هل تعمل مكيفات الهواء بالطاقة الشمسية؟ نعم، وإليك كيف ومتى

المقدمة: السؤال الحقيقي وراء "هل يعمل مكيف الهواء بالطاقة الشمسية بالفعل؟"

ترتفع فاتورة الكهرباء في الصيف كل عام، وتظل الشبكة أقل قابلية للتنبؤ بها، ويظهر مصطلح "تكييف الهواء بالطاقة الشمسية" في كل نتيجة بحث تقريبًا. والسؤال العملي وراء كل هذه الضوضاء بسيط: هل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية تعمل بالفعل، أم أنها مجرد وحدات تكييف عادية مثبتة بلوحة؟

الجواب المباشر هو نعم. تعمل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية، والتكنولوجيا ناضجة بما يكفي لدرجة أن شركة Deye تعمل على تطوير تقنية العاكس التمكينية منذ عام 2007، وركزت على تكييف الهواء بالطاقة الشمسية منذ عام 2015، وشحنت وحدات الجيل الرابع إلى أكثر من 20 دولة في عام 2020، بما في ذلك الولايات المتحدة وأستراليا وباكستان والهند. الإجابة الأكثر صدقًا هي أن الأداء في العالم الحقيقي يعتمد على المسار الفني الذي تستخدمه ومدى ملاءمته للمبنى والمناخ ونمط الاستخدام.

هناك أيضًا شيئين مختلفين يسمى تكييف الهواء بالطاقة الشمسية. المسار المشترك هو مكيف هواء عادي متصل بنظام شمسي على السطح من خلال عاكس خارجي. إنه يعمل، لكنه يدفع غرامات الطاقة في عملية التحويل. المسار الأكثر أهمية بالنسبة لتكاليف التبريد هو مكيف الهواء الشمسي المتكامل - وحدة تيار متردد/تيار مستمر هجينة أو وحدة تيار مستمر خارج الشبكة تقبل كهرباء التيار المباشر مباشرة من الألواح الشمسية. تركز هذه المقالة على هذا الطريق.

كيف تعمل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية فعليًا؟

يعمل مكيف الهواء الشمسي المتكامل على مبدأ بسيط: الألواح الكهروضوئية تولد الكهرباء بالتيار المستمر، ويعمل الضاغط الموجود داخل مكيف الهواء بالطاقة الشمسية على طاقة التيار المستمر. بدلاً من إرسال طاقة اللوحة DC من خلال عاكس خارجي لتصبح تيارًا مترددًا، ثم السماح لمكيف الهواء بتحويلها مرة أخرى إلى DC داخليًا، تقوم وحدة AC/DC الهجينة بتغذية طاقة التيار المستمر الشمسية مباشرة في محرك الضاغط. تؤدي إزالة خطوة التحويل هذه إلى تقليل الخسائر الكهربائية وتحويل المزيد من كل لوحة واط إلى تبريد.

يتبع تسلسل التشغيل في وحدة AC/DC الهجينة ثلاث خطوات:

• تولد الألواح الشمسية طاقة التيار المستمر، ويعطي النظام الأولوية لهذه الطاقة للضاغط خلال ساعات النهار.
• إذا انخفض إنتاج الطاقة الشمسية عن ما تحتاجه الوحدة، فسيعتمد مكيف الهواء تلقائيًا على طاقة الشبكة أو البطارية DC، وفقًا للطراز.
• عندما تعود الشمس، تعود الوحدة إلى التشغيل بالطاقة الشمسية أولاً دون أي تدخل يدوي.

تعمل أنظمة التيار المباشر خارج الشبكة بنفس الطريقة، باستثناء أن مصدر النسخ الاحتياطي هو بنك البطارية بدلاً من شبكة المرافق.

المكون المركزي داخل هذه الوحدات هو جهاز التحكم العاكس. تعمل وحدة التحكم العاكس DC ذات الموجة الجيبية 180 درجة والتي تم تطويرها بواسطة Deye في عام 2007 على تسهيل الطاقة المقدمة إلى الضاغط، مما يسمح له بالعمل بكفاءة عند التحميل الجزئي. وهذا أمر مهم لأن مكيف الهواء يقضي معظم عمره في العمل بأقل من طاقته الكاملة، ويؤثر التحكم النظيف في الشكل الموجي بشكل مباشر على الكفاءة والمتانة.

هناك أيضًا تقنية منفصلة تسمى المضخة الحرارية الشمسية، والتي تستخدم الطاقة الشمسية لتسخين السائل الذي يحرك دورة التبريد. يمكن أن تكون الإجابة الصحيحة لمشاريع محددة، ولكنها تختلف هيكليًا عن وحدات الدفع المباشر الكهروضوئية الموضحة هنا. بالنسبة للمنازل والشركات الصغيرة، تعد معدات التيار المتردد/التيار المستمر الهجينة ومعدات التيار المستمر خارج الشبكة هي الخيار الأكثر عملية بشكل عام.

العوامل التي تحدد ما إذا كان مكيف الهواء بالطاقة الشمسية مناسبًا لك

ما إذا كان مكيف الهواء الشمسي المتكامل يعمل بشكل جيد ليس سؤالًا نظريًا. هناك أربعة متغيرات تتحكم في النتيجة، ويمكن تقييم كل منها قبل الالتزام بالشراء.

معظم الشكاوى حول مكيفات الهواء الشمسية تأتي من عدم تطابق في أحد هذه العوامل الأربعة، وليس من خلل في التكنولوجيا نفسها.

الهجين AC/DC مقابل التيار المستمر خارج الشبكة: ما هو إعداد التيار المتردد الشمسي الأفضل؟

تحتوي فئة مكيفات الطاقة الشمسية المتكاملة على طريقين تصميميين مهيمنين. ولا يوجد أي منهما متفوق عالميًا. يعتمد الحل الصحيح على ما تحاول حله: خفض فاتورة الكهرباء المرتفعة أو الحصول على التبريد في مكان لا تستطيع الشبكة تغطيته.

تيار متردد/مستمر هجين - اختيار طاقة الشبكة باهظة الثمن ولكن يمكن الاعتماد عليها

عندما تكون الشبكة مستقرة ولكن المعدلات تؤذي، فإن وحدة التيار المتردد/المستمر الهجين هي الحل الأكثر مباشرة. يستهلك مكيف الهواء الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر خلال النهار، ويتحول تلقائيًا إلى طاقة الشبكة عندما لا تنتج الشمس ما يكفي، ولا يتطلب بطارية ليعمل. تعمل الشبكة كنسخة احتياطية غير محدودة، بحيث يظل المبنى باردًا على مدار الساعة دون الحاجة إلى التبديل اليدوي.

يجب على معظم المالكين الذين يقومون بتقييم مكيفات الهواء الشمسية لأول مرة مقارنتها بهذا التصميم. إذا كنت تريد تركيب مكيف سبليت صغير تقليدي، فإن مكيفات الهواء الشمسية الهجينة AC/DC المثبتة على الحائط تغطي عامل الشكل السكني الكلاسيكي وتستحق إدراجها في القائمة المختصرة قبل اتخاذ القرار.

DC خارج الشبكة - اختيار عدم وجود شبكة أو شبكة غير موثوقة

عندما تكون الشبكة غائبة أو تنقطع بشكل متكرر، فإن نظام DC 48V خارج الشبكة هو الفئة الصحيحة. تعمل الوحدة مباشرة من لوحة إدخال التيار المستمر، ويقوم بنك البطارية بتزويد الحمل ليلاً أو خلال فترات طويلة غائمة. يعد معيار 48 فولت شائعًا في تخزين الطاقة الشمسية، مما يجعل مصادر البطارية بسيطة وقابلة للتوسيع بمرور الوقت.

بالنسبة للمنازل الريفية والمباني الزراعية ومواقع العمل البعيدة وملاجئ الاتصالات، فإن مكيفات الهواء الشمسية DC 48V خارج الشبكة هي الحل الذي تم إثباته ميدانيًا. المقايضة صادقة: تزيد سعة البطارية من تكلفة النظام الأولية وتتطلب حجمًا مناسبًا، وفي المقابل تحصل على تبريد لا يعتمد على الأداة المساعدة على الإطلاق.

تضيف المنشآت التجارية الخفيفة عامل الشكل الثالث

تحتاج المتاجر الصغيرة والمكاتب ومساحات البيع بالتجزئة إلى نمط تدفق هواء مختلف عن غرفة النوم. يتناسب مكيف الهواء الشمسي التجاري الخفيف من نوع الكاسيت مع السقف، وينشر الهواء بالتساوي، ويحرر مساحة الجدار والأرضية للرفوف. يظل منطق التقييم كما هو - الطلب على التبريد أثناء النهار، والتعرض لأشعة الشمس في الموقع، وموثوقية الشبكة - ولكن شكل المعدات يتبع تخطيط الغرفة.

ما المبلغ الذي يمكنك توفيره فعليًا؟ (وما تكلفته)

نقطة البداية الصادقة: مكيف الهواء الذي يعمل بالطاقة الشمسية يكلف أكثر من مكيف الهواء المصغر التقليدي. أنت تدفع مقابل وحدة تحكم أكثر ذكاءً، وألواح شمسية، وأجهزة تركيب، وفي بعض الحالات، بطاريات وعمالة تركيب. أي شخص يعد بنسبة مئوية ثابتة من الادخار يبالغ في تبسيط الحسابات.

بناء التقدير الخاص بك بدلا من ذلك. هناك حاجة إلى أربعة مدخلات:

• معدل الكهرباء: التكلفة الإجمالية لكل كيلوواط ساعة بما في ذلك الرسوم.
• استهلاك التبريد السنوي: كيلوواط ساعة يستخدمه نظام التبريد خلال موسم نموذجي.
• نسبة الاستخدام المباشر للطاقة الشمسية: جزء الاستهلاك الذي تغطيه طاقة الألواح مباشرة، والذي يتحسن عندما يكون الطلب على التبريد أثناء النهار مرتفعًا.
• تكلفة النسخ الاحتياطي: طاقة الشبكة أو تدوير البطارية لساعات دون شمس.

ومعادلة التوفير السنوية المبسطة هي: معدل الكهرباء × كيلووات ساعة التبريد السنوي × نسبة الاستخدام المباشر للطاقة الشمسية.

قارن هذه النتيجة بالتكلفة الإضافية لمعدات الطاقة الشمسية وتركيبها، وسيكون لديك تقدير للاسترداد يعتمد على أرقامك الخاصة. في الأسواق ذات الأسعار العالية والشمس العالية، يكون وقت التعافي أقصر بشكل ملحوظ. في المناطق ذات الطاقة الرخيصة والتي تتمتع بشمس متوسطة، يستغرق الأمر وقتًا أطول بكثير، وفي تلك الحالات قد يكون مكيف الهواء القياسي عالي الكفاءة منطقيًا من الناحية المالية.

بالنسبة للمواقع التي لا تحتوي على شبكة موثوقة، يتغير الحساب تمامًا. وحدة الطاقة الشمسية لا تتنافس مع طاقة الشبكة الرخيصة؛ إنها تتنافس مع عدم وجود تبريد على الإطلاق. وهناك، يتم قياس القيمة بساعات العمل القابلة للاستخدام، وليس بالدولار على فاتورة المرافق.

إن النظام الذي يقلل من استهلاك الشبكة له أيضًا فائدة على المدى الطويل: فهو يعتمد بشكل أقل على هيكل الأسعار الذي لا يمكنك التحكم فيه. وهذه ميزة هيكلية، وليست رقم استرداد مضمونًا.

الاهتمامات الشائعة: هل تعمل أجهزة تكييف الهواء الشمسية ليلاً أم في الشتاء أم في موجات الحر؟

عملية ليلية

لا يتم توليد أي ألواح شمسية في الليل، لذلك يعمل كل مكيف شمسي على مصدره الاحتياطي بعد غروب الشمس. تتحول وحدات التيار المتردد/المستمر الهجينة إلى طاقة الشبكة تلقائيًا، مما يحافظ على برودة الغرفة ولكنه يشحن الاستخدام الليلي بالسعر القياسي. تعتمد الأنظمة خارج الشبكة على البطاريات، ويعتمد عدد الليالي التي يمكنها تغطيتها على سعة البطارية. إذا كنت بحاجة إلى ثماني ساعات من التبريد كل ليلة بعيدًا عن الشبكة، فحدد حجم البنك المناسب لهذا الحمل.

الشتاء ودرجات الحرارة المنخفضة في الهواء الطلق

نادراً ما يكون التبريد هو المشكلة في الطقس البارد؛ كفاءة التدفئة تأخذ الضربة. في وضع المضخة الحرارية، ينخفض ​​الخرج مع انخفاض درجة الحرارة الخارجية. إذا كانت الوحدة توفر أيضًا التدفئة في فصل الشتاء، فاختر طرازًا منخفض الحرارة مصممًا للمناخات الباردة. يعد اختيار مادة التبريد أمرًا مهمًا هنا أيضًا، ويتعامل R32 بشكل عام مع الظروف المحيطة المنخفضة بشكل أفضل من المبردات القديمة، وهذا هو السبب وراء شحن الوحدات الهجينة الحالية وخارج الشبكة بشكل متزايد مع R32.

موجات الحر والشمس القوية

هذه هي النافذة الأكثر ملاءمة للتكييف الشمسي. تتداخل ذروة الطلب على التبريد وذروة توليد الطاقة الشمسية في فترة ما بعد الظهر. تفقد الألواح قليلًا من كفاءتها مع ارتفاع درجة حرارتها، لكن التأثير العملي يكون صغيرًا لأن إشعاع منتصف النهار يظل قويًا. حدد موقع الوحدة الخارجية في ظل جزئي مع تدفق هواء مفتوح، كما تفعل مع أي وحدة تقسيم صغيرة، وسيظل النظام قريبًا من الأداء المقدر.

هل تعمل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية؟ الخط السفلي

نعم، تعمل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية، كما تتمتع تصميمات مكيفات الهواء الهجينة المتكاملة AC/DC وDC خارج الشبكة بتاريخ ميداني قوي في أكثر من 20 دولة. إنها ليست تجريبية، وميزة الكفاءة للمحرك المباشر بالتيار المستمر حقيقية. المؤهل الصادق هو أن القيمة تعتمد على موقعك.

يستحق مكيف الهواء بالطاقة الشمسية دراسة جدية عندما تواجه واحدًا أو أكثر من هذه المواقف:

• ارتفاع معدلات الكهرباء مع الطلب الكبير على التبريد أثناء النهار
• شبكة غير موثوقة أو غائبة تحد من التبريد المريح التقليدي
• شركة صغيرة ذات أحمال تبريد ثقيلة أثناء النهار ومساحة متاحة على السطح للألواح

إذا كانت الطاقة لديك رخيصة بشكل غير عادي، والشبكة يمكن الاعتماد عليها، ومعظم التبريد يحدث في الليل، فقد يكون الشراء المصغر التقليدي عالي الكفاءة هو الشراء الأفضل. الخطوة الذكية هي اختيار تنسيق المعدات الذي يناسب ظروفك الفعلية، وليس السعي للحصول على علامة الطاقة الشمسية في حد ذاتها.

إذا كنت تريد تقييمًا واقعيًا للمبنى الخاص بك، فاتصل بفريق مبيعات Deye وأخبره بموقعك ومساحة الغرفة أو الأرضية وسعر المرافق. سوف يساعدون في مطابقة تكوين مكيف الهواء الشمسي مع موقعك.