آبگرمکن خورشیدی

مسئله جهانی بحران انرژی، مشکلات ناشی از پایان پذیری سوخت های فسیلی و اثرات زیانبار محیط زیستی استفاده از سوخت های فسیلی ، موجب شده است که استفاده از انرژی های تجدید پذیر نظیر نور خورشید با استقبال بیش تری همراه شود. به طوری که امروزه نصب و استفاده از آبگرمکن خورشیدی با در نظر گرفتن نوع اقلیم منطقه از نظر تابش نور خورشید ، در حال گسترش است.

آبگرمکن خورشیدی جهت گرمایش آب گرم مصرفی، گرمایش آب استخر و در سرویس های بهداشتی پارک ها، مساجد و استراحتگاه های بین راهی که بعضا امکان نصب و استفاده از دیگر تاسیسات تولید آب گرم بهداشتی وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرد.

از طرفی در آبگرمکن های خورشیدی صرفا از طریق نور مرئی خورشید ، گرمایش حاصل نمی شود، بلکه تابش غیرمرئی نیز توسط سیستم جذب شده و آب را گرم می نماید. لذا در آب و هوای ابری نیز گرمایش صورت می پذیرد اما به طبع، دمای آب خروجی به نسبت روز آفتابی کاهش می یابد. البته معمولا در مخازن ذخیره ، یک المنت برقی نیز قرار داده می شود تا به عنوان پشتیبان در صورت کمبود حرارت ، استفاده شود.

طرز کار آبگرمکن خورشیدی

در آبگرمکن های خورشیدی ، انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیر مستقیم (سیال واسط) به انرژی حرارتی تبدیل می شود. در صورتی که عملکرد ابگرمکن به صورت مستقیم باشد، آب گرم بدون هیچ واسطه ای گرما را دریافت می کند. اما در سیستم غیر مستقیم ، در مخزن ذخیره دوجداره ، محلول آب و ضد یخ، گرما را از صفحات خورشیدی دریافت می کند. سپس با حرکت این محلول و آب مصرفی در دو محفظه نزدیک به هم، گرما انتقال یافته و در نهایت آب گرم مصرفی به بخش های مختلف خانه پمپاژ می شود.

اجزای آبگرمکن خورشیدی

تمام آبگرمکن های خورشیدی صرف نظر از نوع سیستم گردش آب آن، از دو قسمت اصلی مخزن و کلکتور خورشیدی تشکیل شده است.

مخزن آبگرمکن خورشیدی

مخزن که جهت ذخیره آب گرم شده استفاده می شود، جهت کاهش اتلاف انرژی عمدتا با پوششی از پلی اورتان عایق می شود.

کلکتور خورشیدی

کلکتور های خورشیدی ، گرمای تابش شده از خورشید را دریافت نموده و آن را به مایع موجود در آبگرمکن منتقل می کنند. به طوری که سطح کلکتور خورشیدی قادر است امواج با طول موج کوتاه را جذب و تشعشع با طول موج بلند را بازتابش نماید.

زمانی که تابش مادون قرمز با طول موج کوتاه از خورشید به سطح جاذب کلکتور برخورد می کند، حرارت در کلکتور به صورت گلخانه ای به دام می افتد. در نهایت مایع داخل کلکتور که عموما آب است، در ارتباط با سطح جاذب کلکتور ، گرما را در خود ذخیره می کند.

اما کلکتور های جذب انرژی خورشیدی که رکن اصلی ابگرمکن های خورشیدی می باشند، انواع مختلفی دارد که رایج ترین آن ها کلکتور خورشیدی صفحه تخت ، کلکتور خورشیدی صفحه ای دوبل ، کلکتور خورشیدی لوله خلا و کلکتور خورشیدی سهموی است.

کلکتور خورشیدی صفحه تخت

کلکتور های خورشیدی صفحه تخت، جزء پر کاربرد ترین نوع کلکتور در آبگرمکن خورشیدی می باشند.

صفحات جاذب قرار گرفته در این سیستم ، عملکردی مشابه ذره بین دارند، به طوری که نور خورشید را در یک نقطه جذب کرده و به لوله های آب که با تعداد مشخص و طول معین در زیر آن ها تعبیه شده است، انتقال می دهند.

لوله های عایق شده در کلکتور خورشیدی نیز، از پایین توسط یک لوله با سایز بزرگ تر تغذیه می گردند. سپس آب گرم شده از قسمت فوقانی توسط یک خروجی به سمت مخزن ذخیره ، هدایت می شود.

کلکتور خورشیدی صفحه ای دوبل

کلکتور صفحه ای دوبل مشابه کلکتور صفحه تخت می باشد اما سطح جاذب آن به جای ترکیبی از صفحه و لوله ، از یک صفحه دو جداره تشکیل شده است. این کلکتور ، نسبت به کلکتور صفحه تخت ، دبی بیش تری را ایجاد می کند. همچنین تلفات انرژی نیز کم تر است، چرا که آب در زیر کل سطح کلکتور جریان داشته و بلافاصله انرژی را دریافت می کند.

کلکتور خورشیدی لوله خلا

کلکتور خورشیدی لوله خلا یک مبدل حرارتی دو لوله ای می باشد که طراحی لوله های آن به صورتی است که صفحه جاذب نور خورشید، دور لوله های آب قرار گرفته و تلفات حرارتی را کاهش می دهد. به عبارتی در طراحی این نوع از کلکتور های خورشیدی ، در بین دو لوله غیر هم جنس متداخل که یکی از جنس مس و دیگر از جنس شیشه است، خلا به منظور به حداقل رسانیدن تلفات حرارتی ایجاد شده است.

در این نوع از کلکتور های خورشیدی ، انتقال و گردش آب به درون مخزن با کلکتور های صفحه تخت متفاوت است، به طوری که مخزن ذخیره این نوع از ابگرمکن ها دارای حفره هایی است که قسمت انتهایی تمام لوله های این کلکتور ، وارد این حفره ها شده و پس از گرم شدن به مخزن ذخیره منتقل می شود.

کلکتور سهموی خورشیدی

کلکتور سهموی در آبگرمکن خورشیدی ، با متمرکز کردن تابش خورشید بر روی یک جاذب کوچک، پتانسیل جذب حرارت خورشید را افزایش می دهد. استفاده از این نوع کلکتور در ابگرمکن های خورشیدی خانگی معمولا متداول نیست و عموما در مقیاس های بزرگ، برای تهیه بخار مورد نیاز توربو ژنراتور ها در نیروگاه های خورشیدی ، از کلکتور های سهموی استفاده می شود.

انواع آبگرمکن خورشیدی

آبگرمکن های خورشیدی بر حسب عملکرد به سه دسته آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی ، آبگرمکن خورشیدی پمپ دار تحت فشار ، آبگرمکن خورشیدی برگشتی ثقلی تقسیم می شوند.

ترموسیفونی

آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی جزء سیستم های کم فشار و گردش طبیعی هستند. به عبارتی در این سیستم در اثر اختلاف دما، گردش آب صورت می پذیرد.

در آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی لازم است مخزن ذخیره در بالای کلکتور قرار گیرد تا آب سرد را جهت گرمایش مجدد به کلکتور ها ارسال نماید. لذا عمده ترین مشکل این سیستم به سبب محل قرارگیری مخزن ، یخ زدگی آب در فصل سرما می باشد.

پمپ دار تحت فشار

در این نوع از آبگرمکن ، به جای استفاده از نیروی ترموسیفون از پمپ برای گردش اجباری استفاده می شود. آبگرمکن های خورشیدی پمپ دار عمدتا از نوع کلکتور لوله خلا می باشند و از آن جایی که لوله های تحت خلا از جنس شیشه بوده و در مقابل فشار پمپ استحکام لازم را ندارند، لذا در این سیستم از لوله های مسی به عنوان ناقل حرارت استفاده می شود.

مزیت اصلی این نوع از ابگرمکن های خورشیدی ، این است که با توجه به اجباری بودن گردش پمپ نیازی نیست که در اتفاع یا در پشت بام قرار گیرد، لذا در این سیستم قابلیت نصب مخزن در موتورخانه نیز وجود دارد. اما در صورت نصب مخزن در پشت بام ، لازم است برای جلوگیری از یخ زدگی آب، از ضد یخ استفاده شود.

آبگرمکن خورشیدی برگشتی ثقلی

آبگرمکن خورشیدی برگشتی ثقلی ، نمونه ای دیگر از انواع آبگرمکن های خورشیدی می باشد. نحوه عملکرد این نوع از ابگرمکن ها به این صورت است که با برگشت ثقلی آب به وسیله یک سیستم بسته، حرارت خورشید جذب شده و به وسیله یک مبدل حرارتی ، آبی که در داخل مخزن وجود دارد گرم می گردد. مدت زمانی که این سیستم فعال است به میزان حرارت خورشید وابسته است و هنگامی که حرارت خورشید کافی نباشد، پمپ سیستم غیر فعال شده و آب بر اثر نیروی ثقلی، به داخل مخزن تخلیه می شود.

مراحل نصب آبگرمکن خورشیدی

در اولین قدم برای بهره گیری از آبگرمکن خورشیدی ، لازم است مکان نصب صفحات جاذب آب گرمکن مشخص گردد. برای این کار لازم است در پشت بام از ابزار مسیریاب برای جهت یابی حرکت نور خورشید استفاده شود. البته در شرایط عادی که نور خورشید از طلوع تا غروب بر روی پشت بام مشاهده می شود، نیازی به مسیریابی نور توسط دستگاه نیست. همچنین لازم است توجه شود که در طی فصل زمستان از آن جایی که مدت زمان وجود سایه به دلیل موقعیت خاص خورشید طولانی تر است، عملکرد کلکتور به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

در گام بعدی، تعداد کلکتور خورشیدی لازم برای آب گرم واحد مسکونی مشخص می شود. به طوری که محاسبه تعداد کلکتور مورد نیاز برحسب تعداد نفرات، میزان آب مصرفی در روز و میزان تابش خورشید در آن منطقه صورت می پذیرد.

در گام بعدی پس از نصب پایه ها و براکت ها، کلکتور و صفحه جاذب نصب می گردند. مخزن نیز بر حسب نوع سیستم ، در موتورخانه ، تراس و یا پشت بام ساختمان نصب می شود.

در نهایت لوله کشی بین کلکتور و مخزن و اتصال مخزن به مصرف کننده ها در دستور کار قرار می گیرد. البته لازم است تا حد ممکن طول لوله کشی ها کاهش یابد و لوله ها از داخل سطوح عبور داده شوند تا در نمای ساختمان تأثیر منفی نداشته باشند و تلفات حرارتی نیز کاهش یابد.

قیمت آبگرمکن خورشیدی

قیمت نصب و راه اندازی آبگرمکن خورشیدی برحسب نوع و تعداد کلکتور ، ابعاد مخزن ذخیره و نوع سیستم گردش ابگرمکن ، متفاوت است. اگرچه آبگرمکن های خورشیدی با هزینه اولیه نسبتا بالا نصب و راه اندازی می شوند اما به دلیل رایگان بودن انرژی خورشیدی ، استفاده از این سیستم در دراز مدت مقرون به صرفه است. همچنین این سیستم ها با توجه به نوع عملکرد، طول عمر و دوام نسبتا بالایی نیز دارند.

هوشمند سازی استخر تبریز هوشمند سازی استخر بجنورد هوشمند سازی استخر کرمانشاه هوشمند سازی استخر ارومیه هوشمند سازی استخر اهواز هوشمند سازی استخر یاسوج هوشمند سازی استخر اردبیل هوشمند سازی استخر زنجان هوشمند سازی استخر گرگان هوشمند سازی استخر اصفهان هوشمند سازی استخر سمنان هوشمند سازی استخر رشت هوشمند سازی استخر کرج هوشمند سازی استخر زاهدان هوشمند سازی استخر خرم آباد هوشمند سازی استخر ایلام هوشمند سازی استخر شیراز هوشمند سازی استخر ساری هوشمند سازی استخر بوشهر هوشمند سازی استخر قزوین هوشمند سازی استخر اراک هوشمند سازی استخر شهرکرد هوشمند سازی استخر قم هوشمند سازی استخر بندرعباس هوشمند سازی استخر بیرجند هوشمند سازی استخر سنندج هوشمند سازی استخر همدان هوشمند سازی استخر مشهد هوشمند سازی استخر کرمان هوشمند سازی استخر یزد هوشمند سازی استخر تهران

برای مطالعه بیشتر:

موتورخانه ساختمان

سیستم حرارت مرکزی

سیستم سرمایش مرکزی چیلر

گرما از کف

سیستم گرمایش از کف