آبگرمکن خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی (Solar water heating) دستگاهی است که با استفاده از نور خورشید انرژی لازم جهت گرم کرن آب خانگی را فراهم می کند. در آبگرمکن های خورشیدی دو نوع سیستم گرمایشی بر اساس نوع سیال یا هوا وجود دارد. انرژی گرمایشی در کلکتورهای سیستم ذخیره می شود.(کلکتور وسیله ای است که سیال درون آن توسط خورشید گرم می شود). در سیستم هایی که با سیال کار می کنند یک سیال ضد یخ درون کلکتورها جریان دارد و در سیستم های هوایی، هوا درون کلکتورها  گرم شده و گرما را انتقال می دهند.

هر دو نوع سیستم حرارت و اشعه نور خورشید را جذب می کنند سپس آن را به منبع ذخیره داخلی  انتقال می دهند. اگر سیستم نتواند حرارت لازم را فراهم کند، یک بخش کمکی گرمای لازم را تامین می نماید. آبگرمکن هایی که با سیال کار می کنند شامل منبع ذخیره ای می باشند و در سیستم های گرمایشی تابشی و بویلرهای آب داغ حتی پمپ ها و کولرها کاربرد دارند. هر دو نوع سیستم می توانند هوای اجباری فراهم کنند.

مقدمه آبگرمکن خورشیدی

امروزه با پیشرفت علم و گسترش انرژی های جدید، نگرانی انسان در نگه داری از طبیعت پیرامون خود دوچندان شده. استفاده از منابع تجدید ناپذیر و سوخت های آلود کننده محیط زیست از مشکلات جدی بشر امروز است. برای حل مشکل باید به دنبال انرژی های جدید و جایگزین باشیم، از آن جمله استفاده از انرژی ارزان و در دسترس خورشید است. انرژی خورشید به راحتی قابل ذخیره است. خورشید در ثانیه چیزی حدود 650،000،000 تن هیدروژن را به هلیم تبدیل می کند. در این فرایند گرما و انرژی الکترومغناطیسی فراوانی ایجاد می شود. تابش الکترومغناطیسی (از جمله نور مرئی، نور مادون قرمز و اشعه ماورابنفش) در فضا و در تمام جهات پراکنده می شود که فقط بخش بسیار کوچکی از این انرژی به زمین می رسد. تابشی که به زمین می رسد به طور غیر مستقیم منبعی است برای تمام انرژی هایی که امروزه از آن بهره می جوییم. برای استفاده از انرژی خورشیدی دو جز اصلی نیاز است، اول کلکتور ها و دومی منبع ذخیره که این ها اجزای اصلی تشکیل دهنده یک آبگرمکن خورشیدی است. در ادامه به بررسی بیشتر این موضوع می پردازیم.

سیستم های گرمایش خورشیدی با هوا

سیستم های گرمایش هوای خورشیدی ، از هوا یه عنوان جاذب و انتقال دهنده انرژی خورشیدی استفاده می کنند. کلکتورهای هوای خورشیدی می توانند مستقیما هوای هر اتاق را گرم یا هوایی که وارد کویل های پمپ حرارتی می شوند، پیش گرمایش کنند. کلکتورهای هوایی نسبت به آبی سریعتر تولید گرما می کنند از این رو آن ها انرژی مفید بیشتری نسبت به سایز مشابه خود در نوع آبی تولید می کنند. همچنین بر خلاف سیستم های مایع، سیستم های هوایی یخ نمی زنند و کلکتورها را مسدود نمی کنند و نشت جزئی در کانال ها ندارند و مشکلات قابل توجهی نیز ایجاد نمی کنند. هر چند که انتقال حرارت کمتری نسبت به مایع دارد و می توان گفت سیستم های هوایی سولار در راندمان پایین تری نسبت به نوع مایع کار می کنند.

کلکتورهای هوای خورشیدی معمولا درون دیوارها و سقف نصب می شوند. در این حالت روکش سقف ها می تواند یک سطح جاذب برای هوا ایجاد کند، هوا در 21 درجه سلسیوس وارد کلکتور شده و تا 32 درجه سلسیوس گرم می شود.  سرعت هوا در این حالت بین 1.5 تا 3.1 متر بر ثانیه می باشد.

کلکتورهای هوا از قاب های عایق فلزی و یک سطح فلزی سیاه برای جذب گرما ساخته شده اند. تابش اشعه خورشید صفحه را گرم کرده و پس از آن هوا گرم می شود. فن یا دمنده هوا را از اتاق می کشد و پس از گرم کردن دوباره به اتاق باز می گرداند. کلکتورهای نصب شده روی سقف نیاز به کانال برای انتقال هوا بین اتاق و کلکتور دارند. کلکتورهای دیواری مستقیما درون دیوار جنوبی نصب می گردند و حفره هایی برای ورود و خروج هوا در آن ها تعبیه می گردند.

سیستم های گرمایش خورشیدی با آّب

کلکتورهای آبی خورشیدی بیشتر در سیستم های حرارت مرکزی و گرم کردن آب در سیستم گرمایش کاربرد دارند. در کلکتورها سیال کاری ضد یخ (آب یا پروپیلن گلیکول) حرارت خورشید را جذب و در زمان مناسب کنترلر، پمپ سیرکولاسیون را روشن می کند و سیال را به گردش در می آورد. سیال به سرعت درون کلکتور گردش کرده و دمای آن حدود 5.6 تا 11 درجه سلسیوس بالا می رود. در اثر گرم کردن حجم کوچکی از سیال، حرارت در کلکتورها افت کرده و راندمان سیستم کم می شود. در این حالت سیال برای استفاده ضروری درون مخزن ذخیره می شود.

اجزای یک آبگرمکن خورشیدی شامل پمپ، لوله کشی داخلی، شیر، منبع انبساط، مبدل، مخزن ذخیره، و کنترلر می باشد.

میزان دبی عبوری از کلکتورها بین 0.82 تا 1.22 لیتر بر دقیقه در هر متر مربع از مقطع کلکتور می باشد. دبی های دیگر انتقال حرارت های متفاوتی دارند.

ذخیره گرما در سیستم های آبی خورشیدی(آبگرمکن خورشیدی)

سیستم های خورشیدی آبی، حرارت را در مخزن ذخیره می کنند. در مخزن های ذخیره، سیال درون مخزن، حرارت را به سیال درون مبدل حرارتی، انتقال می دهد.  مخازن یا بدون فشار یا تحت فشارند و کاربردشان بسته به نوع طراحی آن ها دارد. پیش از انتخاب مخزن، باید فاکتورهای دیگری از جمله اندازه، هزینه، دوام و محل استفاده و چگونگی نصب آن  نیز در نظر گرفته شود. گاهی نیز به لحاظ ابعاد بزرگ، مخزن در محل ساخته می شود. مخازن از لحاظ دما و فشار محدودیت دارند و باید بر اساس موقعیت ساختمان و نوع لوله کشی و استاندارد مناسب انتخاب شوند.

همچنین می باید عایق کاری لازم برای جلوگیری از اتلاف حرارت و آب بندی مناسب جهت جلوگیری از نشت و خوردگی مورد توجه قرار گیرد.

مخازن سفارشی ممکن است در سیستم های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد. جنس آن ها معمولا از فولاد، فایبر گلاس، یا پلاستیک های مقاوم در برابر دما می باشند. هر نوع مخزنی مزایا و معایب خاص خود را دارد ولی همه آن ها نیاز به دقت در قرارگیری محل بر اساس  اندازه و وزن خود دارند. استفاده از چند مخزن کوچک به صرفه تر از یک مخزن بزرگ است. ساده ترین نوع آن مخزن ذخیره آب گرم کن خانگی است.

مزایای آبگرمکن خورشیدی

این سیستم ها بسیار مقرون به صرفه می باشند چرا که در بیشتر فصول سال حتی فصل سرد با وجود منبع خورشید قابل استفاده اند. آن ها همچنین می توانند جایگزین خوبی در برابر وسایلی که با برق و سوخت های مایع و گاز کار می کنند، باشند. کاربران این دستگاه ها در برخی از ایالات از تخفیف های مالیاتی خوبی برخوردار می شوند. بهره وری این آبگرمکن ها وقتی بیشتر می شود که آب خانگی را گرم کنند.

استفاده از آبگرمکن های خورشیدی در خانه به مقدار زیادی هزینه سوخت شما را در زمستان کاهش می دهد. همچنین آن ها حجم هوای آلوده و گازهای گلخانه ای که از سوخت های فسیلی همچون نفت، گاز طبیعی، پروپان  به وجود می آید بسیار کاهش می دهند.

معایب آبگرمکن خورشیدی

مهم ترین نقطه ضعف این آبگرمکن ها نصب اولیه آن است. مخزن و پانل ها خریداری شده و می باید روی پشت بام نصب گردد. برای این کار نیاز به چند نفر نیرو برای نصب دارید.

نکته دیگری که مشتریان باید در نظر بگیرند و ممکن است ناخوشایند باشد فضایی است که این سیستم در پشت بام اشغال می کند. به خصوص که باید در جایی نصب شود که بیشترین جذب نور خورشید را داشته باشد.(جلوی خانه)

عیب دیگر سیستم این است که نگه داری پانل ها روی سقف انجام می گیرد همچنین نور خورشید باید باشد تا راندمان خوبی داشته باشید و در غیر این صورت به سیستم پشتیبان نیاز است.

شرکت های تولید کننده آبگرمکن خورشیدی

تهویه دماوند	آژیر	سولار پلار
برنولی

منابع و پیوندها:

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن

صفحه مهندسی مکانیک