رسالة ماجستير في كلية الهندسة جامعة البصرة تناقش محاكاة منظومة تبريد امتصاصية مشغلة بواسطة بركة شمسية

نوقشت رسالة الماجستير للباحثة اطياب صفاء سليم في كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة الميكانيكية بعنوان محاكاة منظومة تبريد امتصاصية مشغلة بواسطة بركة شمسية. وتتضمن
خلال أشهر الصيف الحارة، يزداد الطلب على التكييف، الذي يعتمد بشكل أساسي على الكهرباء المجهزة من الوقود الأحفوري. حيث تستهلك أنظمة ضغط البخار التقليدية كميات كبيرة من الكهرباء، كما تُلحق الضرر بطبقة الأوزون. لذلك، تبرز الحاجة إلى أنظمة بديلة، مثل أنظمة التبريد بالامتصاص التي تعمل بمصادر حرارية متجددة وغير مكلفة، مثل الطاقة الشمسية.
تمت دراسة الأداء الحراري لنظام تبريد بالامتصاص يعمل بحرارة بركة شمسية، ومُحاكاته في ظل الظروف المناخية لمدينة البصرة، العراق.  أُجريت المحاكاة على مدار عدة أشهر من السنة، من مارس إلى أكتوبر، مع مراعاة المتغيرات المناخية اليومية، مثل الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المحيطة الخاصة بالبصرة، مما أتاح تقييم أداء النظام في ظل ظروف مناخية واقعية. استخدمت المحاكاة برنامج MATLAB لحل معادلات انتقال الحرارة والكتلة داخل الطبقات الثلاث للبركة الشمسية (بافتراض كلوريد الصوديوم كوسيط لتدرج الملوحة)، وربطها عبر مبادل حراري بنظام التبريد بالامتصاص لتحديد درجات الحرارة المُزودة لدورة الامتصاص.  يعمل نظام التبريد بالامتصاص على زوج من بروميد الليثيوم والماء، ويحتوي على مبادل حراري داخلي بين المولد والممتص بكفاءة مُفترضة تبلغ 80%.
بلغت مساحة البركة الشمسية مترين مربعين وعمقها متر واحد وتوزعت سماكة طبقاتها 0.1م و0.6م و0.3م للمناطق العليا، وغير الحملية، والسفلى على التوالي. بلغ تركيز كلوريد الصوديوم 10 كجم/م³ في الطبقة العليا، و177 كجم/م³ في الطبقة السفلى، وتدرج ملحي يزداد مع العمق في الطبقة الوسطى. صُمم نظام الامتصاص للعمل عند درجات حرارة للمكثف والمبخر40 و5 على التوالي، ونطاق درجة حرارة للمولد 65.5-95 ، ونطاق درجة حرارة للممتص 27.2-38 .
أظهرت الدراسة جدوى تشغيل نظام تبريد امتصاصي باستخدام الطاقة الحرارية المخزنة في الطبقة السفلى من البركة الشمسية مع الحفاظ على استقرار حراري جيد فيها طوال اليوم، وخاصةً في المناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي كالبصرة. وتبين أن مناخ البصرة يدعم استخدام نظام تبريد امتصاصي يعمل بالطاقة الشمسية، وخاصةً في فصل الصيف. وخلصت الدراسة إلى أن شهر يوليو يُقدم أفضل أداء حراري للمنظومة كاملة حيث سجلت أقصى درجة حرارة شهرية للطبقة السفلى 125 في نهاية يوليو، وبلغت أعلى كفاءة حرارية للبركة الشمسية 90% ، كما بلغ الحد الأقصى للحرارة المجهزة للمولد kW255 ، وهو ما يتوافق مع قدرة التبريد القصوى البالغة kW140 و سجلت أقصى قيمة شهرية لمعامل الأداء لمنظومة التثليج الامتصاصية COP البالغة 0.56 في نهاية شهر يوليو أيضاً. مما يجعله الشهر الأكثر أهمية من حيث ذروة الإشعاع الشمسي.