3-2 اجزاء سيستم ساخته شده هوشمند تشخيص انسان……………………………………….55
3-2-1 ميکرو کنترلر…………………………………………………………………………………………………55
3-2-2 سنسور دماسنج مادون قرمز Mlx90614bci………………………………………………57
3-2-3 نمايشگر LCD…………………………………………………………………………………………….57
3-2-4 سروو موتور……………………………………………………………………………………………………58
3-2-5 واحد تغذيه……………………………………………………………………………………………………61
3-2-6 هشدار دهنده ها……………………………………………………………………………………………62
3-2-7 پايه سيستم…………………………………………………………………………………………………..63
3-3 برنامه عملکردي دستگاه……………………………………………………………………………………63
4- آزمايشات و نتايج بدست آمده در سيستم هوشمند تبريد
4-1 نتايج آزمايشات سيستم هوشمند تبريد…………………………………………………………67
4-2 مقايسه دماسنج جيوه اي با سنسور دماسنج مادون قرمز…………………………….74
4-3 آزمايش نکرار پذيري………………………………………………………………………………………..76
4-4 مقايسه عملکرد يک سيستم تبريد با استفاده از سيستم هوشمند و بدون استفاده از سيستم هوشمند……………………………………………………………………………………………………..77
5- بحث و نتيجه گيري
5-1 بحث و نتيجه گيري………………………………………………………………………………………..81
فهرست منابع………………………………………………………………………………………………………………………82
ضمائم
ضميمه الف برنامه نوشته شده براي ميکرو……………………………………………………………84
ضميمه ب ديتاشيت سنسور MLX906145bci……………………………………………….88
ضميمه ج نتايج طراحي به وسيله نرم افزار کرير……………………………………………………..96

فهرست جداول
جدول (4-1) دماي اندازه گيري شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 28 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………68
جدول (4-2) دماي اندازه گيري شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 23 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………70
جدول (4-3) دماي اندازه گيري شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 26 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………71
جدول (4-4) دماي اندازه گيري شده از يک هدف با لباس تي شرت و کاپشن پشمي در دماي محيط 14 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………….73
جدول (4-5) مقايسه دماي اندازه گيري شده بوسيله دماسنج جيوه اي با دماي اندازه گيري شده بوسيله سنسور مادون قرمز به فاصله 5 سانتيمتر…………………………………………………….75
جدول (4-6) نتايج آزمون تکرار پذيري سيستم تبريد هوشمند ساخته شده در فواصل زماني 5 دقيقه و در دماي محيط 23 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………….77
جدول (4-7) کاتالوگ مشخصات اسپيلت 12000 معمولي به زير را دارد ……………………..78
جدول (4-7) ميزان روشن وخاموش بودن اسپيلت……………………………………………………………79
فهرست تصاوير
شکل (1- 1) سيکل تبريد بسته براي توليد يخ به وسيله اتر تحت مکش………………………………..5
شکل (1- 2) شماتيک پايه اي و اوليه از سيستم تبريد تراکمي………………………………………………..8
شکل (1- 3) اجزاي ضروري سيستم تبريد جذبي…………………………………………………………………….9
شکل (1- 4)اجزاي ضروري سيستم تبريد جذبي…………………………………………………………………….10
شکل (1- 5) شماتيک اوليه اي از نوع باز سيستم تبريد چرخه هوا………………………………………..13
شکل (1- 6) شماتيک سيستم تبريد جت بخار……………………………………………………………………….14
شکل (1- 7) سيستم تبريد حرارتي به وسيله مواد نيمه هادي……………………………………………….16
نمودار (1-8) تغييرات دما بر اساس استارت کردن کمپرسور براي سيستم معمولي و اينورتر.21
شکل (1- 9) يونيت خارجي اسپيلت خورشيدي کلکتوري……………………………………………………..22
شکل (1-10) چرخه تبريد اسپيلت خورشيدي کلکتوري………………………………………………………..23
شکل (1-11) تغييرات مقاومت بر اساس تغييرات دما براي يک نمونه RTD………………………24
شکل (1-12) تغييرات مقاومت بر اساس تغييرات دما براي يک نمونه ترميستور………………….25
شکل (2-1) اصول عملکرد سنسورهاي آلتراسونيک تشخيص انسان………………………………………31
شکل (2-2) نحوه بازسازي سه بعدي چهره انسان با استفاده از دوربين و پردازش تصوير……..34
شکل (2-3) نحوه عبور فرد و حس کردن سنسورPIR………………………………………………38
شکل (2-4) دو نمونه سنسورPIR مورد استفاده در سيستم هاي روشنايي ساختمانها………….38
شکل (2-5) طيف طول موج مورد اندازه گيري در سنسورهاي دماسنج مادون قرمز…………….42
شکل (2-6) ميزان تشعشع يک جسم در دماهاي متفاوت……………………………………………42
شکل (2-7) پرتوهايي که در يک محيط از هدف به يک سنسور مادون قرمز ميرسد…………..43
شکل (2-8) مخروط اندازه گيري سنسورهاي مادون قرمز………………………………………………………44
شکل (2-9) يک نمونه از سنسور Mlx90614BCI بهمراه زاويه ميدان ديد آن………………..47
شکل (2-10) موقعيت فرد در پهناي ديد سنسور در دوحالت مفروض…………………………………..49
شکل (2-11) موقعيت سنسور و زاويه چرخش براي اسکن کردن محيط مورد اندازه گيري…50
شکل (2-12) فضاي مورد بررسي و بهترين مکان قرار گيري سيستم سنسور……………………….51
شکل (3-1) بلوک دياگرام عملکردي سيستم هوشمند تبريد…………………………………………………54
شکل (3-2) ميکرو کنترلر atmega 32 و پورتهاي آن …………………………………………………………56
شکل (3-3) نحوه اتصال سنسور MLX91614 به ميکروکنترلر…………………………………………..57
شکل (3-4) نحوه اتصال LCD به ميکرو کنترلر به وسيله برنامه پروتئوس…………………………..58
شکل (3-5) الف) شکل و ابعاد سروو موتور sg90
ب) رنگ سيم هاي سروو و مشخصات طول پالس هاي آن……………………………………………………..59
شکل (3-6) نحوه اتصال سروو موتور و کريستال خارجي به ميکرو در پروتئوس…………………..60
شکل (3- 7) بلوک دياگرام عملکرد رگولاتور……………………………………………………………………………61
شکل (3-8) نحوه اتصال بوق اخطار و LED به ميکرو در پروتئوس………………………………………..62
شکل (3- 9) شبيه سازي پروژه در پروتئوس………………………………………………………………………….64
شکل (3- 10) عکس دستگاه ساخته شده……………………………………………………………………………….65
شکل (3- 11) فلوچارت نحوه عملکرد سيستم هوشمند ساخته شده…………………………………….66
شکل (4-1) تغييرات دماي اندازه گيري شده شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 28 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………68
شکل (4-2) نمايش خروجي هاي سنسور در آزمايشات…………………………………………………………69
شکل (4-3) تغييرات دماي اندازه گيري شده شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 23 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………70
شکل (4-4) تغييرات دماي اندازه گيري شده شده از يک هدف با لباس تي شرت و دماي محيط 23 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………72
شکل (4-5) تغييرات دماي اندازه گيري شده شده از يک هدف با لباس تي شرت و کاپشن پشمي و دماي محيط 14 درجه سانتيگراد در فواصل مختلف……………………………………………….74
شکل (4-6) مقايسه نتايج اندازه گيري دماسنج جيوه اي با سنسور مادون قرمز…………………76
فصل اول
مقدمه
1-1 تاريخچه سيستم تبريد و تهويه مطبوع
آسايش و راحتي زندگي انسان يکي از اهداف پيشرفت هاي بشري بوده و انسانها همواره در پي ابداع و ساخت وسايلي براي رسيدن به اين هدف بوده اند. يکي از مصاديق راحتي زندگي، تأمين درجه حرارت مطلوب براي مکان زندگي انسان بوده تا در دماهاي بالاي تابستان و پايين زمستان امکان زندگي بدون مشقت برايش فراهم شود. اين امر مستلزم استفاده از سيستم خنک کننده در تابستان ها و گرمايش در زمستان ها مي باشد. استفاده از سيستم خنک کننده در تابستان ها علاوه بر تأمين راحتي زندگي، امکان نگهداري سالم مواد غذايي فاسد شدني را نيز فراهم مي کند. بدين منظور سيستم هاي تبريد توسعه و بهبود پيدا کرده اند. اين سيستم ها براي تأمين راحتي انسان و تهويه مطبوع استفاده مي شوند. در واقع از تهويه مطبوع مي توان به عنوان نوعي درمان هوا براي انسان نام برد، يعني به طور همزمان وظيفه کنترل دما، رطوبت، پاکيزگي، بو را به عهده دارد. موضوع تبريد و تهويه مطبوع که نياز انسان براي حفظ مواد غذايي و آسايش انسان است با گذشت زمان تکامل يافته و تاريخ آغاز آن به قرن ها پيش بر مي گردد. هر جنبه اي از تاريخ تبريد بسيار جالب است، در دسترس بودن مبرد، محرک اول و تحولات در کمپرسور و روش هاي تبريد همه بخشي از اين تاريخ است[1].
در زمانهاي گذشته تبريد با استفاده از طبيعت صورت مي گرفت، مانند استفاده از يخ به عنوان خنک کننده هاي تبخيري. در اروپا، امريکا و ايران تعدادي خانههاي يخ براي ذخيره سازي يخ ساخته شده بود. مواد مانند خاک اره يا چوب تراشه به عنوان عايق در اين خانه هاي يخ استفاده مي شد. بعدها، چوب پنبه به عنوان مواد عايق مورد استفاده قرار گرفت. ادبيات نشان مي دهد که يخ هميشه در دسترس اشراف زادگان بوده و مي توانستند آن را نگه داري کنند. در هند، امپراطوران مغول در طول تابستان هاي سخت در دهلي و آگرا بسيار علاقه مند استفاده از يخ بودند.
در سال 1806، تجارت يخ آغاز شد. تجارت يخ در شمال امريکا يک کسب و کار پر رونق تلقي مي شد. يخ در محفظهي قطارهاي عايق شده توسط عايق هاي چوب پنبه به قطر30 سانتيمتر به ايالت هاي جنوبي امريکا منتقل ميشد. معاملات يخ در چند کشور ديگر از جمله بريتانيا، روسيه، کانادا، نروژ و فرانسه نيز محبوب بود. در اين کشورها يخ يا از مناطق سردتر منتقل مي شد و يا در فصل زمستان برداشت و در خانه هاي يخ ذخيره شده تا در تابستان استفاده شود. تجارت يخ در سال 1872 به اوج خود رسيد هنگامي که امريکا به تنهايي 225.000 تن يخ به کشورهاي مختلف از جمله چين و استراليا صادر مي کرد. با اين حال، با ظهور تبريد مصنوعي تجارت يخ به تدريج کاهش يافت.
1-1-1 تبريد مصنوعي
تاريخ تبريد مصنوعي در سال 1755 آغاز شد، اساس سيستم تبريد مدرن، توانايي مايعات براي جذب مقدار زيادي حرارت (گرماي نهان) به عنوان جوش و تبخير مي باشد. ويليام کولن (William Cullen) از دانشگاه ادينبورگ اين روش را در سال 1755 با قرار دادن آب در تماس حرارتي با اتر تحت يک گيرنده از يک پمپ خلاء نشان داد. ميزان تبخير اتر با توجه به پمپ خلاء افزايش يافته و آب مي تواند منجمد شود. اين فرآيند شامل دو مفهوم ترموديناميکي، فشار بخار و گرماي نهان است. مايع در تعادل گرمايي با بخار خود، در فشاري به نام فشار اشباع، که بستگي به درجه حرارت دارد، قرار دارد. به عنوان مثال اگر فشار آب روي اجاق گاز افزايش بيابد، آب نيز در دماي بالاتري به جوش ميآيد. مفهوم دوم اين است که تبخير مايع نياز به گرماي نهان بالايي در طول تبخير دارد. اگر گرماي نهان از مايع گرفته شود، مايع سرد مي شود. تا زماني که پمپ خلاء فشار را در فشار اشباع حفظ کند درجه حرارت اتر مورد نظر ثابت باقي خواهد ماند. اين امر مستلزم حذف تمام بخارات تشکيل شده به علت تبخير ميباشد. وقتي درجه حرارت پايين مورد نظر باشد، بايد فشار اشباع پايين تر بيايد که توسط پمپ خلاء انجام مي شود. جزئي از سيستم تبريد مدرن که امروزه در آن خنک کنندگي انجام مي شود با اين روش توليد شده است که اواپراتور (Evaporator) نام دارد. در اين فرآيند خنک سازي بخارات بايد به صورت سيکل بسته به حالت مايع بازيافت شود تا به طور مداوم چرخه انجام شود. فرآيند تراکم نياز به دفع گرما به محيط اطراف دارد، اين امر را مي توان در درجه حرارت محيط با افزايش فشار تراکم انجام داد. فرآيند تراکم در نيمه دوم قرن هجدهم کشف شد. يو. اف. کلوت و جي. مونگ اسيد سولفوريک مايع (So2) را در سال 1780 کشف نمودند در حالي که ون ماروم و ون تروستويک آمونياک مايع را در سال 1787 کشف کردند. نکته مهم اين است که، بخارهاي تبخير شده مي تواند در درجه حرارت بيشتر از محيط اطراف متراکم شود. در نتيجه کمپرسور نياز دارد در فشار بالا بماند. اوليور ايوانز يک سيکل تبريد بسته براي توليد يخ بوسيله اتر تحت مکش توصيف کرد. شکل (1-1) سيکل تبريد بسته براي توليد يخ به وسيله اتر تحت مکش را نشان مي دهد[1].
شکل (1- 1) سيکل تبريد بسته براي توليد يخ به وسيله اتر تحت مکش
در شکل بالا سيال سرد کننده (اتر و يا مايع فرار ديگر) در اواپراتور (B) گرما را از آب اطرافش در ظرف (A) گرفته، پمپ (C) بخار دور تساوي و آن را فشرده به فشار بالاتر که در آن مي توانيد به مايعات در لوله هاي متراکم D، دادن حرارت به آب در رگ مايع E. چگال جريان از طريق وزن لود H شير، که حفظ اختلاف فشار بين کندانسور و اواپراتور. پمپ کوچک در بالاي H براي شارژ دستگاه با مبرد استفاده.
الکساندر توينگ (Alexander Twining) در سال 1850 اختراعي را ثبت کرد که براي سيستم فشرده سازي بخار از اتر و آمونياک (NH3) و دي اکسيد کربن (CO2) استفاده مي کند. جيمز هريسون در سال 1856 مسئول ساخت يک سيستم تبريد تراکم بخار عملي بود. وي سيستم فشرده سازي بخار با استفاده از اتر، الکل و آمونياک را در آن زمان ساخت. چارلز تيلير از فرانسه در سال 1864، يک سيستم تبريد با استفاده از دي متيل اتر ساخت که نقطه جوش نرمال آن 23.6- درجه سانتيگراد بود[2]. ديويد بويل (David Boyle)، اولين سيستم آمونياک را در سال 1871 در سان فرانسيسکو ساخت. همچنين جان انريت يک سيستم مشابه در سال 1876 در بوفالو نيويورک ساخت. فرانتس ويلهانسون در آلمان در سال 1886 با دي اکسيد کربن (CO2) و بر اساس سيستم فشرده سازي بخار سيستم تبريدي ايجاد کرد. کمپرسور دي اکسيد کربن نياز به فشار حدود 80 اتمسفر داشت و در نتيجه ساخت و ساز آن بسيار سنگين بود. لينده در سال 1882 و لاو در سال 1887 تلاش کردند تا سيستم هاي مشابهي در ايالات متحده آمريکا بسازند. سيستم دي اکسيد کربن يک سيستم بسيار امن است و تا سال 1960 در کشتي ها براي تبريد مورد استفاده قرار مي گرفت. رائول پيکتت با استفاده از مبرد گوگرد دي اکسيد (SO2) در همان زمان اين سيکل را درست کرد اما فشار آن به اندازه اي بود که هوا به درون آن نشت مي کرد. پالمر در سال 1890 از اتيل کلريد (C2H5Cl) در کمپرسور هاي دوار استفاده کرد. او براي کاهش اشتعال پذيري اتيل کلريد ، آن را با برومو اتان (C2H5Br) مخلوط کرد. ادموند کپلند و هري ادواردز در سال 1920 از ايزو بوتان در يخچال فريزرهاي کوچک استفاده کرد. آنها در سال 1930 مبرد را با مبرد متيل کلريد (CH3Cl) جايگزين کردند[3].
يخچال فريزر خانگي با استفاده از يخ طبيعي (جعبه يخ خانگي) در سال 1803 اختراع شد و براي تقريبا 150 سال بدون تغيير زيادي مورد استفاده قرار گرفت. تلاش ها، به منظور توسعه يخچال و فريزر خانگي با استفاده از سيستم هاي مکانيکي از سال 1887 شروع شد. يخچال و فريزر مکانيکي خانگي اوليه پر هزينه بودند، و نيز به صورت خودکار نبودند و خيلي قابل اعتماد نبودند. با اين حال، توسعه يخچال فريزر مکانيکي خانگي در مقياس بزرگ بود ولي توسعه کمپرسورهاي کم بود. شرکت جنرال الکتريک براي اولين بار يخچال و فريزر هاي خانگي را در سال 1911 معرفي کرد، يخچال هاي مکانيکي خانگي در سال 1918 در ايالات متحده آمريکا به طور گسترده راه اندازي شد. در سال 1925 ، ايالات متحده آمريکا حدود 25 ميليون يخچال و فريزر هاي خانگي توليد کرد که تنها 75000 عدد از آنها مکانيکي بودند. در يخچال و فريزرهاي اوليه به طور عمده از دي اکسيد گوگرد به عنوان مبرد استفاده مي شد. ولي با اين حال در بعضي ها نيز از کلريد متيل و کلريد متيلن استفاده مي شد. در سال 1930 اين مبرد توسط فريون12 (R-12) جايگزين شد،. در ابتدا، کمپرسور اين يخچال ها از نوع کمپرسور باز بود که به تسمه مجهز بودند. شرکت جنرال الکتريک در سال 1926 براي اولين بار از يخچال و فريزري با يک کمپرسور بسته و غير قابل نفوذ (هرمتيک) رونمايي کرد. خيلي زود کمپرسور باز به طور کامل توسط کمپرسور هاي غير قابل نفوذ جايگزين شد. ابتدا کندانسور يخچال و فريزرها از آب سرد استفاده مي کردند، اما خيلي زود با کندانسورهايي که با هوا، سرد مي شود جايگزين شدند.
يخچال فريزر هاي خانگي بر اساس اصل جذب براي اولين بار توسط شرکت الکترولوکس در سال 1931 در سوئد، ساخته شده است. در ژاپن يخچال هاي مکانيکي براي اولين بار در سال 1924 ساخته شد. اولين بار يخچال و فريزر هاي خانگي جداگانه در سال 1939 معرفي شدند. استفاده از يخچال و فريزر مکانيکي پس از جنگ جهاني دوم به سرعت در سراسر جهان گسترش يافت. در حال حاضر در يخچال و فريزر مدرن از مبرد HFC ، R-134A ( تترا فلورو کربن ) و يا ايزو بوتان استفاده مي شود. ولي تعداد کمي از يخچال و فريزر خانگي هنوز از همان مبرد هاي قديمي مخرب لايه اوزن استفاده مي کنند.
ايستمن کداک (Eastman Kodak) اولين سيستم تهويه مطبوع را در سال 1891 در نيويورک براي ذخيره سازي فيلم عکاسي استفاده کرد. سيستم تهويه مطبوع در يک ماشين چاپ در سال 1902 و در يک تلفن در هامبورگ در سال 1904 استفاده شد. اين سيستم در کارخانجات تنباکو و کارخانجات نساجي در حدود سال 1900 استفاده شد. اولين سيستم تهويه مطبوع در يک خانه در فرانکفورت در سال 1894 نصب شد. يک کتابخانه خصوصي در سنت لوئيس آمريکا در سال 1895 نيز از تهويه مطبوع استفاده کرد.
توسعه گسترده تهويه مطبوع را به دانشمند و صنعتگر آمريکايي ويليس کرير (Willis Carrier) نسبت مي دهند. کرير کنترل رطوبت را در سال 1902 مورد مطالعه قرار داد و يک نيروگاه تهويه مطبوع مرکزي بوسيله تميز کردن هوا در سال 1904 طراحي کرد. در حال حاضر تهويه مطبوع به طور گسترده در مناطق مسکوني، ادارات، ساختمان هاي تجاري، فرودگاه، بيمارستان ها، اتومبيل، هواپيما و غيره استفاده مي شود. صنعت تهويه مطبوع تا حد زيادي مسئول رشد صنايع مدرن الکترونيکي، دارويي، شيميايي و غيره است. امروزه اکثرا از سيستم هاي تهويه مطبوع تبريد تراکمي و يا تبريد جذبي استفاده مي شود، که ظرفيت آنها از چند کيلو وات تا چند مگاوات متفاوت است.
شکل (1-2) اجزاي اصلي يک سيستم تبريد تراکمي را نشان مي دهد. همانطور که از شکل پيدا است سيستم پايه اي شامل اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شير انبساط مي باشد. اثر تبريد در منطقه سرد به صورت گرماگيري و تبخير مبرد، در اواپراتور استخراج مي شود. بخار مبرد از اواپراتور به کمپرسور رفته و فشار آن بالا مي رود. از اين رو زماني که فشار بالا مي رود، درجه حرارت مبرد بالا رفته و از طريق کندانسور دفع مي شود، و تقطير بخار به مايع صورت مي گيرد. براي تکميل اين چرخه، مايع فشار بالا با عبور از شير انبساط دچار کاهش فشار و افت دماي شديد مي شود. مبرد با فشار کم و دماي کم به اواپراتور رفته و با گرفتن گرما از منطقه سرد، تبخير مي شود. بايد توجه کرد که اين سيستم در يک چرخه بسته است و نياز به ورودي کار به صورت مکانيکي دارد که دوباره کمپرسور آن را تامين مي کند.
شکل (1- 2) شماتيک پايه اي و اوليه از سيستم تبريد تراکمي
سيستم تبريد همچنين مي تواند به عنوان يک پمپ گرما استفاده شود، که در خروجي آن گرما به وسيله ي کندانسور مي شود. روش ديگر، سيستم تبريد مي تواند براي خنک کنندگي در فصل تابستان و گرم کردن در فصل زمستان استفاده مي شود. اين سيستم ساخته شده است و در حال حاضر در دسترس مي باشد[4].
شکل (1-3) اجزاي اساسي سيستم تبريد جذبي را نشان مي دهد. در سال 1922، بالزار فون و کارل مونترز سيستم سه سيالي اختراع کردند که نياز به پمپ ندارد. گرماي بر مبناي پمپ حبابي براي به گردش در آوردن محلول هاي ضعيف و قوي مورد استفاده قرار ميگرفت، و هيدروژن به عنوان گاز غير قابل ميعان به منظور کاهش فشار جزئي آمونياک در اواپراتور استفاده شد.
سيستم هاي تبريد با گيره – مونترز هنوز به طور گسترده اي در برنامه هاي کاربردي خاص مانند اتاق هاي هتل استفاده مي شود. شکل (1-4) طرح کلي از سيستم تبريد جذب بخار مايع سه گانه را نشان مي دهد[5] .
شکل (1- 3) اجزاي ضروري سيستم تبريد جذبي

شکل (1- 4)اجزاي ضروري سيستم تبريد جذبي
تلاش هايي براي اجراي سيستم جذب بخار توسط انرژي خورشيدي با استفاده از صفحه تخت خورشيدي شده است. چندين سيستم هاي تبريد جذب انرژي خورشيدي کوچک در حدود سال 1950 در چندين کشور ساخته شده است. سيستم تبريد خورشيدي در تاشکند، اتحاد جماهير شوروي در سال 1953 نصب شد که مي توانست 250 کيلوگرم يخ در هر روز توليد کند. در اين سيستم از يک آينه سهموي به مساحت 10 متر مربع براي تمرکز تابش خورشيدي استفاده مي شود.
توجه جدي به سيستم هاي تبريد خورشيدي از سال 1965، با توجه به کمبود منابع انرژي سوخت هاي فسيلي زياد شده است. سيستم هاي مبتني بر ليتيم برميد و آب براي اهداف تهويه مطبوع توسعه يافته اند. اولين سيستم تهويه مطبوع خورشيدي در يک خانه خورشيدي آزمايشي در دانشگاه کوئينزلند، استراليا در سال 1966 نصب شد. بعد از آن، از سيستم انرژي خورشيدي در بسياري از نقاط جهان از جمله هند استفاده شد. در سال 1976، حدود 500 سيستم جذب انرژي خورشيدي در آمريکا وجود داشت. تقريبا تمام اين سيستم به ليتيم برميد و آب استوار بود که به درجه حرارت بسيار بالا نياز ندارند. اين سيستم به طور عمده براي تهويه فضا مورد استفاده قرار گرفت. اگر چه بهره وري از اين سيستم هاي بدليل محدوديت فضا و همچنين کم بودن ظرفيت پنل هاي خورشيدي ضعيف است، ولي آنها را مي توان در مناطق دور افتاده و روستايي که در آن فضاي زيادي وحود دارد و محدوديت وحود برق دارند استفاده کرد. به علاوه ، اين سيستم سازگار با محيط زيست است و همچنين انرژي خورشيدي پاک و تجديد پذير است.
از سال 1950 در سيستم خورشيدي جذب تبريد از آمونياک ، تيوسيانات سديم، کربن فعال، زئوليت به عنوان جاذب و از آمونياک، الکل و يا فلورو کربن به عنوان مبرد نيز مورد استفاده قرار گرفت. اين سيستم همچنين به کمپرسور نياز ندارند. بخار مبرد توسط جذب پتانسيل جاذب ذخيره شده دربستر جاذب هدايت مي شود. و آن به اواپراتور يا کندانسور، که متشکل از مبرد خالص است متصل مي شوند. در سيستم جذب متناوب، در طول شب مبرد تبخير شده و در زغال چوب و يا زئوليت اثر خنک کننده فعال جذب مي شود. در طول روز، بستر جاذب تابش خورشيدي را جذب کرده و مبرد در بستر مناسب ذخيره مي شود. اين بخار مبرد متراکم براي استفاده در شب در مخزن کندانسور ذخيره مي شود. بنابراين، اين سيستم شامل يک بستر جاذب و يک مبدل حرارتي است، که به عنوان يک کندانسور يا اواپراتور در طول شب عمل مي کند. از جفت آنها ميتوان براي به دست آوردن يک خنک کننده به طور مداوم استفاده شود.
اگر هوا در فشار بالا گسترش يابد دماي آن کاهش خواهد يافت. اين واقعيت در اوايل قرن18 شناخته شد. دالتون و گي جوساک آن را در سال 1807 مورد مطالعه قرار دادند. سعدي کارنو آن را به عنوان يک پديده شناخته شده در سال 1824 ذکر کرد. با اين حال، دکتر جان گوري يک پزشک در فلوريدا يک دستگاه توسعه يافته در سال 1844 براي توليد يخ براي تسکين بيماران مبتلا به تب خود ساخت. اين دستگاه براي هواي فشرده تا 2 اتمسفر استفاده مي شود. فشار و آب نمک براي توليد يخ در دماي7- درجه سانتيگراد مورد استفاده قرار گرفت. الکساندر کارنگي کرک در سال 1862 يک دستگاه خنک کننده چرخه هوا ساخت. در اين سيستم از موتور بخار براي اجراي کمپرسور آن استفاده مي شود. با استفاده از افزايش نسبت تراکم از 6 تا 8 ، آقاي کرک توانست درجه حرارت را به ميزان کمي کاهش دهد. پل گيفورد در سال 1875 به نوع کامل باز ماشين آلات دست يافت. و بيشتر توسط تي بي، پليسي، اي، هاسلم، هنري بل و جيمز کلمن بهبود يافته است. فرانک آلن (Frank Allen) در نيويورک يک ماشين توسعه يافته چرخه بسته با استفاده از فشار بالا به منظور کاهش ميزان حجم جريان ساخت. اين دستگاه “ماشين تراکم هوا” نامگذاري شد. امروزه چرخه تبريد هوا تنها در هواپيمايي که کمپرسور توربو مي تواند نرخ حجم جريان زيادي تحمل کنند استفاده مي شود. شکل (1-5) طرح کلي يک سيستم تبريد چرخه هوا نوع باز را نشان مي دهد. سيستم اوليه اي که در اينجا نشان داده شده است شامل يک کمپرسور، منبسط کننده و مبدل هاي حرارتي مي باشد. هواي اتاق سرد از فشرده سازي کمپرسور بوجود مي آيد. گرما و فشار بالاي هوا، گرما را به آب سرد در مبدل حرارتي رد مي کند. اما گرما از هواي فشار بالا به منبسط کننده گسترش مي يابد. هواي سرد پس از انبساط به اتاق براي تامين سرما ارسال مي شود. گسترش اين کار تا حدودي کار فشرده سازي را جبران مي کند. از اين رو منبسط کننده و کمپرسور در يک محور مشترک نصب شدهاند[6].
شکل (1- 5) شماتيک اوليه اي از نوع باز سيستم تبريد چرخه هوا
اگر آب را به يک اتاق که در فشار کم نگهداري مي شود، اسپري کنيم، بخشي از آب بخار مي شود. به دليل آنتالپي تبخير، آب باقي مانده در محفظه در دماي و فشار اشباع خنک خواهد شد. بديهي است که درجه حرارت پايين تر فشار کمتري مورد نياز است. انجماد آب در 0 درجه سانتيگراد است از اين رو درجه حرارت پايين تر از 4 درجه سانتيگراد را نمي توان با آب به دست آورد. در اين سيستم، براي کشيدن بخار تبخير شده، از بخار با سرعت بالا استفاده ميکنند. فشار بالاي بخار محرکه از طريق نازل همگرا و يا واگرا عبور مي کند، جايي که سرعت آن سرعت صوت يا مافوق صوت بوده و با فشار 0.009 کيلو پاسکال در ناحيه کم فشار است و دماي آن 4درجه سانتيگراد ميباشد. بخار با سرعت بالا از کندانسور عبور مي کند که کندانسور تحت فشار 5.6 تا 7.4 کيلو پاسکال و درجه حرارت 35 تا 45 درجه سانتيگراد است. بخار محرکه و بخار تبخير هر دو در حال فشرده سازي و بازيافت هستند. اين سيستم با عنوان سيستم تبريد جت بخار شناخته شده است. شکل زير يک طرح کلي از سيستم را نشان مي دهد. اين سيستم نياز دارد در خلاء مناسبي نگه داري شود. گاهي اوقات، تقويت کننده ي اجکتور براي اين منظور استفاده مي شود. اين سيستم ها با انرژي درجه پاييني که بخار فرآيند در کارخانه هاي شيميايي يا يک ديگ بخار دارد هدايت مي شود. شکل (1-6) شماتيک سيستم تبريد جت بخار را نشان ميدهد.
شکل (1- 6) شماتيک سيستم تبريد جت بخار
در سال 1838 ، پلتان طرحي براي فشرده سازي بخار با استفاده از جت بخار ارايه شد. در حدود سال 1900، توسط چارلز پارسونز انگليسي امکان کاهش فشار توسط اثر افزودني حباب از جت بخار مورد مطالعه قرار گرفت. با اين حال، اعتبار ساخت سيستم تبريد جت بخار به مهندس، موريس ليبلانس (Maurice Leblanc) بخاطر توسعه سيستم در سال 1907-1908 داده مي شود. در اين سيستم، براي توليد جت بخار با سرعت بالا ( حدود 1200 متر بر ثانيه) از يک پرتاب کننده استفاده مي شود. که بر اساس طراحي ليبلانس در اولين سيستم هاي تجاري توسط وستينگهاوس در سال 1909 در پاريس ساخته شد. اگر چه بهره وري از جت بخار سيستم تبريد کم بوده، اما آن هنوز هم به عنوان آب بي ضرر مورد توجه است و سيستم با استفاده از بخار خروجي از يک موتور بخار مي تواند اجرا شود. از سال 1910 به بعد، اين سيستم تبريد به طور عمده در کارخانه هاي لبني مورد استفاده قرار گرفت، در سال 1926 در کارخانه هاي شيميايي، کشتي هاي جنگي استفاده شد، فولان دستگاه ها را با معرفي چند مرحله اي تبخير و تراکم مکش بخار بهبود داد. بين سال هاي 1928-1930 ، توجه زيادي به اين نوع سيستم ها در ايالات متحده آمريکا شد. در آمريکا به طور عمده براي تهويه و سرمايش کارخانه ها، سالن هاي سينما، کشتي ها و حتي واگن قطارها مورد استفاده قرار گرفت. شرکت هاي متعددي مانند وستينگهاوس، اينگرسول رند و کرير توليد تجاري اين سيستم ها را از سال 1930 آغاز کردند. با اين حال، به تدريج اين سيستم ها توسط سيستم جذبي کارآمدتر با استفاده از ليتيم برميد و آب جايگزين شد. ولي برخي از کشورهاي شرقي اروپا مانند چکسلواکي و روسيه توليد اين سيستم ها را تا اواخر سال 1960 ادامه دادند.
1-1-2 سيستم هاي تبريد حرارتي
در سال 1821 فيزيکدان آلماني تي.جي. سيبک گزارش داد که هنگامي که دو فلز غير مشابه در دو دماي مختلف به هم متصل مي شوند، نيروي محرکه الکتريکي (EMF) نگهداري شده توسعه مي يابد، و در نتيجه جريان الکتريکي EMF متناسب با اختلاف دما توليد مي شود. در سال 1834، يک دانشمند فرانسوي، به نام جي پلتير اثر معکوس را مشاهده کرد، به عنوان مثال، سرمايش و گرمايش بوجود آمده از اتصال دو موادي غير مشابه وقتي جريان مستقيم از آنها عبور مي کند، ميزان انتقال حرارت با جريان متناسب است.

شکل (1- 7) سيستم تبريد حرارتي به وسيله مواد نيمه هادي
1-1-3 سيستم هاي لوله گردابي
در سال 1931، ژرژ رنگو (Georges Ranque) يک پديده جالب به نام “اثر رنگو ” يا ” اثر گردابي” را کشف کردند. تزريق مماس هوا در لوله استوانه اي وادارمان ميکندتصريح اين جمله که :”يک حرکت چرخشي با توليد همزمان فرار هواي داغ به هواي سرد و فرار هواي سرد به هواي داغ توسعه پيدا مي کند. رودلف هيلش (Rudolph Hilsch) ، فيزيکدان آلماني، نيز اين اثر را مورد مطالعه قرار داده است. اگر چه بهره وري از اين سيستم بسيار کم است، ولي به دليل سادگي قسمت هاي مکانيکي و خنک کنندگي فوري آن، بسيار جالب توجه است. و حتي براي قسمتهايي که در آن منبع هواي فشرده وجود دارد مناسب است. امروزه لولههاي گردابي به عنوان منبع توان براي فشرده سازي هوا مورد استفاده قرار مي گيرد، زيرا اجزاء متحرک ندارد، و از يک طرف هواي گرم و از طرف ديگر هواي سرد توليد ميکند. حجم و دماي هواي گرم اگزوز با دريچهاي قابل تنظيم است. تنظيم درجه حرارت از 46- درجه سانتيگراد تا 127 درجه سانتيگراد امکان پذير است. هواي فشرده از لوله هاي پيچ خورده عبور کرده و پس از عبور از نازل از سوراخ داخلي آن مي گذرد. اين نازل هوا را به صورت حرکت گردابي تنظيم ميکند. اين جريان با چرخش هوا و عبور کردن از لوله هاي آب گرم در يک پوسته، شبيه به يک گردباد است. شيري در انتهاي لوله تعبيه شده که اجازه مي دهد تا قسمتي از هواي گرم فرار کنند. و قسمي که فرار نميکند، از لوله عبور کرده وارد گرداب دوم در داخل منطقه کم فشار ميشود. گرما و دود از طريق انتهاي ديگر تخليه ميشود. در حال حاضر از اين سيستم براي خنک کردن قطعات ماشين، خنک کننده هاي الکترونيکي و همچنين در لباس کارگران معدن و آتش نشانها استفاده مي شود[7].
با پيشرفت جوامع بشري و عوض شدن ساختار معماري و تغيير سبک زندگي انسان ها از سنتي به مدرن نيازهاي جديدي نيز پديد آمدند. بشر جديد براي در امان ماندن از شرايط جوي و طبيعت دست به اختراع وسايل و ابزار آلات متنوعي نموده است. يکي از وسايل ابداعي بشر براي در امان ماندن از تغييرات دمايي و جوي کولر است که اين وسيله نيز از زمان پديد آمدن تا به امروز تغييرات عمده اي نموده است. کولر علاوه بر تغيير ساختاري در انواع مختلفي نيز وجود دارد که از مهمترين و مشهورترين آن مي توان به کولر آبي و کولرگازي اشاره نمود .بايد توجه داشت که هريک از انواع کولرگازي و کولر آبي براي شرايط جو ي و اقليمي مخصوصي مناسب هستند مثلا کولرگازي براي محيط هاي شرجي مناسب تر از کولر هاي آبي مي باشند. در واقع هدف اصلي در همه انواع کولرها سرد نگه داشتن و يا به عبارتي خنک نگه داشتن محيط زندگي است. کولر آبي به شکلي که امروزه استفاده مي شود را يک آمريکايي در سال 1900 ساخت[8].

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

کولر گازي را وليس کرير در سال ???? ميلادي اختراع کرد. بعد از آقاي کرير که پايه گذار کولر گازي ها بودند کار هاي متنوع زيادي در رابطه با بهتر کردن آنها انجام گرفت اما همه ي آنها از اصول اوليه سيستم تبريد تراکمي استفاده مي کردند و تا کنون نيز اين سيستم ها با همان روند و تغييرات ساختاري به کارشان ادامه مي دهند[9].
1-1-4 اصول کار سيستم هاي تراکمي
در کولر گازي مانند يخچال از تبديل گاز به مايع با افزايش فشار و سپس از سرماي ايجاد شده به هنگام تبديل گاز مايع به حالت گاز (بصورت فوران) براي رسيدن به هدف مورد نظر که همان خنک نمودن فضاي داخل ساختمان است استفاده مي شود.بر اثر کار کمپرسور، گاز تحت فشار قرار گرفته (قدري گرم شده)و وارد لوله رفت مي شود .براي کاستن از دماي گاز تحت فشار قرار گرفته ، آن را وارد کندانسور نموده و هوايي که توسط پروانه کندانسور به آن مي وزد،گرماي لوله ها که در واقع از گرماي گاز جاري در آن ها ايجاد شده را به خارج از محيط هدايت مي کند. در اين مرحله گاز تا حدودي خنک مي شود. پس از کندانسور، گاز از دراير عبور مي کند تا رطوبت ويا رسوباتي را که احتمالا” از جداره هاي داخلي لوله هاي کندانسور جدا شده از آن سلب شود. گاز خشک و تميز پس از دراير وارد لوله مويي مي شود. از آن جا که سطح مقطع لوله مويي بسيار کمتر از سطح مقطع کندانسور و يا ورودي دراير است، گاز تحت فشار زياد به حالت مايع تبديل مي شود، کمپرس کمپرسور، گاز مايع را از لوله مويي عبور داده و وارد اوپراتيور مي کند. تفاوت سطح مقطع دو محيط (سطح مقطع لوله هاي اواپريتور بسيار بيشتر از لوله مويي است)به گاز جاري اجازه فوران داده و گاز در حال فوران توليد سرما مي کند. سرما، سطح اواپراتور را در اختيار گرفته و هوايي که توسط پروانه از اواپراتور به آن برخورد مي کند، اين سرما را وارد محيط مي سازد. فريون 22 پس از اواپراتور به لوله بر گشت کمپرسور باز مي گردد تا مجددا”مسير قبلي را طي نمايد. به اين ترتيب و به تدريج سرماي ايجاد شده در اواپريتور، دماي محيط را تحت تاثير قرار داده و محيط را معتدل و خنک مي سازد]11[.
وظايفي که کولر گازي بر عهده دارد به شرح زير است:
الف)کنترل دما : هدف بالا بردن، پايين آوردن و به عبارت ديگر کنترل دما در درجه حرارت مورد نياز فضا مي باشد.
ب)کنترل ميزان و سرعت وزش هوا : با توجه به شرايط موجود ميزان هواي مورد نياز جهت تهويه، اگزوست، هواي تازه و سرعت وزش آن تعيين مي گردد.
ج)کنترل رطوبت: با توجه به رطوبت مورد نياز عمل رطوبت زني يا رطوبت گيري انجام ميشود.
د)گرفتن گرد و غبار و به عبارتي تصويه هوا: اين عمل باعث محافظت کويل و اواپراتور از گرفتگي توسط ذرات موجود در هوا از ذرات آلاينده پاک مي گردد.


پاسخ دهید