توضیحات منتشر شده در 13 جولای, 2016 | بازدید: 804

تکنولوژی آبگرمکن های خورشیدی

آبگرم کن های خورشیدی

 بحران آلودگی هوا از مسائلی است که دنیای امروز با آن روبرو بوده و به همین خاطر همه کشورهای دنیا به فکر راهکاری هستند که انرژی مورد نیاز را به صورت پاک تامین کنند و بعد از تحقیقات بسیاری که در این زمینه انجام شده است، به این نتیجه رسیده اند که انرژی خورشیدی از نظر قیمت و همچنین میزان دسترس بودن، بیشتر از هر انرژی دیگری کاربرد دارد.

از این رو می توان از آبگرمکن خورشیدی به عنوان یک راه حل برای تامین انرژی مورد نیاز استفاده نمود و چون کشور ما در طول سال در حدود 300 روز آفتابی دارد، جزء کشورهایی به شمار می رود که می تواند از انرژی خورشیدی به بهترین شکل ممکن استفاده کند.

آبگرمکن خورشیدی (Solar water heating) چیست؟

 

انرژی خورشیدی به صورت یک منبع بسیار بزرگ و به شکل کاملا رایگان در اختیار همه می باشد از این رو می توان از این انرژی برای گرم کردن آب استفاده نمود. این عملیات از طریق دستگاهی با نام آبگرمکن خورشیدی انجام می گیرد که با کمک این دستگاه می توان انرژی خورشید را جذب کرده و به صورت کاملا مقرون به صرفه  برای گرم نمودن آب مورد نیاز از آن استفاده نمود.

نحوه عملکرد اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن خورشیدی

آبگرم کن خورشیدی از مجموعه ای از استوانه های شیشه ای تشکیل شده است که به عنوان بخش اصلی این سیستم بوده و روی این استوانه ها با روکش خاص تیره رنگی پوشانده شده که به آنها کلکتور گفته می شود و چون تابش نور خورشید این روکش را داغ می کند، از آن برای اینکه ضریب جذب انرژی به حداکثر و ضریب بازتاب را به حداقل برسانند، استفاده می شود. در کنار استوانه های شیشه ای لوله هایی تعبیه شده است که آب در درون آنها جریان داشته و با جذب کردن گرمای استوانه ها، گرم می شود. برای اینکه گرمای استوانه تیره رنگ به هدر نرود، آن را در داخل یک استوانه شیشه ای بزرگتر قرار داده و یک لایه خلاء را در ما بین این دو استوانه در نظر می گیرند.

ظرفیت آبگرمکن های خوررشیدی

اگر از آبگرم کن های خورشیدی برای مصارف خانگی استفاده شود، نمونه ای از آنها وجود دارد که دارای ظرفیت 100 تا 350 لیتر بوده و در پر مصرف ترین زمان در فصل تابستان روزانه 7 نفر امکان شست و شو و حمام گرفتن را دارند و در فصل زمستان برای استحمام 4 نفر به صورت روزانه آب را تامین می کند. در حالتی که از آبگرمکن های خورشیدی تحت فشار استفاده شود، ظرفیت 500 تا 1000 لیتر را داشته که برای ساختمان های تجاری و شرکت ها مناسب می باشند.

کاربرد آبگرم کن های خورشیدی

از آنجایی که آبگرمکن های خورشیدی از انرژی رایگان خورشید استفاده می کنند، می توانند بسیاری از نیاز های بشر به آب گرم را بر آورده کنند. در اصل آب گرم مصرفی افراد از طریق سیستم آبگرمکن خورشیدی تامین شده و حتی می توان آب گرم مورد نیاز برای گرمایش را هم با کمک این سیستم تامین نمود.

گرمایش محیط از طریق آبگرمکن های خورشیدی

اگر برای گرم کردن یک محیط از روش های گرمایشی مانند رادیاتور، پکیچ، فن کوئل و گرمایش از کف استفاده شود، به جرات می توان گفت که مصرف سوخت در این حالت با نصب آبگرمکن های خورشیدی تا 95 درصد کاهش پیدا می کند که این مسله تاثیر بسزایی در زمینه صرفه جویی سوخت خواهد داشت.

این امکان وجود دارد که از سیستم خورشیدی در کنار سیستم فسیلی استفاده شود و سیستم فسیلی به شکل پشتیبان، سیستم خورشیدی را هدایت کند. در واقع در ساعات شب که نور خورشید وجود ندارد یا در ساعاتی روز که تابش آفتاب به مقدار کافی نیست، سیستم خورشیدی به تنهایی قادر به تامین گرمایش محیط نبوده و می توان در این حالت از سیستم فسیلی استفاده کرده و به صورت خودکار وارد مدار شده و انرژی مورد نیاز را تامین کند. با وجود این راهکار علاوه بر اینکه می توان در تمام شرایط از گرمایش مطلوبی برخوردار بود، مصرف سوخت را هم به مقدار زیادی کاهش می دهد. 

در چه مکان هایی نصب آبگرمکن خورشیدی مناسب است ؟

در هر منطقه ای از کشور می توان از آبگرمکن های خورشیدی استفاده کرد و در مکان هایی که لوله کشی گاز وجود ندارد و برای منتقل نمودن سوخت باید هزینه بالایی را صرف نمود، می توان از این سیستم استفاده کرد. به کار گیری از این سیستم در مناطق ییلاقی و کوهستانی که در آنجا نور خورشید به مقدار کافی بوده و هوای سردی دارد، مناسب است. در محیط هایی که نمی توان به لحاظ ایمنی و فنی از برق یا گاز استفاده نمود، بهره گیری از آبگرمکن خورشیدی برای ایجاد گرمایش امکان پذیر خواهد بود.

از این رو می توان از این سیستم در تمام منازل، هتل ها، بیمارستان ها، ورزشگاه ها، ادارات دولتی و خصوصی، کارخانه ها، رستوران ها، مراکز صنعتی و تجاری و… می توان استفاده نمود و حتی برای گرم کردن، آب استخر های خصوصی منازل یا استخرهای عمومی هم قابل استفاده بوده و راهکاری برای ایجاد گرما در فضای ساختمان ها، سالن های ورزشی، گلخانه ها، گاوداری ها و مرغداری ها می باشد.

 

انواع آبگرمکن خورشیدی

 

آبگرم کن های خورشیدی دارای تقسیم بندی های مختلفی هستند که شامل موارد زیر می باشند.

 

ترموسیفون

 

در این سیستم برای جابجا کردن آب از هیچ پمپی استفاده نمی شود و تنها با کمک گرمای آفتاب کار می کند. اما توجه داشته باشید که احتمال یخ زدگی این سیستم در فصل زمستان وجود دارد که خود به عنوان یک مشکل مطرح می شود.

 

پمپ دار تحت فشار

 

سیستم پمپ دار تحت فشار به صورت مدار بسته بوده و برای اینکه به صورت مکررعملیات جابجایی آب انجام شود، در آن از پمپ استفاده می شود و برای اینک مشکل سیستم ترموسیفون را حل کنند، از ضد یخ در این سیستم کمک می گیرند. اما مشکل عمده این سیستم این است که برای منطقه هایی که اختلاف دما بسیار زیاد است، کاربرد خیلی کمی دارد.

 

سیستم برگشت ثقلی

 

سیستم برگشت ثقلی را به صورت معمول، سیستم غیر مستقیم گرمایش آب می نامند. در این سیستم آبی که در یک سیکل بسته قرار دارد، حرارت خورشید را از کلکتور گرفته و همانند یک مبدل حرارتی آب درون مخزن را گرم می کند. فراموش نکنید که سیستم برگشت ثقلی تنها تا زمانی که انرژی کافی را از خورشید دریافت می کند، کار کرده و در غیر این صورت پمپ دیگر کار نمی کند و سیال داخل کلکتور به دلیل نیروی گرانشی به درون مخزن، کاملا خالی می شود. از این رو از این سیستم می توان در مناطقی که با اختلاف دمای زیادی روبه روی هستند، استفاده نمود.

قابل توجه است که در کشور ما سیستم برگشت ثقلی کلکتورهای SGP کاملا بر طبق شرایط  جغرافیایی کشور ایران طراحی و مطابقت دارد و چون در این سیستم از ضد یخ استفاده نمی شود، می توان گفت که نسبت به سیستم ترموسیفون و تحت فشار برتری داشته و به صورت کاربردی از آن استفاده می شود.

آبگرمکن خورشیدی با کلکتور تحت خلاء

این نوع از آبگرمکن ها بعنوان جدیدترین آبگرمکن های تولید شده در دنیا هستند که کلکتور های آنها از نوع کلکتورهای لوله خلاء شیشه ای بوده که می توانند آب گرمی با دمای 50 تا 70 درجه سانتی گراد را در فصل زمستان تولید کنند و در فصول گرم سال دمای آب گرمی تولید شده تا 90 درجه سانتیگراد هم خواهد رسید.

در این نوع آبگرم کن ها کلکتور ها به صورت دو متر مربعی بوده که شامل 22 لوله خلاء در ابعاد 1800*58 میلی متر می باشند و قابلیت گرم کردن 200 لیتر آب را در یک روز دارند. مجزن این نوع آبگرم کن ها ظرفیتی معادل 205 لیتر را دارند و جنس داخلی آن استیل بوده که مقاومت بالایی در برابر خوردگی و پوسیدگی داشته و این مسله باعث می شود تا عمر مفید مجزن افزایش یابد و جداره خارجی مجزن آب گرم از ورق گالوانیزه ساخته شده است تا مجزن از خوردگی، زنگ زدگی و هر نوع عامل جوی در امان باشد.

قابل توجه است که بین جداره داخلی و خارجی فضایی به عرض 5 سانتی متر وجود دارد که این فضا را با عایق پلی اورتان کاملا پوشانده تا مانع از اتلاف حرارت بین جداره داخلی و خارجی شده و کمک کند تا دمای آب تا 72 ساعت گرم بماند.

وظیفه کلکتور در آبگرمکن های خورشیدی با کلکتور تحت خلاء

وجود کلکتور در این نوع آبگرم کن ها باعث می شود تا دمای آب بالاتر رفته و مانع از به هدر رفتن حرارت شده و از یخ زدگی جلوگیری می کند و قابلیت جذب کردن نور خورشید، حتی در ساعت های اولیه صبح و در تمام جهات را دارا می باشد.

آبگرم کن های خورشیدی پمپ دار

آبگرم کن های خورشیدی که دارای پمپ باشند، به صورت غیر مستقیم بوده و تعداد کلکتور ها در این نوع آبگرم کن ها بالا بوده و مخزن آن به صورت دو جداره می باشد و به دلیل اینکه قرار است در این آبگرم کن ها عملیات سیرکولاسیون با سرعت بیشتری انجام شود، از پمپ استفاده می شود و تجهیز این سیستم به یک کنترلر دما از قابلیت های این نوع آبگرمکن ها بوده که باعث می شود تا در زمان های مختلف به پمپ دستور قطع و وصل شدن داده شود.

استفاده از آبگرمکن های خورشیدی پمپی به صورت معمول برای سیستم های بزرگ کاربرد داشته و اگر بخواهند از این نوع آبگرم کن ها در ساختمان های مسکونی استفاده کنند، باید پمپ را در مسیر ورود محلول سرد به کلکتور قرار داده تا بعد از گرم شدن محلول آن را با کمک صفحات جاذب کلکتورها برگشت داده و با وجود پمپ راندمان توان خروجی افزایش یابد. 

 آبگرمکن های صنعتی یا عمودی

به این نوع آبگرم کن ها به صورت معمول به جهت تامین آبگرم بهداشتی در حجم بالا استفاده می شود و در مصارف خانگی و برای گرم کردن ساختمان با کمک سیستم گرمایش از کف و … استفاده شده و حتی می توان با کمک آنها آب استخر های عمومی و خانگی را هم گرم کرده و آبگرم صنایع مختلف را به صورت سری و موازی تامین نمود. نکته مهم این است که تعداد کلکتورها با توجه به درخواست مشتری و طرح انتخابی، زیاد بوده و مخزن آن کویل دار، پمپی و ضد یخ می باشد.

آبگرم کن خورشیدی صنعتی و اجزای تشکیل دهنده آن

این نوع آبگرم کن ها از کلکتورهایی تشکیل شده اند که تعداد آنها بستگی به میزان مصرف آبگرم خواهد داشت و برای ذخیره آبگرم از یک مخزن کوئل دار استفاده می شود و در درون کلکتورها از یک پمپ سیرکولاسیون استفاده می شود تا گردش سیال داخل کلکتور ها را برقرار کند. وجود یک منبع انبساط هم لازم است تا بتوان با کمک آن تعادل سیال و آبگیری سیستم انجام شود و برای اینکه عملکرد پمپ در تمام ساعات شبانه روز کنترل شود، از کنترلر استفاده می شود و می توان از یک کنترلر دیجیتالی بهره گرفت تا عملیات سیستم را به درستی برنامه ریزی کند.

آبگرمکن خورشیدی بال دار

برای پروژه های بزرگ، گلخانه ها، استخرها و موتور خانه ها از آبگرم کن های خورشیدی بالدار استفاده می شود. بهتر است بدانید که ورق به کار رفته در این نوع آبگرم کن ها از جنس استیل بوده و در بین دو جداره داخلی و خارجی از یک لایه فوم پلی یورتان استفاده شده است که از طریق آن می توان از اتلاف گرمایی که در داخل مخزن وجود دارد جلوگیری نمود ظریفت مخزن این نوع آبگرمکن ها حدودا” 50 لیتر و در آنها تعداد40 عدد شیشه وکیوم تیوپ است که با استفاده از لاستیک های سیلیکونی مخصوص می توان آن را آببندی نمود.

توجه داشته باشید که شیشه های وکیوم تیوپ آب، بعد از اینکه به سرعت گرم شدند، از بالای مجزن خارج شده و این عملیات به صورت مرتب انجام می شود. از این سیستم می توان برای نیروی محرکه کمکی یا پیش گرمایش موتورخانه ها کمک گرفت و حتی برای تامین آبگرم مورد نیاز به صورت سری و در تعداد بالا می توان این نوع آبگرم کن ها را نصب نمود.