بررسی جامع آبگرمکن ها و کلکتورهای خورشیدی ( 112 اسلاید )

آبگرمکن خورشیدی (Solar water heating) یکی از انواع آبگرمکن است که با جذب انرژی خورشیدی آب را گرم می کند و به خاطر استفاده از سوخت تجدید پذیر از نظر محیط زیستی مناسب ترین آبگرمکن است .

• کلکتور های خورشیدی :

-کلکتورها ، انرژی خورشیدی را به گرمای قابل استفاده تبدیل می کنند.

-کلکتور بخش اصلی آبگرمکن خورشیدی و جمع کننده و جذب کننده تشعشع خورشید است که انرژی خورشید را به وسیله بهینه ترین ورق های جاذب و صفحه های جاذب مخصوص آلومنیومی جذب می کند و انرژی تابشی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.

-این صفحات اغلب بر روی سقف نصب می شوند و گرما را از نور خورشید جذب می کنند و به آب سرد موجود در لوله ها منتقل می کنند؛ آب پس از گرم شدن به مخزن منتقل می شود.

-سطح کلکتور خورشیدی قادر است امواج با طول موج کوتاه را جذب و تشعشع با طول موج بلند را بازتابش کند. زمانی که تابش مادون قرمز با طول موج کوتاه از خورشید به سطح جاذب کلکتور برخورد می کند حرارت در کلکتور  به دام می افتد، مایع داخل کلکتور که عموما آب است در ارتباط با سطح جاذب کلکتور گرما را در خود ذخیره می کند و گرم می شود.

انواع کلکتورهای خورشیدی عبارتند از :

• الف- کلکتور صفحه ای تخت :

یک کلکتور صفحه ای تخت شامل لوله هایی است که در آنها آب به جریان در می آید. این لوله ها، در یک سطح جاذب سیاه رنگ کار گذاشته می شوند. در زیر این لوله ها عایق حرارتی نصب می شود تا به نگه داشتن گرما کمک کنند. اقتصادی ترین روش جمع اوری انرژی خورشید استفاده از کلکتورهای تخت است.

• ب-کلکتور لوله ای تخلیه شده (خلادار) :

-یک کلکتور لوله ای تخلیه شده (خلادار) شامل یک سری لوله است که هوای درون آنها تخلیه شده تا اتلاف گرما از طریق همرفت وجود نداشته باشد. ساخت این نوع کلکتورها به علت وجود خلاء در داخل لوله ها، به فناوری بیشرفته ای نیازمند است. وجود خلاء برای محافظت از رنگ مخصوصی که روی صحفه جذب کننده را پوشانده ضروری است زیرا  این نوع رنگ در خلاء دارای ضریب جذب بالایی بوده ولی در اتمسفر این خاصیت را از دست می دهد.

کلکتورهای لوله ای تخلیه شده (خلادار) انواع مختلفی دارند، اما دو نوع آن که از طول عمر بالایی در برابر شرایط متغیر هوای خارج برخوردار بوده اند، عبارتند از :

نوع یک کلکتورهای خلادار  : کلکتور هیت پایپ

-این کلکتور دارای یک صفحه جاذب به رنگ سیاه در داخل هر یک از لوله های تخلیه شده از هوا می باشد. در داخل هر یک از صفحات جاذب یک لوله وجود دارد که مایع را به جریان در می آورد. فشار این مایع در حدی است که با جذب گرمای خورشید به جوش می آید و بر روی لوله ای حاوی آب که قرار است گرم شود، تبدیل به مایع می گردد. به این ترتیب انتقال گرما، به واسطه ضریب هدایت حرارت بالای صفحه جاذب و لوله به خوبی صورت می گیرد. با استفاده از این سیستم می توان به افزایش دما تا ۱۵۰ درجه دست یافت. البته باید لوله ها به صورت شیب دار با شیب حداقل ۲۵ قرار داده شوند .

نوع دوم کلکتورهای خلادار : کلکتور تمام شیشه

-این کلکتور دارای یک صفحه جاذب بر روی سطح داخلی لوله شیشه ای دو جداره است. در فضای بین دو جدار لوله شیشه ای خلا ایجاد می گردد. گرما از شیشه عبور می نماید و آب را گرم می کند. آب گرم شده وارد منبع ذخیره استوانه ای شکل می شود. لازم به توضیح است که به منبع استوانه ای لوله شیشه ای که در فضای بین دو جدار آن خلا ایجاد می گردد ، متصل می شود  .

• پ- کلکتور سهموی :

یک کلکتور سهموی شامل یک سطح انعکاس دهنده سهمی شکل است که اشعه های خورشید را بر روی یک لوله جاذب خطی متمرکز می کند. در یک کلکتور ترکیبی سهموی، یک متمرکز کننده دیگر با پوسته شیشه ای احاطه کننده لوله جاذب ترکیب می شود. فاصله بین پوسته شیشه ای و لوله جاذب میتواند در صورت تمایل از هوا تخلیه گردد .

کلکتورهای خورشیدی را می توان به لحاظ نوع سیستم مورد استفاده برای چرخش (سیر کلاسیون) آب گرم به انواع زیر تقسیم نمود :

• سیستم غیر فعال یا بدون پمپ ( ترموسیفونی)
• سیستم فعال یا جریان اجباری (پمپی)

-در سیستم غیر فعال یا ترموسیفونمخزن آب گرم بالاتر از کلکتور خورشیدی قرار داده می شود. هنگامی که آب در کلکتور گرم میشود به طور طبیعی بالا آمده و وارد مخزن ذخیره می شود. در عوض آب سرد و سنگین از قسمت پایین کلکتور وارد آن می شود. لازم به ذکر است ، مخزن باید حداقل نیم متر بالاتر از کلکتور قرار گیرد. این سیستم ساده و ارزان می باشد؛ اما در شرایط آب و هوایی نامناسب عملکرد آن مختل می شود و امکان کنترل آن در مواقعی که بیش از حد گرم می شود ،  بسیار محدود است.

-در سیستم فعال یا جریان اجباری (پمپی) برای جابجایی سیال بین کلکتور و مخزن ذخیره از پمپ استفاده می شود. از این رو، مخزن ذخیره می تواند در هر جای مناسبی گذاشته شود و امکان کنترل آن در مواقعی که بیش از حد گرم می شود ، وجود دارد ، اما هزینه های آن بیشتر از سیستم ترموسیفون می باشد .

-انواع کلکتورهای خورشیدی بر حسب نوع تماس بین دو سیال :

• دسته یک : حلقه باز ( یا مستقیم)
• دسته دو : حلقه بسته (یا غیر مستقیم )

-در یک سیستم حلقه باز آب شرب از یک مخزن آب گرم به داخل کلکتور جریان می باید. در این سیستم در صورت استفاده از آب های سخت احتمال خوردگی عناصر سیستم وجود دارد. همچنین در بسیاری از اقلیم ها نیاز به استفاده از روش های غیر شیمیایی برای جلوگیری از یخ زدگی و خرابی های ناشی از آن می باشد. البته این سیستم روش ارزان و ساده ای می باشد و در انتقال گرما اتلاف کمتری اتفاق می افتد .

-در یک سیستم حلقه بسته یک سیال که حاوی ضدیخ می باشد (در آب و هواهای سرد)، بین کلکتور و یک مبدل حرارتی که در داخل مخزن ذخیره آب گرم قرار داده می شود ، به گردش در می آید. لازم به ذکر است در این سیستم این سیال با آب شرب مخلوط نمی شود . به علاوه در این سیستم ها هنگامی که تنظیم کننده احساس میکند که آب درون کلکتور گرم تر از آب درون مخزن می باشد ، پمپ فعال میشود و با غروب خورشید هنگامی که آب درون کلکتور، خنک تر از آب درون مخزن می گردد ، تنظیم کننده پمپ را خاموش میکند  .

-انواع کلکتورهای خورشیدی بر حسب نوع سیستم کمکی :

• بدون هیتر کمکی
• با هیتر کمکی الکتریکی
• با کویل حرارتی کمکی

-سایر انواع کلکتورها خورشیدی و ابگرمکن های خورشیدی :

• کلکتور خورشیدی برای گرم کردن هوا
• کلکتورهای بدون لعاب
• کلکتور-ذخیره یکپارچه (ICS)
• کلکتور برگشت ثقلی
• ترکیب پنل های فتوولتائیک با کلکتورهای خورشیدی

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.