الدليل الشامل للطاقة الشمسية لمكيف الهواء في المركبات الترفيهية

تشغيل مكيف الهواء أثناء التخييم الحر غالبًا ما يكون تحديًا سهل التقليل من شأنه. بدون الوصول إلى طاقة المخيم، ومع شدة الشمس، يسخن داخل العربة بسرعة، مما يجعل التبريد من أكثر الاحتياجات إلحاحًا وصعوبة في التلبية.

يمكن للمولدات أن توفر راحة، لكن الضوضاء والاهتزاز والاستهلاك المستمر غالبًا ما تتعارض مع الهدوء والاستقلالية التي يعد بها التخييم الحر.

تظل وحدات السقف الأكثر شيوعًا بقدرة 13.5 ألف وحدة حرارية بريطانية منتشرة على نطاق واسع، وغالبًا ما تحتوي المنازل المتنقلة الأكبر على نظامي تكييف، وهناك تركيبات عالية السعة، كما أن وحدات 12 فولت تيار مستمر الناشئة مصممة خصيصًا لتوافق الطاقة الشمسية والبطاريات. بينما توسع هذه الخيارات الإمكانيات، يظل الحفاظ على تبريد موثوق وهادئ بدون طاقة خارجية تحديًا معقدًا.

يرشدك هذا الدليل خلال حسابات الطاقة الواقعية، وتحديد حجم البطارية والطاقة الشمسية، واختيار العاكس، مما يساعد في تحديد ما إذا كان تكييف الهواء بالطاقة الشمسية ممكنًا لعربتك وأسلوب سفرك.

فهم أنواع مكيفات الهواء في عربات السفر

عندما يتعلق الأمر بتكييف الهواء في عربات السفر، هناك خيارات متعددة لأنظمة الكهرباء، وقد يتطلب كل نوع من وحدات التكييف تكوين نظام طاقة شمسية مختلف.

مكيفات هواء التيار المستمر

مكيفات الهواء التي تعمل بالتيار المستمر هي أحدث تطور في تكنولوجيا تبريد عربات السفر. تُستخدم وحدات صغيرة 1,500 وحدة حرارية بريطانية 12 فولت تيار مستمر بشكل شائع في عربات السفر الصغيرة والتطبيقات البحرية، وعادةً ما تسحب 25 إلى 35 أمبير عند 12 فولت (300 إلى 420 واط).

المنازل المتنقلة الأكبر من الفئة A، وعربات السفر الفاخرة، والمركبات الهجينة غالبًا ما تستخدم أنظمة تيار مستمر 24 فولت أو 48 فولت لكفاءة أعلى. تعمل هذه الوحدات التيار المستمر مباشرة من بنك بطاريات العربة، مما يلغي الحاجة إلى عاكس ويقلل من خسائر الطاقة بنسبة 15 إلى 20 بالمئة. مكيفات الهواء التي تعمل بالتيار المستمر مناسبة بشكل خاص للتركيبات التي تعمل بالطاقة الشمسية، حيث يمكن استخدام الطاقة المولدة مباشرة للتبريد.

مكيفات هواء 120 فولت تيار متردد

وحدات السقف بجهد 120 فولت تيار متردد هي النوع الأكثر شيوعًا من مكيفات الهواء في عربات السفر في أمريكا الشمالية. عادةً ما تستخدم عربات السفر الصغيرة إلى المتوسطة وحدات 13.5 ألف وحدة حرارية بريطانية. عند التشغيل على البطاريات أو الطاقة الشمسية، تتطلب هذه الوحدات عاكس بجهد 120 فولت، يجب أن يكون حجمه قادرًا على التعامل مع كل من القدرة التشغيلية المستمرة (عادةً 1,200–1,800 واط) وارتفاعات بدء التشغيل (حتى 2,500 واط).

وحدات 120 فولت تيار متردد كافية لمعظم عربات السفر الصغيرة والمتوسطة، لكن المنازل المتنقلة الأكبر التي تحتوي على عدة مكيفات هواء عالية السعة قد تتجاوز الحدود الآمنة لعكس واحد بجهد 120 فولت.

مكيفات هواء 240 فولت تيار متردد

بعض المنازل المتنقلة الكبيرة أو المخصصة تستخدم مكيفات هواء تيار متردد 240 فولت لتوفير سعة تبريد أعلى وكفاءة محسنة مقارنة بأنظمة 120 فولت. تتطلب هذه الوحدات إما توصيلًا حقيقيًا بتيار متردد 240 فولت أو عاكس ذو طورين عند التشغيل من البطاريات والطاقة الشمسية.

ما إذا كان هناك حاجة إلى عاكس ذو طورين يعتمد على تخطيط الكهرباء في المركبة الترفيهية. إذا كانت المركبة تحتوي على أجهزة 120 فولت (110 فولت) يجب أن تعمل في نفس الوقت مع التيار المتردد 240 فولت، فعادةً ما يكون العاكس ذو الطورين مطلوبًا.

من المهم مراعاة تصميم لوحة القواطع. إذا لم يتم توزيع الخطين 120 فولت (L1 و L2) بشكل مستقل إلى مآخذ 120 فولت، فقد لا يدعم العاكس أحادي الطور الأحمال 240 فولت و120 فولت في نفس الوقت.

توزيع صحيح لـ L1/L2 مع عاكس ذو طورين يضمن تشغيلًا موثوقًا لوحدات التيار المتردد عالية الطاقة والأجهزة القياسية 120 فولت، مما يجعل التبريد واستخدام الكهرباء بالطاقة الشمسية أكثر كفاءة واستقرارًا.

كم من الطاقة يستهلك مكيف الهواء للمركبة الترفيهية؟

قبل تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية، الأرقام الدقيقة مهمة. التخمين يؤدي إلى بطاريات صغيرة الحجم، وانقطاعات في العاكسات، وأداء مخيب للآمال. لتصميم نظام موثوق، من الضروري فهم كمية الكهرباء التي يستهلكها مكيف الهواء للمركبة الترفيهية فعليًا بكل من الواط والأمبير، وكيف تختلف أنظمة التيار المستمر والمتردد، ولماذا يجب التعامل مع طاقة التشغيل وارتفاع بدء التشغيل بشكل منفصل.

الواط اللازمة لتشغيل مكيف هواء للمركبة الترفيهية

نظرًا لأن مكيفات الهواء للمركبات الترفيهية تُقاس بوحدة وحدة حرارية بريطانية في الساعة (BTU/hr) بدلاً من الواط، فمن الضروري تحويل سعة التبريد إلى الطلب الكهربائي قبل إجراء أي حسابات شمسية. تعتمد العلاقة بين الاثنين على الكفاءة، التي يُعبر عنها عادةً بـ معامل كفاءة الطاقة (EER).

بالنسبة لمعظم مكيفات الهواء السقفية للمركبات الترفيهية، يتراوح معامل كفاءة الطاقة الواقعي من 8 إلى 10، مع أداء الوحدات الحديثة القياسية عادةً أقرب إلى 9–10 في الظروف العادية. يمكن للوحدات القديمة، ودرجات الحرارة المحيطة العالية، والملفات المتسخة، أو الرطوبة العالية أن تقلل الكفاءة الفعالة نحو الطرف الأدنى من هذا النطاق.

للحصول على حجم نظام شمسي محافظ وموثوق، من الأفضل افتراض معامل كفاءة طاقة (EER) من 9 إلى 10.

صيغة تقدير عملية هي:

على سبيل المثال، يستهلك مكيف هواء سقفي للمركبة الترفيهية بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية عادةً 1,350–1,600 واط أثناء التشغيل المستمر. أما الوحدة الأكبر قليلاً بقوة 15,000 وحدة حرارية بريطانية فتسحب عادةً 1,500–1,800 واط أثناء التشغيل.

بالإضافة إلى ذلك، يرجى العلم أن مكيفات الهواء للمركبات الترفيهية لها طلبات كهربائية مميزة:

• طاقة التشغيل (الحمل المستمر): الطاقة المطلوبة بمجرد أن يعمل الجهاز بشكل طبيعي
• ارتفاع بدء التشغيل (تيار التدفق أو أمبيرات القفل الدوار): الارتفاع القصير ولكن المكثف في الطاقة المطلوبة لتشغيل الضاغط

بالنسبة لمعظم مكيفات الهواء في المركبات الترفيهية، يكون تيار بدء التشغيل 3 إلى 4 أضعاف أعلى من طاقة التشغيل وعادة ما يستمر من 1 إلى 3 ثوانٍ. على الرغم من قصر مدته، فإن هذا التيار مهم جدًا. إذا لم يستطع العاكس توفيره، سيفشل مكيف الهواء في البدء، حتى لو كان العاكس كبيرًا بما يكفي لتحمل التشغيل المستمر.

الأمبيرات التي يسحبها مكيف الهواء في المركبة الترفيهية

بينما تقيس الواطات إجمالي استهلاك الطاقة، تقيس الأمبيرات تدفق التيار وتحدد ما إذا كان نظامك الكهربائي يمكنه تحمل الحمل. العلاقة بين الواط والفولت والأمبير بسيطة: الأمبير = الواط ÷ الفولت

هذا يعني أن نفس مكيف الهواء يمكن أن يسحب تيارات أمبير مختلفة تمامًا اعتمادًا على ما إذا كان يعمل على 12 فولت تيار مستمر، 120 فولت تيار متردد، أو 240 فولت تيار متردد.

لذا، عند 120 فولت تيار متردد، يسحب جهاز بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية حوالي 12.5 أمبير، بينما جهاز بقوة 15,000 وحدة حرارية بريطانية عند 1,650 واط يسحب حوالي 13.8 أمبير.

فهم كل من الواط والأمبير ضروري لتصميم نظام شمسي يمكنه تشغيل مكيف الهواء في مركبتك الترفيهية بشكل موثوق. في القسم التالي، سنستخدم هذه الأرقام الخاصة بالطاقة والتيار لحساب بالضبط كمية الطاقة الشمسية وسعة البطارية التي تحتاجها.

تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية لمكيف الهواء في مركبتك الترفيهية

الآن بعد أن فهمت متطلبات طاقة مكيف الهواء بالواط والأمبير، حان الوقت لتصميم نظام طاقة شمسية يمكنه تلبية هذه المتطلبات بشكل موثوق.

يتكون نظام الطاقة الشمسية المناسب لتكييف الهواء في المركبة الترفيهية من أربعة مكونات مترابطة: استهلاك الطاقة اليومي، سعة تخزين البطارية، إنتاج مجموعة الألواح الشمسية، وسعة العاكس. يجب أن يكون كل مكون بحجم مناسب لكي تعمل المكونات الأخرى كنظام متكامل. إذا كان أحد المكونات غير كافٍ، يتأثر أداء النظام بأكمله.

الخطوة 1: حساب استهلاك الطاقة اليومي

أساس تصميم أي نظام طاقة شمسية هو معرفة كمية الطاقة التي يستهلكها مركبتك الترفيهية فعليًا يوميًا. بالنسبة لتكييف الهواء، يمكن حساب ذلك بضرب استهلاك المكيف من الواط أثناء التشغيل في عدد ساعات تشغيله يوميًا.

تحتاج أيضًا إلى حساب الأيام التي لا تستطيع فيها الألواح الشمسية إعادة شحن بطارياتك بالكامل — الأيام الغائمة، مواقع التخييم المظللة، أو الأيام الشتوية القصيرة. يُطلق على هذا اسم "أيام الاستقلالية"، وتهدف معظم أنظمة الطاقة الشمسية للمركبات الترفيهية إلى 1-2 يوم. هذا يعني أن بنك البطاريات الخاص بك يمكنه تشغيل مكيف الهواء لمدة 1-2 يوم بدون مدخلات شمسية قبل الحاجة لإعادة الشحن.

على سبيل المثال، في سيناريو التخييم الحر في يوم حار، قد يعمل مكيف هواء بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية ويستهلك 1,500 واط لمدة 4.8 ساعات من التشغيل الفعلي يوميًا، مما يؤدي إلى حاجة يومية للطاقة تبلغ 7,200 واط ساعة. مع يومين من الاستقلالية لتجاوز الطقس الغائم المتتالي، تصبح حاجتك الإجمالية لتخزين الطاقة: 7,200 واط ساعة/يوم × 2 يوم = 14,400 واط ساعة

الخطوة 2: تحديد حجم بنك البطاريات

يتم ذلك بأخذ إجمالي متطلبات الطاقة اليومية (بما في ذلك أي هامش أمان)، ثم القسمة على جهد البطارية والجزء القابل للاستخدام من سعة البطارية (عمق التفريغ)، مما يحول واط-ساعة إلى أمبير-ساعة:

من هذا، يمكنك حساب عدد البطاريات المطلوبة بقسمة السعة الإجمالية بالأمبير-ساعة على سعة البطارية الفردية، مع التأكد من أن البطاريات يمكنها مجتمعة توفير اندفاع بدء تشغيل المكيف:

مثال على مكيف هواء RV بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية مع بطارية LiFePO₄ بسعة 200 أمبير-ساعة وعمق تفريغ 80%:

جهد النظام	السعة الإجمالية المطلوبة	البطاريات المطلوبة
12 فولت	23,400 واط-ساعة ÷ 12 فولت = 1,950 أمبير-ساعة	10 × 200 Ah
24 فولت	23,400 واط-ساعة ÷ 24 فولت = 975 أمبير-ساعة	5 × 200 Ah
48 فولت	23,400 واط-ساعة ÷ 48 فولت = 488 أمبير-ساعة	3 × 200 Ah

الخطوة 3: تحديد حجم مجموعة الألواح الشمسية

لتحديد حجم مجموعة الألواح الشمسية، تحتاج إلى مراعاة ثلاثة عوامل رئيسية: إجمالي استهلاكك اليومي للطاقة، عدد ساعات الذروة الشمسية الفعالة في موقعك، و< strong>كفاءة النظام الإجمالية.

مع تحديد هذه العوامل، يمكن حساب طاقة مجموعة الألواح الشمسية المطلوبة كما يلي:

على سبيل المثال، مكيف هواء بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية مع استهلاك يومي إجمالي قدره 9,360 واط-ساعة يحتاج إلى مجموعة ألواح شمسية بحوالي 2,340 واط، محسوبة بقسمة الطاقة اليومية على حاصل ضرب ساعات الذروة الشمسية (5 ساعات) وكفاءة النظام (0.8). يعتمد عدد الألواح المطلوبة على قدرة كل لوح: حوالي 12 لوحًا بقدرة 200 واط لكل منها، 8 ألواح بقدرة 300 واط، أو 6 ألواح بقدرة 400 واط.

الخطوة 4: تحديد حجم العاكس

يقوم العاكس بتحويل طاقة البطارية المستمرة (DC) إلى طاقة مترددة (AC) قابلة للاستخدام لمكيف الهواء في سيارتك الترفيهية وغيرها من الأجهزة التي تعمل بالتيار المتردد. يضمن الحجم المناسب تشغيلًا موثوقًا دون تحميل زائد أو انقطاع النظام.

مكيفات الهواء التي تعمل بالتيار المتردد:

لوحدات التي تعمل بتيار متردد 120 فولت أو 240 فولت، يجب أن يتحمل العاكس كل من الطاقة التشغيلية المستمرة واندفاع بدء التشغيل.

كقاعدة عامة، أضف هامش أمان 30% إلى إجمالي الحمل المستمر ليشمل خسائر كفاءة المحول، وتقلبات الجهد، ودرجات الحرارة المحيطة العالية، والأجهزة المتزامنة الصغيرة.

لوحدة مكيف هواء بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية تعمل عند 1,500 واط، اضرب في هامش 30% لتحصل على حوالي 1,950 واط، لذا يُنصح باستخدام محول موجة جيبية نقية بقدرة 2,000–3,000 واط.

تدفق بدء التشغيل عادة 3–4 أضعاف قدرة التشغيل لمدة 1–3 ثوانٍ، لذا يجب أن يتجاوز تصنيف تدفق المحول هذا للسماح للمكيف بالبدء بشكل موثوق؛ لوحدات التيار المتردد 240 فولت، تأكد من وجود محول مناسب للطور المنقسم وتوزيع L1/L2 إذا كان يجب تشغيل أحمال 120 فولت في نفس الوقت.

مكيفات التيار المستمر:

إذا كانت سيارتك الترفيهية تستخدم مكيف هواء تيار مستمر، لا حاجة إلى محول للتبريد. تقوم الألواح الشمسية بشحن البطارية عبر وحدة تحكم MPPT، ويسحب مكيف التيار المستمر الطاقة مباشرة من البطارية عند الجهد المقنن (12 فولت، 24 فولت، أو 48 فولت). يجب أن تدعم البطارية التيار المستمر المستمر والذروة للوحدة، ويجب تحديد حجم الكابلات لتقليل هبوط الجهد. تعوض الإنتاج الشمسي معظم الحمل خلال النهار، بينما تغطي البطارية التقلبات أو فترات الإضاءة المنخفضة. ينطبق تحديد حجم المحول في هذه الحالة فقط على الأحمال الأخرى التي تعمل بالتيار المتردد في السيارة الترفيهية.

الخاتمة

تشغيل مكيف هواء للسيارة الترفيهية بالطاقة الشمسية تحدي لكنه ممكن مع التخطيط الدقيق. يعتمد التبريد الناجح بالطاقة الشمسية على فهم متطلبات مكيف الهواء الكهربائية، وتحديد حجم بنك البطاريات بشكل صحيح، وتصميم مجموعة ألواح شمسية قوية بما فيه الكفاية، واختيار المحول المناسب (إذا كنت تستخدم وحدات التيار المتردد). مكيفات التيار المستمر تبسط النظام من خلال إزالة الحاجة إلى المحول وتقليل خسائر الطاقة، بينما تتطلب وحدات التيار المتردد 120 فولت أو 240 فولت اهتمامًا دقيقًا بالحمل المستمر وتدفق بدء التشغيل. يضمن النظر في ساعات ذروة الشمس، وأيام الاستقلالية، وجهد النظام أداءً موثوقًا حتى في ظروف التخييم البعيد خارج الشبكة.

من خلال مطابقة نوع مكيف الهواء، وسعة البطارية، وإنتاج الألواح الشمسية، والمحولات (إذا لزم الأمر) بعناية، يمكن لعشاق التخييم البعيد الحفاظ على تبريد موثوق وهادئ دون الاعتماد على الطاقة الخارجية، مما يجعل مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية حلاً قابلاً للتطبيق للسيارات الترفيهية الصغيرة إلى المتوسطة.

لتلخيص، مكيف الهواء للسيارات الترفيهية بقوة 13,500 وحدة حرارية بريطانية يستهلك حوالي 1,500 واط. الاستخدام اليومي للطاقة حوالي 7,200 واط ساعة، مما يتطلب بنك بطاريات بحوالي 14,400 واط ساعة ليومين من الاستقلالية مع هامش 30%. لدعم هذا الحمل، يجب أن تنتج مجموعة الألواح الشمسية حوالي 2,340 واط تحت 5 ساعات من ذروة الشمس. لوحدات التيار المتردد 120 فولت، يُنصح باستخدام محول موجة جيبية نقية بقدرة 2,000–3,000 واط مع سعة تدفق كافية، بينما تسحب مكيفات التيار المستمر الطاقة مباشرة من البطارية دون الحاجة إلى محول.