آبگرم كن خورشيدي = آبگرم دائمي و رايگان

كشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرارگرفته است و در منطقه اي واقع شده است كه به لحاظ دريافت انرژي خوزشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين رده ها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي ايران بين 1800 تا 2200 كيلووات ساعت بر متر مربع در سال تخمين زده شده است كه البته اين رقم بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. لذا آبگرم كن خورشيدي وسيله اي مناسب براي تأمين آبگرم ساختمانها مي باشد.

طرز كار آبگرم كن خورشيدي

ابتدا مخزن آبگرم با آب سرد پر مي شود و آب داخل لوله هاي تعبيه شده در زير كلكتورها، هنگامي كه خورشيد روي سطح كلكتور مي تابد به تدريج گرم شده و به كندي به طرف مخزن از طرف بالا ذخيره مي شود. آب سرد مخزن نيز از طرف ديگر لوله به سمت پايين لوله براي انجام عمل گرمايشي جريانمي يابد (عمل ترموسيفوني) تا زماني كه تابش خورشيدي براي گرم كردن آب كفايت كند اين عمل ادامه مي يابد.
بخش اصلي يك آبگرم كن خورشيدي كلكتورهاي تعبيه شده در لوله هاي آن است كه خود شامل يك روكش مسي است كه بعد از نقره بالاترين قابليت جذب حرارت را داراست و يك روكش سياه رنگ كه خود عامل مهمي در جذب انرژي گرمائي مي باشد بوسيله تابش كلي خورشيد حرارت يافته و حرارت خود را به يك سيال جذب كننده (مانند آب) كه داخل لوله در جريان است، منتقل مي كند. همچنين لوله هاي موجود دو جداره بوده و با استفاده از خلأ ما بين دو جداره بيروني مانع نفوذ سرما به داخل لولهمي شود. جداره مخزن به عايق پلي اورتان 50mm مجهز مي باشد كه در فصل زمستان مانع نفوذ سرما به داخل مخزن مي شود، همچنين مخزن مجهز به يك المنت برقي مي باشد كه در صورت ابري بودن چند روزه مداوم هوا، مي توان از آن براي گرم كردن آب داخل مخزن به ميزان 70 درجه سانتيگراد استفاده نمود.
آبي كه به اين روش گرم مي شود به طور مستقيم به مصرف گرمايش خانوار مي رسد و يا توسط يك مبدل حرارتي دماي آب مصرفي خانوار را افزايش مي دهد. بزرگترين توليد كنندگان كلكتورهاي گرمايشي جهت به ترتيب چين، آمريكا، ژاپن و تركيه هستند و بيش از 90% رشد مصرف كلكتورهاي گرمايشي در چين اتفاق مي افتد.

با توجه به آمار ذكر شده و معايب آبگرمكن گازي و پكيج از جمله تلفات جاني، هزينه هاي تحميل شده مصرف گاز و برق و با توجه به آغاز لايحه هدفمندكردن يارانه ها و حذف يارانه سوخت در كشورمان زمان آن رسيده فكر مناسبي براي فعاليت در زمينه انرژي هاي نو و روشهاي بهينه سازي مصرف سوخت شود.

دستگاهی که با استفاده از انرژی خورشید قادر به تولید و ذخیره آب گرم باشد آبگرمکن خورشیدی نام دارد.

دید کلی

برای تولید آب گرم مصرفی در منزل ، مسکونی ، استخر شنا ، کارگاه ، آزمایشگاه تأسیسات حمام می‌توان گرمای خورشید را به توسط جمع کننده‌های تخت خورشیدی دریافت کرد. در یک تأسیسات آب گرم خورشیدی ، یک مایع (آب) در یک ظرف مسطح کم ضخامت که سیاه شده است گرم می‌شود.
برای دیدن ادامه مطلب بروی تیتر کلیک کنید.






آب گرم شده می‌تواند توسط ترموسیفون در لوله‌های مارپیچی جریان پیدا کند. این لوله‌ها بطور مارپیچی در مخزن که می‌خواهند آن را گرم کنند، قرار گرفته و تبادل حرارتی انجام دهند. این نوع آب گرم کن بیش از 40 سال است که در کالیفرنیا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ولی تشکیل رسوبات در این دستگاه سبب نقص کار است.

تاریخچه

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف ، به زمان ما قبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگیری ، در آن هنگام رومانیون معابر به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید جهت رشد کردن آتشدانهای محراب استفاده می‌کردند، زیاد دوران فراعنه صر آمنوفیس سوم (1419-1455 قبل از میلاد) بر اثر تابش خورشید بر مجسمه‌های ناطق ، هواداران آنها و مجسمه‌ها به صدا در می‌آمد. ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونانی (212-287 ق. م) اولین بار با استفاده از آینه‌های کوچک مربعی شکل با متمرکز کردن نور خورشید بر روی ناوگان رمی ، ناوگان آنها را به آتش کشید. که به همین جهت از ارشمیدس به عنوان بنیانگذار استفاده از تابش خورشید نام می‌برند.

معایب انرژی خورشیدی

خورشید منبع کاملاً متغییری است. یعنی در فصول ، ماهها و ساعات روز و شب متغیر است و چگالی انرژی آن کم است.

محاسنات انرژی خورشیدی

فراوان ـ بی هزینه ـ تقریباً همه جا در دسترس ـ عمر طولانی سیستمهای تبدیلی انرژی خورشیدی نسبتاً ساده است.

ساخت آب گرمکنهای خورشیدی

بعضی از پژوهشگران را عقیده بر این است که باید گرد آورنده‌های خورشیدی برای تهیه آب گرم بهداشتی در دسترس همه مردم قرار گیرد. گرد آورنده دارای یک ورقه به رنگ سیاه کدر ، جهت جذب نور می‌باشد. برای جریان آب نیز روشهای مختلفی ممکن است. آب می‌تواند در لوله‌های فلزی نصب شده روی ورقه سیاه ، یا بین دو ورق مسطح موازی که فاصله کمی از هم دارند، یا روی یک ورقه مسطح یا موج دار ، یا در اجزای رادیاتورهای کم عمق پوشیده از یک یا دو شیشه قرار داده می‌شود.شیشه‌ها به فاصله 2 تا 3 سانتیمتر از هم قرار داده می‌شود. ته و کناره‌های قالب باید از نظر حرارتی عایق بندی شده باشند. توسعه آب گرمکنهای خورشیدی در دنیا ادامه دارد. در ایالات متحده ، انگلستان ، روسیه ، فرانسه ، استرالیا ، ژاپن و در بسیاری از کشورهای دیگر آب گرمکنهای خورشیدی ساخته می‌شود.

ساختار یا ساختمان آبگرمکن خورشیدی

ساده‌ترین آب گرمکن خورشیدی از یک گردآور تخت (کلکتور) و یک مخزن ذخیره آب تشکیل شده است. شرایط لازم نصب این آب گرمکن آن است که قسمت فوقانی گرد آور پایین‌تر از قسمت تحتانی مخزن ذخیره قرار گیرد و حداقل انحراف گرد آور نسبت به سطح افق که برای تحقیقی جریان تومو سیفونی ، در حدود 20 درجه رو به جنوب انتخاب شد.

طرز کار

ابتدا مخزن آب گرم با آب سرد پر می‌شود و آب داخل لوله‌های گردآور ، هنگامی که خورشید روی سطح گرد آور می‌تابد به تدریج گرم شده و به کندی به طرف مخزن از طرف بالا ذخیره می‌شود، آب سرد مخزن نیز از طریق لوله دیگربه طرف قسمت پایین گردآور جریان یافته تا زمانی که تابش خورشیدی برای گرم کردن آب کفایت کند، این عمل ادامه می‌یابد.

وظیفه کلکتور

بخش اصلی یک آبگرمکن خورشیدی کلکتور آن است که شامل تعدادی لوله های مخصوص خلاء می باشد.این لوله ها بوسیله تابش کلی خورشید حرارت یافته و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده (مانند آب ) که داخل لوله در حال جریان است ، منتقل می کند. رنگ این نوع شیشه همیشه تیره انتخاب می شود و دارای پوشش  خاصی است که بتواند ضریب جذب  انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. 

مخزن ذخیره:
به منظور ذخیره آب گرم مصرفی از یک یا دو مخزن فلزی بهمراه عایق درنظرگرفته شده است. جنس مخازن عمدتاً از گالوانیزه و یا استنلس استیل بوده که حسب تقاضا متفاوت می باشد. ظرفیت مخزن بر اساس میزان مصرف آب گرم تعیین می شود. مخازن عمدتاً از نوع مخزن دو جداره می باشد. همچنین رنگ مخازن براساس تقاضا قابل سفارش می باشد.

مخرن انبساطی:
به منظور دفع نوسانات حجمی سیال در اثر تغییرات دما، یک مخزن انبساطی در مجاورت مخزن استفاده می گردد. همچنین تامین آب جبرانی بر عهده مخزن انبساطی است.

نگهدارنده فلزی:
نگهدارنده ها شامل اسکلت فلزی است که وظیفه نگهداری مخزن و سطوح جاذب را بر عهده دارد.

انواع كلكتورهاي خورشيدي گرم كننده مايع عبارتند از:

كلكتور تخت Flat Plate Collector:
این کلکتور ساده‌ترین و پر استفاده‌ترین نوع کلکتور به‌شمار می‌رود. ساختار آن 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. رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب می‌شود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. اساساً كلكتور غير متمركز كننده¬اي است كه سطح جاذب آن مسطح مي¬باشد. زیر صفحه لوله‌های کوچکی از جنس مس به صفحه جاذب جوش خورده¬اند 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. برای رسیدن به دمای بالا مجموعه ورق و لوله‌ها را در داخل یک جعبه عایق با روکش شیشه قرار می‌دهند تا با استفاده از اثر گلخانه‌ای بتوان حرارت بيشتري را بدام انداخت.

جنس روكش سياه معمولاً از جنس اكسيد كروم است كه99% اشعه آفتاب را جذب مي¬كند. جريان بوسيله خاصيت ترموسيفوني يا بوسيله پمپ الكتريكي به مخزن ذخيره عايق بندي شده است كه مي¬تواند دوجداره نيز باشد.