الراحة التي تعمل بالشمس: كيف تقوم ACS بالطاقة الشمسية بتغيير اللعبة للتبريد المنزلي

ما هو مكيف الهواء الشمسي؟

أ مكيف الهواء الشمسي هو نظام تبريد يستخدم الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة الأساسي. على عكس وحدات AC التقليدية التي تعتمد بالكامل على طاقة الشبكة ، يحول مكيف الهواء الشمسي أشعة الشمس إلى الطاقة الكهربائية أو الطاقة الحرارية لتشغيل نظام التبريد الخاص به. لا تساعد هذه التكنولوجيا المبتكرة على تقليل فواتير الكهرباء بشكل كبير فحسب ، بل تعمل أيضًا على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لأسلوب حياة صديق للبيئة.

كيف يعمل مكيف الهواء الشمسي

هناك مبدأان رئيسيان لكيفية عمل مكيفات الهواء الشمسية: الكهروضوئية والحرارية.

1. مدفوعة الكهروضوئية (PV) (الأكثر شيوعًا) : هذا النوع من النظام يستخدم PV الألواح الشمسية لتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى كهرباء التيار المباشر (DC). يمكن لهذه الكهرباء بعد ذلك تشغيل ضاغط وحدة AC والمعجبين وأنظمة التحكم. استنادًا إلى طريقة إمداد الطاقة ، يمكن تصنيف الأنظمة التي تعتمد على PV على النحو التالي:

   • هجين : يعطي هذا النظام أولوية باستخدام الطاقة الشمسية خلال اليوم. عندما تكون الطاقة الشمسية غير كافية (على سبيل المثال ، في الأيام الغائمة أو في الليل) ، يتحول النظام تلقائيًا إلى طاقة الشبكة لضمان التشغيل المستمر.
   • العاكس العاصمة : يستخدم هذا النظام مباشرة طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية لدفع ضاغط العاكس DC مصمم خصيصًا ، والذي يلغي الحاجة إلى تحويل DC إلى AC وبالتالي يحسن الكفاءة.

2. مدفوعة حرارية (امتصاص) : يستخدم هذا النوع من النظام جامعي الطاقة الشمسية لامتصاص حرارة الشمس. ثم تدفع الطاقة الحرارية المتولدة دورة تبريد الامتصاص ، والتي تنتج الهواء البارد من خلال تفاعل كيميائي بدلاً من الضغط الميكانيكي. هذا النظام أكثر تعقيدًا ويستخدم عادةً للمشاريع التجارية أو الصناعية على نطاق واسع.

مكونات نظام تكييف الهواء الشمسي

نظام تكييف الهواء الشمسي هو تكامل معقد للتقنيات المختلفة ، حيث تكون وظيفتها الأساسية هي التقاط وتحويل واستخدام الطاقة الشمسية الفعالة. يتكون نظام AC الشمسي النموذجي النموذجي من المكونات الرئيسية التالية:

1. الألواح الشمسية

هذا هو "قلب الطاقة" للنظام ، المسؤول عن تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء التيار المستمر. يحدد نوع وعدد اللوحات الإجمالية الكلية للكهرباء التي يمكن أن ينشئها النظام. تشمل الأنواع الشائعة أحادية البلورة و polycrystalline ، حيث:

• ألواح أحادية البلورة هي أكثر كفاءة ، مع معدلات التحويل عادة أعلى من 18-23 ٪ ، ولكن أيضا أكثر تكلفة.
• لوحات متعددة البلورات تكون أقل كفاءة قليلاً ، وعادة ما تكون حوالي 15 إلى 18 ٪ ، ولكن لديها تكلفة تصنيع أقل وتوفر قيمة أفضل مقابل المال.

يعتمد الاختيار بينهما على ميزانيتك ومساحة التثبيت المتاحة.

2. العاكس

العاكس هو "المحول" في نظام AC الشمسي. تتمثل وظيفتها الرئيسية في تحويل الكهرباء التي تم إنشاؤها بواسطة الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد ، والتي تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية وأنواع معينة من مكيفات الهواء.

• العزف مربوط بالشبكة تم تصميمها للاتصال بشبكة الطاقة ، مما يسمح بإرسال أي طاقة شمسية زائدة إلى الشبكة لقياس الصافي.
• العزف خارج الشبكة تستخدم للأنظمة بدون اتصال شبكة أو لإمدادات طاقة مستقلة ، وعادة ما تعمل مع بنك بطارية.

3. Battery Bank (اختياري)

يعمل بنك البطارية كوحدة تخزين الطاقة للنظام. والغرض منه هو تخزين الكهرباء الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية خلال اليوم بحيث يمكن استخدامها لتشغيل مكيف الهواء الشمسي في الليل ، في الأيام الغائمة ، أو عندما يكون ضوء الشمس غير كافٍ.

• بطاريات حمض الرصاص أقل تكلفة ولكن لديها عمر أقصر وتتطلب صيانة منتظمة.
• بطاريات ليثيوم أيون لديك كثافة عالية الطاقة ، مضغوطة ، ولديها عمر طويل ، وخالية من الصيانة ، ولكن تكلفتها الأولية أعلى.

بنك البطارية ليس ضروريًا لجميع أنظمة AC الشمسية. على سبيل المثال ، يتحول AC الشمسي المختلط تلقائيًا إلى طاقة الشبكة عندما تكون الطاقة الشمسية غير كافية ، لذلك قد لا تتطلب ضفة بطارية.

4. وحدة مكيف الهواء الشمسي

هذا هو "المؤدي" للنظام بأكمله ، والمعروف أيضًا باسم وحدة التيار المتردد نفسه. تبدو مشابهة لوحدة التيار المتردد التقليدي ولكن تم تصميمها داخليًا للتكيف مع خصائص الطاقة الشمسية.

• DC العاكس AC يمكن تشغيله مباشرة على طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية ، متجاوزًا الحاجة إلى عاكس وتقليل فقدان الطاقة ، وبالتالي تحسين الكفاءة الإجمالية.
• AC AC يتطلب العاكس تحويل طاقة التيار المستمر إلى التيار المتردد قبل أن يتمكن من تشغيله ، مما يؤدي إلى انخفاض في الكفاءة بسبب عملية التحويل.

هل يمكنك تشغيل مكيف الهواء على النظام الشمسي؟

نعم ، يمكنك تشغيل مكيف الهواء على نظام شمسي على الإطلاق ، لكن الأمر ليس بهذه البساطة مثل توصيله. لجعله يعمل بشكل فعال ، تحتاج إلى النظر في بعض العوامل الهامة: استهلاك الطاقة لوحدة التيار المتردد الخاص بك ، وحجم مجموعة الطاقة الشمسية ، وما إذا كنت ستحتاج إلى تخزين الطاقة.

1. حساب استهلاك الطاقة

أولاً ، يجب تحديد مقدار الطاقة التي يستخدمها مكيف الهواء. غالبًا ما يتم قياس هذا في واتس (ث) أو كيلوواتس (كيلوواط) . يمكن أن تستهلك وحدة AC السكنية النموذجية في أي مكان من 1000 واط إلى 3500 واط أو أكثر. يعتمد إجمالي الطاقة المطلوبة على عدد الساعات التي تخطط لتشغيلها كل يوم.

• مثال : وحدة AC 1500 واط تعمل لمدة 8 ساعات في اليوم تحتاج إلى ما مجموعه 12000 واط ساعة (12 كيلو واط) من الطاقة.
• تحجيم لوحة الطاقة الشمسية : لتوليد هذه الطاقة ، ستحتاج إلى تثبيت ما يكفي من الألواح الشمسية. تنتج لوحة شمسية قياسية حول 300-400 واط . لتغطية الحاجة اليومية التي تبلغ 12 كيلو وات في الساعة ، ستحتاج إلى نظام قادر على توليد هذا المبلغ ، مع مراعاة عوامل مثل ذروة أشعة الشمس في موقعك.

2. أهمية تخزين البطارية

يعد تشغيل AC على الطاقة الشمسية أكثر كفاءة عندما تكون الشمس مشرقة ، وهو عندما تحتاج إلى تبريد منزلك أكثر من غيرها. ومع ذلك ، ماذا عن تشغيل AC الخاص بك في الليل أو في يوم غائم؟ هذا هو المكان بنك البطارية يصبح حاسما.

• بدون بطاريات : لا يمكن أن يعمل AC الشمسي إلا عندما يكون هناك ما يكفي من أشعة الشمس. إذا سقطت الشمس أو تم حظرها بواسطة السحب ، فسيتوقف AC إلا إذا كان نظامًا مختلطًا يمكن أن يتحول إلى طاقة الشبكة.
• مع البطاريات : يمكن أن تتقاضى الألواح الشمسية البطاريات طوال اليوم. يمكن لهذه الطاقة المخزنة بعد ذلك تشغيل التيار المتردد عندما لا يكون هناك أشعة الشمس ، مما يضمن التشغيل دون انقطاع.

مزايا وتحديات مكيفات الهواء الشمسية

كتقنية تبريد مبتكرة ، أ مكيف الهواء الشمسي يقدم العديد من الفوائد ولكنه يواجه أيضًا بعض التحديات العملية. يمكن أن يساعدك الفهم الشامل لمزاياه وقيوده في اتخاذ قرار أكثر استنارة حول ما إذا كان الخيار الصحيح لاحتياجاتك.

المزايا:

1. خفضت تكاليف التشغيل بشكل كبير
   تستخدم مكيفات الهواء الشمسية الطاقة الشمسية الحرة كمصدر للطاقة الأساسية ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من الاعتماد على شبكة الطاقة. خاصة خلال ساعات استهلاك الكهرباء في الصيف ، عندما تكون الطاقة الشمسية أكثر وفرة ، يمكن أن تكون تكاليف تشغيل التيار المتردد صفرًا تقريبًا ، مما يوفر للمستخدمين الكثير من المال على فواتير الكهرباء الخاصة بهم.

2. الصديق للبيئة والمستدامة
   بالمقارنة مع مكيفات الهواء التقليدية ، فإن مكيف الهواء الشمسي لا ينتج عن انبعاثات الكربون تقريبًا. يستخدم الطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة ، مما يساعد على تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، وتخفيف الاحتباس الحراري ، ويقلل من اعتمادنا على الوقود الأحفوري المحدود ، مما يؤدي إلى نمط حياة أكثر استدامة.

3. مناسبة للمناطق النائية
   في المناطق البعيدة ذات تغطية شبكة الطاقة المحدودة أو غير المستقرة ، يمكن أن يكون مكيف الهواء الشمسي بمثابة حل تبريد مستقل. لا يقتصر على الموقع الجغرافي ؛ طالما كان هناك ضوء الشمس ، يمكن أن يوفر تبريدًا موثوقًا للمنازل أو المعسكرات.

التحديات:

1. استثمار أولي مرتفع
   تكلفة تركيب نظام تكييف الهواء الشمسي أعلى بكثير من AC التقليدية. بالإضافة إلى وحدة التيار المتردد ، يحتاج المستخدمون إلى شراء الألواح الشمسية ، وعاكس ، وربما بنك بطارية ، مما يجعل التكلفة المقدمة حاجزًا كبيرًا للعديد من المستخدمين المحتملين.

2. الاعتماد على الظروف الجوية
   تتأثر كفاءة مكيف الهواء الشمسي مباشرة بالطقس. في الأيام الغائمة ، الممطرة أو في الليل ، سيتم تقليل قدرة تبريد النظام بشكل كبير حيث لا يمكن أن تولد الألواح الشمسية الكهرباء بكفاءة. ما لم يكن النظام مزودًا ببنك بطارية كبير السعة أو نظام طاقة هجين ، فقد لا تكون عملية مستمرة ومستقرة مضمونة.

3. متطلبات الفضاء وتعقيد التثبيت
   لتوليد الطاقة الكافية ، يتطلب نظام AC الشمسي عددًا كبيرًا من الألواح الشمسية ، والتي تحتاج إلى مساحة كافية على السطح أو الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية الأسلاك والتركيب للنظام بأكمله أكثر تعقيدًا من AC التقليدية وتتطلب فنيين محترفين.

مكيف الهواء الشمسي مقابل مكيف الهواء التقليدي: مقارنة

كيفية اختيار مكيف الهواء الشمسي الصحيح

اختيار الحق مكيف الهواء الشمسي يتطلب تقييمًا شاملاً لعدة عوامل لضمان تلبية النظام احتياجات التبريد الخاصة بك مع تحقيق الفوائد الاقتصادية والبيئية المثلى. فيما يلي بعض النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها:

1. تحديد قدرة التبريد وكفاءة الطاقة (EER)

أولاً ، تحتاج إلى تحديد سعة التبريد المطلوبة بناءً على حجم الغرفة. عادة ما يتم قياس سعة التبريد في BTU (الوحدات الحرارية البريطانية) أو KW (Kilowatts) . كلما زادت الغرفة ، زادت قدرة التبريد المطلوبة.

• طريقة الحساب : بشكل عام ، تحتاج الغرفة إلى حوالي 150-200 وحدة حرارية من سعة التبريد لكل متر مربع. على سبيل المثال ، تتطلب غرفة مساحتها 20 متر مربع سعة تبريد تبلغ حوالي 3000-4000 وحدة حرارية.

بعد ذلك ، انتبه إلى مكيف الهواء نسبة كفاءة الطاقة (EER) . يعني EER الأعلى أن وحدة التيار المتردد توفر تبريدًا أفضل بنفس كمية استهلاك الطاقة. إن اختيار مكيف الهواء الشمسي مع ارتفاع EER سيزيد من استخدام الطاقة الشمسية وتقليل الاعتماد على شبكة الطاقة.

2. النظر في نوع النظام والميزانية

تأتي أنظمة AC الشمسية في أنواع مختلفة ، ولكل منها مزاياها الفريدة ، وعيوبها ، وهيكل التكلفة. ستحدد ميزانيتك واستقرار تزويد الطاقة المطلوب أي نوع هو الأنسب لك.

3. النظر في ظروف التثبيت وساعات الشمس المحلية

يتطلب نظام تكييف الهواء الشمسي مساحة كافية لتثبيت الألواح الشمسية. قبل الاختيار ، تحتاج إلى تقييم ما إذا كان بإمكانك على السطح أو منطقة الأرض المتاحة استيعاب العدد المطلوب من اللوحات.

بالإضافة إلى ذلك ، و عدد ساعات الشمس في منطقتك عامل رئيسي. كلما طالت مدة ضوء الشمس وأكثر وفرة ، سيكون نظام AC الشمسي أكثر كفاءة. إذا كانت منطقتك غائمًا أو ممطرًا في كثير من الأحيان ، أو إذا كنت بحاجة إلى استخدام مكيف الهواء في الليل ، فسيكون من الحكمة إما أن يكون لديك ضفة بطارية أو اختيار نظام هجين.