فناوری سرمایش نسل جدید، هزینه‌های سرمایش را کاهش می‌دهد

با افزایش دمای تابستان، بسیاری از مصرف‌کنندگان و کسب‌وکارها با صورت‌حساب‌های برق سرسام‌آور از سیستم‌های خنک‌کننده معمولی مواجه می‌شوند. در حالی که فناوری‌های تبرید سنتی در نگاه اول مقرون‌به‌صرفه به نظر می‌رسند، هزینه‌های عملیاتی بلندمدت قابل‌توجهی را پنهان می‌کنند که نیازمند بررسی دقیق‌تری است.

سیستم‌های تبرید تراکمی بخار مکانیکی امروزه بر بازار تسلط دارند و از چهار جزء اصلی تشکیل شده‌اند: کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و شیر انبساط. پس از دهه‌ها توسعه، این اجزا به راندمان قابل‌توجهی در تولید انبوه و کاهش هزینه دست یافته‌اند. سیستم‌های خنک‌کننده عموماً بر اساس ظرفیت به دو دسته تقسیم می‌شوند: کولرهای گازی کوچک و چیلرهای بزرگ.

کولرهای گازی که عمدتاً برای فضاهای مسکونی و تجاری کوچک استفاده می‌شوند، معمولاً بارهای خنک‌کننده زیر 5 تن تبرید (60000 BTU) را مدیریت می‌کنند. این سیستم‌ها شامل تهویه مطبوع مرکزی، واحدهای پنجره‌ای، سیستم‌های اسپلیت و کولرهای تبخیری هستند. به دلیل مقیاس کوچک‌تر و نیاز به فن‌های جابجایی هوا، هزینه‌های خنک‌کنندگی آن‌ها به‌طور کلی از چیلرهای صنعتی بیشتر است.

یک کولر گازی 1 تنی (12000 BTU) تقریباً 1000 دلار قیمت دارد، در حالی که یک واحد 5 تنی (60000 BTU) حدود 3200 دلار هزینه دارد که قیمت هر تن را به حدود 640 دلار کاهش می‌دهد. با وجود هزینه‌های اولیه نسبتاً کم، این سیستم‌ها انرژی قابل‌توجهی مصرف می‌کنند و هزینه‌های عملیاتی بلندمدت آن‌ها را قابل‌توجه می‌سازد.

چیلرها بر اساس نوع کندانسور به انواع خنک‌شونده با هوا و خنک‌شونده با آب تقسیم می‌شوند. برای کاربردهای صنعتی، چیلرهای خنک‌شونده با آب معمولاً راندمان بالاتری را ارائه می‌دهند، اگرچه به اجزای اضافی مانند پمپ‌ها و برج‌های خنک‌کننده نیاز دارند که سرمایه‌گذاری اولیه را افزایش می‌دهد.

قیمت چیلرهای خنک‌شونده با هوا به‌طور متوسط:

• زیر 50 تن: ~1500 دلار در هر تن
• 50-150 تن: ~700 دلار در هر تن
• بیش از 150 تن: ~450 دلار در هر تن

سیستم‌های خنک‌شونده با آب مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند:

• زیر 400 تن: ~400 دلار در هر تن
• بیش از 400 تن: ~300 دلار در هر تن

با این حال، یک کارخانه تولیدی که از چیلرها استفاده می‌کند ممکن است سالانه تا 700 دلار در هر تن برای عملیات خنک‌کننده هزینه کند که بسیار بیشتر از هزینه‌های تجهیزات است، به دلیل مصرف برق زیاد. با افزایش قیمت انرژی، این هزینه‌های عملیاتی به‌طور فزاینده‌ای خریداران بالقوه را از سیستم‌های معمولی منصرف می‌کند.

فناوری‌های نوظهور مانند سیستم‌های خنک‌کننده جذبی و جذب راه‌حل‌های قانع‌کننده‌ای را ارائه می‌دهند. این سیستم‌های حرارتی، کمپرسورها را حذف می‌کنند و تنها به 1/20 برق سیستم‌های معمولی نیاز دارند و در عین حال هزینه‌های عملیاتی را بیش از 50 درصد کاهش می‌دهند.

سیستم‌های سنتی مبردها را فشرده می‌کنند تا دما و فشار را افزایش دهند، سپس از طریق میعان و انبساط به خنک‌سازی دست می‌یابند. سیستم‌های جدید از خواص جذب یا جذب مواد استفاده می‌کنند و از گرما به جای فشرده‌سازی مکانیکی برای هدایت چرخه تبرید استفاده می‌کنند.

این سیستم‌ها حاوی جاذب‌های جامد مانند ژل سیلیس یا زئولیت در جاذب‌های خود هستند. این فرآیند پنج مرحله‌ای شامل موارد زیر است:

1. جذب: بخار مبرد کم‌فشار به جاذب متصل می‌شود و گرما آزاد می‌کند
2. گرمایش: جاذب گرم می‌شود تا بخار مبرد پرفشار آزاد شود
3. میعان: بخار در کندانسور مایع می‌شود و گرما آزاد می‌کند
4. تبخیر: مبرد مایع به اواپراتور منبسط می‌شود و گرما را جذب می‌کند
5. بازیابی: بخار به جاذب باز می‌گردد تا چرخه تکرار شود

این سیستم‌ها از جاذب‌های مایع مانند محلول‌های برمید لیتیوم یا آمونیاک استفاده می‌کنند. فرآیند پنج مرحله‌ای مشابه آن‌ها عمدتاً در استفاده از مواد مایع به جای جامد برای جذب و آزادسازی مبرد متفاوت است.

در مقایسه با خنک‌سازی معمولی، این سیستم‌ها ارائه می‌دهند:

• صرفه‌جویی در انرژی: استفاده از حداقل برق، هزینه‌های عملیاتی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد
• مزایای زیست‌محیطی: می‌تواند از گرمای اتلافی یا انرژی تجدیدپذیر استفاده کند و انتشار کربن را کاهش دهد
• مزایای اقتصادی: هزینه‌های اولیه بالاتر با صرفه‌جویی‌های بلندمدت و بازگشت سرمایه قوی جبران می‌شود
• قابلیت اطمینان: قطعات متحرک کمتر، نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد و طول عمر را افزایش می‌دهد

این فناوری‌ها در حال حاضر در چندین بخش خدمت می‌کنند:

• صنعتی: کارخانه‌های فرآوری مواد شیمیایی، دارویی و مواد غذایی که از گرمای اتلافی استفاده می‌کنند
• خنک‌سازی منطقه‌ای: خدمت به مجتمع‌های تجاری بزرگ، فرودگاه‌ها و بیمارستان‌ها
• ساختمان‌های تجاری: دفاتری که از انرژی خورشیدی یا گاز طبیعی برای خنک‌سازی استفاده می‌کنند
• حمل و نقل: وسایل نقلیه‌ای که از گرمای اتلافی موتور استفاده می‌کنند

با افزایش هزینه‌های انرژی و نگرانی‌های زیست‌محیطی، فناوری‌های جذب و جذب نوید رشد قابل‌توجهی را می‌دهند. با کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن و در عین حال ارائه مزایای اقتصادی، این نوآوری‌ها ممکن است در نهایت جایگزین سیستم‌های معمولی شوند و عصر جدیدی از خنک‌سازی پایدار را آغاز کنند.