آبگرمکن های خورشیدی

نویسنده: مهندس محمد اخگر

خورشيد منبع عظیم انرژي بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن به زمان ما قبل تاریخ باز می‌گردد. انرژي خورشيدي يك منبع انرژي پاكيزه و تجديد شونده است كه براي تأمين بسياري از صورتهاي مصرف انرژي مي تواند استفاده شود. این انرژي مي تواند به شكل حرارت مانند آبگرمكن خورشيدي و يا الكتريسيته مانند پيل هاي خورشيدي تبديل شود .آبگرمكن هاي خورشيدي به طوريكه از نام آنها پيداست از طريق جذب انرژي خورشيد و تابش نور بر صفحات جاذب (كلكتور) عمل مي نمايند و راندمان گرمايشي آنها در فصول مختلف سال و بر حسب موقعيتهاي جغرافيايي هر شهر متفاوت مي باشد . اقتصادی‌ترین روش تولید آب گرم مصرفی ساختمانها، استفاده از انرژی خورشیدی است . می‌توان از انرژی حرارتی خورشید جهت تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکانهایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستمها افزایش یابد می‌توان از آنها در حمامهای خورشیدی نیز استفاده نمود ، همچنین يك دستگاه آبگرمكن خورشيدي بيش از 2 تن از آلودگي دي اكسيد كربن را در سال كاهش مي دهد .

جالب است بدانيد كه گرمايش آب و فضا مجموعاً بيش از 80% انرژي را در ساختمان‌ها مصرف میکند و بنابراين بيش از يك سوم كل انرژي مصرفي جهان در جهت گرمايش مصرف مي‌شود. از اين ميان گرمايش آب به طور متوسط 30 درصد كل انرژي مصرفي در خانه را مصرف مي‌كند. بنابراين با استفاده از آبگرمكن خورشيدي مي‌توان ساليانه 85% انرژي مورد نياز براي گرمايش آب را تامين كرد.

مزایای آبگرمکن خورشیدی :

صرفه جويي قابل توجه در مصرف سوخت

بازگشت سریع سرمایه با توجه به سیاست های دولت در اجرای هدفمند کردن یارانه ها

بدنه سبک و مقاوم در برابر خوردگي

راندمان بالاي جذب انرژي خورشيدي

عايق ويژه با ضخامت بالا جهت حداقل اتلاف حرارتي

مقاوم در برابر يخ زدگي

قابليت ذخيره آب براي مدت طولاني

توان ظرفيت هاي مختلف

قابل متصل شدن با ساير سيستمهاي حرارتي

قابليت نصب المنت حرارتي و مشعل

سازگار با محيط زيست

گرمایش ساختمان توسط خورشید، اولین و اصلی ترین کاربرد انرژی خورشیدی در بخش ساختمان است
سیستمهای گرمایش خورشیدی برمبنای نوع سیال هوا یا مایع، که در کلکتورهای خورشیدی گرم می شود، به چند نوع عمده تقسیم بندی می شوند که همه آنها تابش خورشید را جمع آوری و جذب کرده و حرارت بدست آمده از خورشید را جهت تامین بار گرمایش مستقیما" به فضاهای داخلی ساختمان ها انتقال می دهند.
استفاده این سیستم ها از منبع انرژی بی پایان و ارزان خورشیدی یکی از مزایای سیستم های خورشیدی می باشد و از همه مهمتر این سیستم ها برخلاف سوخت های فسیلی تهدیدی برای محیط زیست به شمار نمی روند و شما بابت گرم کردن آب مورد نیاز ؛ گرم کردن فضای ساختمان و یا هتل ؛ حتی سرمایش فضای خود تا سالها هیچ هزینه ای پرداخت نخواهید کرد .
برای تهیه آبگرم در تمام ساعات شبانه روز، یعنی در شبها و روزهای ابری، آبگرم در مخزن دوجداره و عایق حرارتی که دمای آب را تا 72 ساعت با کمترین افت دما حفظ می کند نگهداری میشود . با استفاده از این سیستم می توان هزینه های مصرف گاز – گازوئیل و برق را بطور چشمگیری کاهش داد که این امر در پروژه های بزرگ ملموس تر خواهد بود، بطوریکه بعد از گذشت زمان کوتاهی با صرفه جویی در مصرف سوخت سرمایه گذاری اولیه مستهلک شده و بعد از آن بخاطر عمر بالای دستگاه ها سود آوری خواهد داشت .
هزینه های نگهداری و تعمیرات این سیستمها بسیار پائین و در حد صفر است زیرا هیچ قطعه متحرکی نداشته و طول عمر کارکرد سیستمهای استانداد و با کیفیت فنی بالا تا 20 سال میرسد .

اجزای آبگرمکن خورشیدی :
کلکتورها
کلکتور صفحه ای صاف :
ساختار این کلکتور به شکل یک جعبه مستطیل شکل بوده که در داخل آن یک صفحه جاذب فلزی از جنس مس یا آلومینیوم با پوششی به رنگهای خاص است. این صفحه، جاذب انرژی حرارتی خورشید است. زیر صفحه لوله های کوچکی قرار گرفته که آب یا سیال انتقال حرارت در آنها جریان دارد اطراف کلکتور به منظور کاهش اتلاف حرارتی عایق بندی شده است. روی سطح جعبه از پلاستیک شفاف یا شیشه پوشیده شده است.حداکثرتوان گرمایشی این کلکتورها در بهترین شرایط c°65 می باشد .

کلکتور سهموی :
این کلکتورها سطح آینه ای داشته و برای تجمع انرژی خورشیدی بر روی تیوب جاذب که شامل سیال انتقال حرارت است، بکار میرود. از این نوع کلکتور در تولید برق استفاده می شود و صرفا مصارف صنعتی دارند .

کلکتور لوله ای تحت خلاء :
این کلکتور از تعدادی لوله دو جداره شفاف موازی تشکیل شده است که در داخل آن یک تیوب با پوششی از ماده جاذب قرار دارد. هوا از فضای بین دو جداره خارج گردیده وخلا ایجاد شده از اتلاف حرارت جلوگیری میکند. همچنین در مقابل یخ زدگی تا دمایc° 15- مقاومت می کند. راندمان این کلکتور نسبت به کلکتور صفحه ای بیشتر بوده و حداکثر توان گرمایشی آن در شرایط عالی c°110 و نسبت به انواع کلکتورها مزایای قابل توجهی دارد .

مخزن ذخيره
در بسياري از سيستمهاي خورشيدي واحد ذخيره آب گرم به كار مي رود. مخزن ذخیره در آبگرمکن های خورشیدی باید آب داغ را در خود نگه دارد، بدون اینکه دچار خوردگی شود. همچنین باید در مقابل فشار وارده مقاومت کافی داشته باشد. جنس مخازن بکار رفته در آبگرمکن های خورشیدی معمولا از فولاد و مس بوده و گاهی اوقات از فایبر گلاس نیز استفاده می شود. این مخازن توسط پشم شیشه و یا فوم پلی اورتان به ضخامت 10 الی 20 سانتیمتر عایق می شوند. . این عمل باعث می گردد در طول شبانه رزو و یا روزهای سرد سال، دستگاه حداقل کاهش دما (حدود 4 درجه) را داشته باشد. اندازه مخازن از چند ده لیتر تا چند صد لیتر متغیر است.
کنترل كننده هاي اتوماتيك
اين دستگاه توسط سنسورهايي دماي سطح كلكتور و دماي مخزن را اندازه گيري كرده و در صورت نياز سيال عامل را به وسيله ي پمپ به حركت در مي آورد و مقدار دمایی را که مصرف کننده انتخاب کرده تهیه و تنظیم می کند.
سيستم جبران ساز كمكي
آبگرمكن هاي خورشيدي به منظور جبران كمبود احتمالي انرژي خورشيدی، بايد داراي يك سيستم جبران ساز باشند. سيستم جبران ساز در آبگرمكنهاي خورشيدي ترموسيفوني يك المنت برقي است كه در داخل مخزن اصلي قرار دارد و در مواقع مورد نياز به صورت اتوماتيك (توسط کنترلر) روشن مي شود. در برخی موارد مشاهده می شود که مشعل با سوخت های متفاوت نیز جهت این منظور استفاده می شود.
مدار لوله كشي و پمپ
از مدار لوله کشی براي انتقال آب گرم از مخزن به طرف محل مصرف و انتقال آب سرد به ورودی مخزن استفاده ميشود و در سیستم های اجباری از پمپ برای حرکت سیال استفاده میگردد.
مبدل گرمايي
مبدلهاي گرمايي در مخزن سيستمهاي پمپی قرار دارند که سیال گرم شده از داخل آنها عبور کرده و گرمای خود را به صورت غیر مستقیم به آب می دهد.

از سری مقالات:

راهی که باید رفت