ألواح شمسية لتشغيل المكيّف: كم واط وأي عاكس؟

المكيّف أصعب حمل منزلي على النظام الشمسي، لكنه ليس مستحيلًا. مكيّف 12,000 وحدة حرارية يعمل نحو 8 ساعات يوميًا يحتاج قرابة 7 كيلوواط ساعة، تغطّيها مصفوفة بين 2 و2.5 كيلوواط — نحو أربعة ألواح بقدرة 550 واط — عند 4.5 ساعة ذروة. لكن المكوّن الحاسم هو العاكس لا الألواح، إذ عليه تحمّل تيار إقلاع الضاغط؛ وطراز DC inverter يخفّض هذا المتطلب وحجم النظام كله.

لماذا المكيّف أصعب الأحمال

الضاغط التقليدي وتيار الإقلاع

يدير المكيّف التقليدي ضاغطه بمحرّك حثّي يسحب عند الإقلاع أضعاف تياره التشغيلي لجزء من الثانية، وهو عادةً نحو ثلاثة إلى خمسة أضعاف التيار الاسمي بحسب الضاغط ومكثّف البدء. والعاكس المختار على أساس القدرة المتوسطة وحدها يدخل في حماية الحمل الزائد في تلك اللحظة. ولأن الضاغط التقليدي يعمل بالتشغيل والإيقاف عند بلوغ الحرارة المضبوطة، يتكرر هذا الاندفاع عشرات المرات يوميًا لا مرة واحدة.

ما الذي يغيّره مكيّف DC inverter

هنا يُقوَّم التيار الداخل ثم يُغذّى الضاغط بتردد متغيّر: يعدّل الضاغط سرعته بدل التشغيل والإيقاف، والإقلاع ناعم بلا اندفاع تيار، والاستهلاك عند الحمل الجزئي أقل. وهذا يعني عاكسًا أصغر وبنك بطاريات أصغر وكابلات أنحف؛ فإن لم يكن المكيّف قد اشتُري بعد، فاختيار طراز DC inverter يؤثر في التكلفة أكثر من ماركة اللوح.

من الوحدة الحرارية إلى الواط ثم إلى الكيلوواط ساعة

الوحدة الحرارية قياس لقدرة التبريد لا للاستهلاك الكهربائي، وهذا أشيع سوء فهم هنا. وتقريبًا تساوي القدرة الكهربائية الداخلة سعة الوحدات الحرارية ÷ 10: نحو 1200 واط لمكيّف 12,000 ونحو 2400 واط لمكيّف 24,000، والمرجع النهائي ورقة البيانات. ولا تعمل الأجهزة بكامل قدرتها دائمًا، فمتوسط السحب نحو 70 إلى 80 بالمئة من القدرة الاسمية.

1. القدرة المتوسطة (واط) ≈ (الوحدات الحرارية ÷ 10) × 0.75
2. الطاقة اليومية (kWh) = القدرة المتوسطة × ساعات التشغيل ÷ 1000

تحجيم المصفوفة

عند 4.5 ساعة ذروة ومعامل أداء 0.75 ينتج كل كيلوواط نحو 3.4 كيلوواط ساعة يوميًا، وعند 5.5 ساعة نحو 4.1. وقدرة المصفوفة هي الطاقة اليومية مقسومة على هذا الرقم، وعدد الألواح هو قدرة المصفوفة مقسومة على قدرة اللوح. والطريقة نفسها للمنزل كاملًا في حساب عدد الألواح اللازمة لمنزل، وتُقارن القدرات في صفحة الألواح الشمسية. ونقطة في صالح هذا الحمل: ذروة التبريد تتزامن مع ذروة الإشعاع، فيمر جزء كبير من الطاقة من المصفوفة إلى الضاغط مباشرة دون البطارية.

تحجيم العاكس على تيار الإقلاع لا على المتوسط

للعاكس رقمان: القدرة المستمرة وقدرة الاندفاع التي تُحتمل لثوانٍ، وكلاهما مهم.

• مكيّف DC inverter: قدرة مستمرة لا تقل عن نحو 1.5 إلى 2 ضعف القدرة الاسمية للمكيّف.
• مكيّف تقليدي: لا تقل عن نحو 2.5 إلى 3 أضعاف، من عاكس تبلغ قدرة اندفاعه قرابة ضعف قدرته المستمرة.
• بقية أحمال المنزل تعمل في الوقت نفسه وتُضاف إلى القدرة المستمرة.
• موجة جيبية نقية شرط أساسي؛ فالموجة شبه الجيبية تسخّن محرّك الضاغط.

في النظام المستقل تقع المهمة على العاكسات المستقلة، وحيث توجد شبكة وتخزين معًا تستطيع العاكسات الهجينة سحب نقص الذروة من الشبكة.

جدول تقديري بحسب سعة التبريد

تقديرات عند متوسط سحب = الوحدات الحرارية ÷ 10 × 0.75، و8 ساعات تشغيل، و4.5 ساعة ذروة، ومعامل أداء 0.75. وعمود العاكس يغطي المكيّف وحده.

السعة	متوسط السحب	الطاقة اليومية	المصفوفة	ألواح 550 واط	العاكس المستمر (inverter / تقليدي)
12,000 BTU	~900 واط	~7.2 kWh	~2.2 kW	4	2 / 3 kW
18,000 BTU	~1350 واط	~10.8 kWh	~3.2 kW	6	3 / 5 kW
24,000 BTU	~1800 واط	~14.4 kWh	~4.3 kW	8	4 / 6 kW
30,000 BTU	~2200 واط	~17.6 kWh	~5.2 kW	10	5 / 8 kW

تحجيم البطارية للتشغيل المسائي

تبدأ المشكلة بعد الغروب. السعة المطلوبة = القدرة المتوسطة × ساعات المساء ÷ عمق التفريغ المسموح. فمكيّف 18,000 بقدرة 1350 واط لخمس ساعات مساءً يستهلك نحو 6.8 كيلوواط ساعة: مع بطاريات LiFePO4 القابلة للاستخدام حتى نحو 80 إلى 90 بالمئة من السعة الاسمية يصبح البنك نحو 8 كيلوواط ساعة أي قرابة 165 أمبير ساعة عند 48 فولت، ومع بطاريات الرصاص عند نحو 50 بالمئة نحو 13.5 كيلوواط ساعة أي 280 أمبير ساعة. ويجب أن يغطّي تيار التفريغ المستمر إقلاع الضاغط أيضًا.

لماذا يتفوّق النظام المربوط بالشبكة أو الهجين

تشغيل حمل تبريد كبير باستقلال تام يتطلب أكبر بنك بطاريات وأغلى تكوين ممكن. وحيث توجد شبكة، تنتج المصفوفة المربوطة بها تحديدًا وقت ذروة التبريد ولا تحتاج تخزينًا، بينما يحجّم النظام الهجين التخزين لساعات المساء وحدها. ابدأ من حاسبة تقدير النظام الشمسي.

الأسئلة الشائعة

هل تستطيع الألواح الشمسية تشغيل المكيّف؟

نعم، شرط اختيار العاكس على أساس تيار إقلاع الضاغط لا على القدرة المتوسطة وحدها. الألواح توفّر الطاقة اليومية، والعاكس هو من يتحمّل لحظة الإقلاع. ومكيّفات DC inverter تجعل الأمر أسهل بكثير.

كم لوحًا يحتاج مكيّف 18,000 وحدة حرارية؟

بمتوسط سحب نحو 1350 واط و8 ساعات تشغيل يبلغ الاستهلاك قرابة 10.8 كيلوواط ساعة يوميًا. وعند 4.5 ساعة ذروة ومعامل أداء 0.75 يعني ذلك مصفوفة نحو 3.2 كيلوواط، أي ستة ألواح بقدرة 550 واط تقريبًا.

هل يمكن تشغيل المكيّف بالطاقة الشمسية بلا بطاريات؟

في النظام المربوط بالشبكة نعم، لأن الشبكة تعمل كسند ويشتغل المكيّف غالبًا على إنتاج المصفوفة وقت الذروة. أما في النظام المستقل بلا تخزين فغير عملي، لأن مرور الغيوم يُسقط الجهد فيفصل الضاغط ويعاود التشغيل بما يضرّه.

أي عاكس يناسب المكيّف؟

عاكس بموجة جيبية نقية بقدرة مستمرة تكفي مجموع الأحمال وبقدرة اندفاع تغطي إقلاع الضاغط. المكيّفات التقليدية تحتاج عادةً نحو 2.5 إلى 3 أضعاف قدرتها الاسمية، بينما تحتاج مكيّفات DC inverter نحو 1.5 إلى 2 ضعف.