سولارابيك، الصين- 21 أبريل 2025: طوّر باحثون صينيون نظام تبريد وتدفئة مبتكر للمتاجر الكبرى يعتمد كليًا على الطاقة الكهروضوئية، ويتميز بدمجه الفريد لنوعين من مبرّدات الغاز (المائي والهوائي) لتحقيق أداء غير مسبوق. وأظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية المكثفة التي خضع لها النظام قدرته على تحقيق معامل أداء استثنائي يصل إلى 7.34، مقترنًا بخفض كبير في استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون، ما يبشر بتحول في طرق إدارة الطاقة بالمباني التجارية الكبيرة.
آلية عمل متكاملة تجمع التبريد المائي والهوائي مع استرداد الحرارة
يستخدم النظام المُقترح الطاقة الشمسية الكهروضوئية معززة بأنظمة تخزين عبر البطاريات، لتحقيق تشغيل مستدام وصديق للبيئة يخدم متطلبات المتاجر التجارية الكبرى. ويعمل النظام بكفاءة على استرداد الحرارة المفقودة من الضاغط، محولاً إياها إلى مصدر لإنتاج الماء الساخن الذي يمكن استغلاله في تطبيقات متعددة مثل الاستحمام أو دعم أنظمة التدفئة المركزية. وتكمن حداثة هذا التصميم الهندسي في جمعه الذكي بين مبرد غاز يعتمد على تبريد الماء (WC) وآخر يعتمد على تبريد الهواء (AC)، ليكملا بعضهما البعض. ويتكون النظام أيضاً من مكونات دقيقة تشمل صمامات الخنق (TVs)، ومبخراً، ومضخة مياه، بالإضافة إلى منظومة الطاقة الشمسية المتكاملة من ألواح وبطارية وعاكس ومتحكم. تتبع دورة العمل مسار مائع التشغيل كالتالي: أولاً، يمتص المائع الحرارة ويتبخر داخل المبخر. ثم يقوم الضاغط بسحب هذا البخار ورفع ضغطه وحرارته بشكل كبير. يُوجَّه بعد ذلك المائع الساخن والمضغوط ليمر عبر المكثف المبرَّد بالماء، حيث يفقد جزءاً من حرارته لتسخين مياه الصنبور. يستكمل المائع مساره إلى المكثف المبرَّد بالهواء ليتبدد المزيد من حرارته في الهواء الخارجي. وفي المرحلة الأخيرة، يمر المائع عبر صمام الخنق حيث ينخفض ضغطه ودرجة حرارته بشكل مفاجئ، مما يجعله جاهزاً للعودة إلى المبخر وتكرار الدورة. وقد بُنيت المحاكاة على افتراض تشغيل النظام في متجر نموذجي تبلغ مساحته 1,866 متراً مربعاً، مع الحفاظ على درجة تحميص ثابتة للضاغط عند 5 درجات مئوية لضمان استقرار الأداء.
محاكاة تكشف كفاءة عالية وتخفيضاً كبيراً للانبعاثات عبر مناطق متنوعة
أُجريت محاكاة رقمية دقيقة لتقييم أداء النظام الديناميكي الحراري وبصمته الكربونية، وشملت خمس مدن صينية ذات أقاليم مناخية مختلفة (هاربين، بكين، شنغهاي، كونمينغ، وقوانغتشو) لضمان شمولية النتائج. وقورن أداء النظام المبتكر بنظام مرجعي أساسي لا يستخدم الطاقة الكهروضوئية ويعتمد على التبريد المائي فقط للتدفئة. وكشفت النتائج أن معامل أداء النظام (COP) يبلغ ذروته عند ضغط طرد أمثل، مسجلاً قيمة قصوى تبلغ 7.34 عند ضغط 8.13 ميجا باسكال. وأظهرت المقارنة انخفاضاً كبيراً في استهلاك الطاقة يتراوح بين 61.8% و 76.2% لصالح النظام الجديد، وتبيّن أن هذا التوفير يزداد في المدن ذات خطوط العرض الأعلى. علاوة على ذلك، أوضح التحليل انخفاضاً ملموساً في البصمة الكربونية بنسب تتراوح بين 51.3% و 63.3% عند تطبيق النظام الشمسي المبتكر. ويتميز النظام أيضاً بقدرته على العمل بضغط طرد أقل مقارنة بالأنظمة التقليدية، ويتضح هذا التأثير بشكل أكبر كلما ارتفعت درجة الحرارة المحيطة، حيث يمكن تخفيض ضغط الطرد بنسبة تصل إلى 12.28% عند درجة حرارة 40 درجة مئوية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
