوين الذي نوصي به لمعظم المنشآت السكنية والتجارية لأنه لا يضحي أبدًا بالراحة.

هل مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات أكثر اقتصادا حقًا؟

تعتبر اقتصاديات مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات واضحة ومباشرة عند فصل تكلفة توليد الطاقة الشمسية عن تكلفة معدات التبريد. غالبًا ما يكون سعر مكيف الهواء نفسه أعلى من وحدة العاكس التقليدية بسبب وحدة التحكم MPPT المدمجة ووحدة الطاقة الهجينة. عادةً ما يتم تعويض هذا القسط من خلال عدم الاضطرار إلى شراء عاكس شمسي منفصل وبنك بطارية وجهاز تحكم بالشحن.

في المناطق ذات أسعار الكهرباء المرتفعة والإشعاع الشمسي القوي، عادةً ما يقوم مكيف الهواء الشمسي الهجين الخالي من البطاريات بسداد قسط سعره خلال 2 إلى 4 سنوات من خلال تقليل استهلاك الشبكة. وبعد ذلك، يُترجم كل يوم مشمس مباشرةً إلى وفورات تشغيلية.

منظور المصنع: لماذا يصمم المصنعون مكيفات الهواء الشمسية الخالية من البطاريات

باعتبارنا شركة مصنعة لمكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية، فإننا نرى التصميم الخالي من البطاريات بمثابة استجابة لمشكلة معينة في السوق. العديد من المناطق النائية ليس لديها اتصال موثوق بالشبكة ولكنها تتلقى وفرة من ضوء الشمس. ويضيف تركيب بنك البطاريات في هذه المناطق تكلفة لوجستية ويخلق عبء صيانة لا يستطيع معظم المستخدمين تحمله. يعمل مكيف الهواء المباشر بالتيار المستمر على التخلص من هذا الاعتماد ويوفر التبريد تمامًا عندما تكون الشمس في أقوى حالاتها.

وفي أسواق المدن والضواحي، يعالج التصميم الهجين الخالي من البطاريات مشكلة مختلفة: رسوم الكهرباء التي ترتفع خلال فترات بعد الظهر الحارة. تريد الشركات التي تدير المستودعات وورش العمل والمكاتب خفض استهلاكها في ساعات الذروة دون القيام باستثمار كبير في تخزين الطاقة. يقوم مكيف الهواء الشمسي الهجين ACDC بتحويل حصة كبيرة من حمل التبريد النهاري إلى الألواح الشمسية مع الاحتفاظ بنسخة احتياطية من الشبكة لأحداث الحرارة الشديدة والتشغيل المسائي.

مكيف الهواء بالطاقة الشمسية Deye Hybrid ACDC لتوفير ساعات الذروة تستخدم هذه الوحدة المقسمة المثبتة على الحائط الطاقة الشمسية مع عاكس MPPT مدمج، مما يقلل الاعتماد على الشبكة أثناء ذروة التعريفات، بينما يتطلب تصميمها الخالي من البطاريات حماية داخلية قوية. عرض المنتج →

حماية وأمان مدمجان في أنظمة التيار المتردد الشمسية الخالية من البطاريات

تؤدي إزالة البطاريات إلى تغيير بنية السلامة لنظام التبريد الشمسي. في النظام التقليدي المدعوم بالبطارية، يعمل بنك البطارية كمخزن مؤقت يمتص طفرات الجهد ويخفف من تقلبات الطاقة. يجب أن يتعامل النظام الخالي من البطاريات مع نفس التقلبات داخل مكيف الهواء نفسه. وهذا يتطلب العديد من آليات الحماية التي لا تتضمنها مكيفات الهواء القياسية.

• لقط الجهد MPPT: تعمل وحدة التحكم بالشحن المدمجة على تحديد جهد دخل التيار المستمر بحيث لا يتجاوز جهد لوحة الدائرة المفتوحة أبدًا النطاق الآمن لبرنامج تشغيل الضاغط.
• اغلاق التيار الزائد: في حالة تعرض اللوحة الشمسية لدائرة قصر أو تلف جزئي، يقوم مكيف الهواء باكتشاف التيار غير الطبيعي ويقوم بإيقاف مرحلة إدخال الطاقة الشمسية بدلاً من السحب من الشبكة للتعويض.
• إعادة التشغيل التلقائي بعد الاسترداد: عندما يعود الإشعاع الشمسي إلى مستوى قابل للاستخدام، تستأنف وحدة التحكم تشغيل الضاغط ببداية ناعمة تمنع الإجهاد الميكانيكي.
• كشف القطبية العكسية: أخطاء الأسلاك الشمسية DC شائعة في التركيبات الميدانية. مكيفات الهواء الشمسية المصممة بشكل صحيح تكتشف القطبية المعكوسة وتمنع تلف لوحة التحكم.
• الحماية من الطفرة على جانب الشبكة: بالنسبة للوحدات الهجينة، يعمل مكثف أكسيد المعدن (MOV) الموجود على مدخل التيار المتردد على حماية وحدة الطاقة من الزيادات المفاجئة الناجمة عن البرق والعابرين في تبديل الشبكة.

تعتبر هذه الحماية قياسية في مكيفات الهواء الشمسية Deye لأن التصنيع المباشر في المصنع يسمح لنا بدمج إلكترونيات الطاقة وحماية الضاغط في لوحة تحكم واحدة. يجب على المشترين التحقق من أن أي مكيف هواء يعمل بالطاقة الشمسية بدون بطارية يقومون بتقييمه يتضمن على الأقل وسائل الحماية الثلاثة الأولى المذكورة أعلاه.

اختلافات التركيب مقارنة بمكيفات الهواء التقليدية

يعد تركيب مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات أبسط من النظام المدعوم بالبطارية ولكنه لا يزال يختلف عن التثبيت المصغر القياسي. يساعد فهم هذه الاختلافات على تجنب الأخطاء الميدانية الشائعة.

شحن سلوك المبرد والضاغط بدون بطاريات

أحد الجوانب الفنية التي تفاجئ العديد من القائمين على التركيب هو كيفية تعامل مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات مع دورة التبريد عندما تختلف كثافة الطاقة الشمسية. في وحدة التيار المتردد القياسية، يعمل الضاغط بسرعة ثابتة أو يتم ضبطه فقط وفقًا لدرجة الحرارة الداخلية. في وحدة الطاقة الشمسية المباشرة، يستجيب الضاغط أيضًا للطاقة الشمسية المتاحة.

عندما ينخفض ​​الإشعاع الشمسي فجأة، تستشعر وحدة التحكم MPPT انخفاض توفر الطاقة وتطلب من الضاغط إبطاء السرعة. وهذا يقلل من معدل تدفق غاز التبريد، مما يقلل من قدرة التبريد ولكنه يحافظ على تشغيل النظام. عندما يرتفع الإشعاع مرة أخرى، يتسارع الضاغط. ويعني هذا السلوك أن درجة الحرارة الداخلية قد تتقلب أكثر مما لو كانت مع وحدة تغذيها الشبكة في يوم غائم جزئيًا. يكون التأثير ضئيلًا مع الوحدات الهجينة لأن طاقة الشبكة تملأ الفجوة على الفور.

ومن المهم أيضًا استخدام سائل التبريد الصحيح وكمية الشحن. يعد مكيف الهواء الشمسي المزود بضاغط عاكس يعمل بالتيار المستمر أكثر حساسية للشحن الزائد من الوحدة ذات السرعة الثابتة. لا ينبغي تعديل الأنظمة المشحونة من المصنع في الميدان ما لم يتبع الفني مخطط الشحن الدقيق للنموذج. يتم شحن مكيفات الهواء الشمسية المعتمدة على R410A وR32 بدوائر محكمة الغلق مشحونة مسبقًا لهذا السبب.

كيفية التحقق من الملاءمة البيئية لتشغيل الطاقة الشمسية بدون بطارية

ليس كل مبنى مرشحًا جيدًا لمكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات. إن تقييم ظروف موقعك قبل الشراء يمنع خيبة الأمل وضعف الأداء.

إذا كان موقعك يتوافق مع العمود المفضل في ثلاثة من هذه المعايير على الأقل، فإن مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات يعد مناسبًا تقنيًا قويًا. إذا كان العمود غير المواتي هو السائد، ففكر إما في نظام مدعوم بالبطارية أو وحدة هجينة لا يزال بإمكانها تقديم القيمة عن طريق تقليل استهلاك الشبكة أثناء النهار.

الأسئلة المتداولة

هل يمكن للمكيف العادي أن يعمل مباشرة من الألواح الشمسية بدون بطاريات؟

لا يمكن لمكيف الهواء التقليدي أن يعمل مباشرة من الألواح الشمسية لأنه يتطلب جهدًا وترددًا ثابتًا للتيار المتردد. بدون البطاريات، يتقلب جهد المجموعة الشمسية مع الإشعاع، مما يؤدي إلى توقف الضاغط أو تعطل دائرة الحماية. مطلوب مكيف هواء DC خاص بالطاقة الشمسية أو مكيف هواء ACDC هجين للتشغيل بدون بطارية.

ما عدد الألواح الشمسية اللازمة لتشغيل مكيف هواء يعمل بالطاقة الشمسية بقدرة 1.5 طن بدون بطاريات؟

يستهلك مكيف الهواء الشمسي الهجين ACDC سعة 1.5 طن عادةً ما بين 1200 إلى 1400 واط تحت الحمل الأقصى. باستخدام الألواح الشمسية بقدرة 550 واط، ستحتاج إلى ما يقرب من 6 ألواح، والتي توفر ما يقرب من 3300 واط. ويغطي هذا الطلب على أجهزة تكييف الهواء بهامش أمان بنسبة 20 بالمائة ويترك بعض السعة للفترات الملبدة بالغيوم.

ماذا يحدث عندما تكون السماء ملبدة بالغيوم ولا يحتوي مكيف الهواء الشمسي على بطارية؟

ستعمل وحدة التيار المباشر النقي على تقليل مخرجات التبريد أو التوقف حتى تقوى أشعة الشمس. تقوم وحدة ACDC الهجينة بالتبديل تلقائيًا إلى طاقة الشبكة، بحيث تستمر الغرفة في التبريد دون انقطاع. يوصى بشدة بالتكوين الهجين للتركيبات التي لا يمكن المساس فيها بالراحة.

هل يحتاج مكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات إلى عاكس شمسي منفصل؟

لا. إن وحدة التحكم MPPT والتحويل من DC إلى DC مدمجان في الوحدة الخارجية لمكيف الهواء. يمكنك توصيل الألواح الشمسية مباشرة بمكيف الهواء باستخدام أطراف إدخال التيار المستمر. يؤدي هذا إلى التخلص من العاكس الشمسي المنفصل وتبسيط عملية التثبيت مقارنة بأنظمة الطاقة الشمسية التقليدية.

هل يمكنني إضافة بطاريات لاحقًا إلى نظام تكييف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات؟

ذلك يعتمد على النموذج. تحتوي معظم وحدات ACDC الهجينة على ناقل DC يمكنه قبول بطارية خارجية من خلال وحدة تحكم شحن متوافقة، ولكن هذا التعديل يتطلب أجهزة وتكوينات إضافية. إذا كنت تتوقع إضافة بطاريات لاحقًا، فاختر طرازًا يدعم بشكل صريح اتصال البطارية الخارجية أو حدد نظامًا هجينًا يعتمد على العاكس من البداية.

هل سيظل مكيف الهواء الشمسي الهجين بدون بطاريات يقلل من فاتورة الكهرباء في الليل؟

في الليل، تعمل الوحدة كمكيف هواء عاكس قياسي يعمل بالشبكة. لن يقلل ذلك من استهلاكك للكهرباء ليلاً لأنه لا توجد طاقة شمسية مخزنة. يحدث تخفيض الفاتورة خلال ساعات النهار، عندما تعطي الوحدة الأولوية للطاقة الشمسية وتقلل من سحب الشبكة. إذا كانت تعرفتك أعلى بكثير خلال اليوم، فلا يزال هذا توفيرًا قيمًا.

ما هي سعة التبريد التي يجب أن أختارها لمكيف الهواء الشمسي الخالي من البطاريات؟

اختر نفس السعة التي ستختارها لمكيف الهواء التقليدي بناءً على مساحة الغرفة والعزل. وحدة 9000 وحدة حرارية بريطانية تغطي غرفًا تصل مساحتها إلى 20-25 مترًا مربعًا، ووحدة 12000 وحدة حرارية بريطانية تغطي 25-35 مترًا مربعًا، ووحدة 18000 وحدة حرارية بريطانية تغطي 35-50 مترًا مربعًا، بافتراض ارتفاع السقف الطبيعي والعزل المعقول. لا يؤدي الحجم الكبير إلى تحسين التوافق مع الطاقة الشمسية ويزيد من متطلبات اللوحة.