آبگرمکن خورشیدی چیست؟
انواع آبگرمکن خورشیدی کدام است؟
مزایای آبگرمکن خورشیدی
امروزه با پیشرفت علم و گسترش انرژی های جدید، نگرانی انسان در نگهداری از طبیعت پیرامون خود دوچندان شده است. استفاده از منابع تجدید ناپذیر و سوخت های آلوده کننده محیط زیست از مشکلات جدی بشر امروز است. برای حل این مشکل باید به دنبال انرژی های جدید و جایگزین باشیم، یکی از همین انرژی های جایگزین و جدید، استفاده از انرژی ارزان و در دسترس خورشید است. انرژی خورشید به راحتی قابل ذخیره می باشد. انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع انرژی در جهان می باشد. این انرژی پاک، ارزان و بی پایان بوده و در تمام مناطق کشورمان و جهان قابل مصرف می باشد.
روند استفاده از آبگرمکن های خورشیدی در دنیا:
گسترده ترین کاربرد انرژی های تجدید پذیر، استفاده آن ها برای تولید حرارت می باشد که به طور عمده به سوخت های زیستی و آب گرمکن‌های خورشیدی مربوط می‌شود. به این ترتیب، یکی از پرکاربرد ترین انواع فناوری های مرتبط با انرژی های تجدید پذیر، فناوری آبگرمکن های خورشیدی می باشد. مجموع ظرفیت آبگرمکن های خورشیدی نصب شده در سطح جهان تا پایان سال ۲۰۱۲ به ۲۶۵۰۰۰ مگاوات حرارتی رسیده است.
آمارها این نکته را به ما نشان می دهد که اقتصاد های در حال توسعه پابه پای کشورهای توسعه یافته، در حال افزایش استفاده از فناوری آبگرمکن های خورشیدی هستند تا بتوانند مصرف سوخت‌های فسیلی را متوقف کنند. چین، آمریکا، آلمان، ترکیه، برزیل، هند و ژاپن در استفاده از انواع این آبگرمکن ها پیشرو هستند.
آبگرمکن خورشیدی:
این دستگاه با جذب انرژی خورشید آب مورد نیاز را گرم می‌کند. از نظر اقتصادی استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرم نمودن آب به جهت رایگان بودن این منبع عظیم انرژی، بسیار مقرون به صرفه می‌باشد.
بهتر است این نکته را بدانید بین 20 الی 30 درصد از میزان انرژی مصرف شده در یک ساختمان صرف گرمایش آب بهداشتی می شود.
به طور سالانه در کشور ایران می توان 70% از انرژی مورد نیاز جهت گرمایش آب را از طریق خورشید تامین نمود که این کار از طریق آبگرمکن های خورشیدی قابل حصول است.
سیستم های آب گرم خورشیدی می توانند در کل سال آب گرم بهداشتی را تامین کنند. این سیستم ها می توانند برای تامین بخشی از گرمای فضا در زمستان را نیز به کار روند. اما به دلیل این که تامین گرمایش فضای ساختمان همواره در زمستان ها مورد نیاز است و در زمستان به دلیل کاهش طول روز و نیز کاهش زاویه تابش خورشید و در نتیجه کاهش انرژی قابل جذب خورشید، به منظور تامین گرمایش فضای ساختمان باید سطح کلکتورهای خورشیدی را به میزان مورد نیاز افزایش داد. با این کار می توان تا 30% انرژی برای گرمایش فضای ساختمان ها را از خورشید تامین نمود.
در آبگرمکن های خورشیدی دو نوع سیستم گرمایش بر اساس نوع سیال یا هوا وجود دارد. انرژی گرمایشی در کلکتورهای سیستم ذخیره می شود.(کلکتور وسیله ای است که سیال درون آن توسط خورشید گرم می شود). همچنین در سیستم هایی که با سیال کار می کنند یک سیال ضد یخ درون کلکتورها جریان دارد و در سیستم های هوایی، هوا درون کلکتور ها گرم شده و گرما را انتقال می دهند.
هر دو نوع سیستم حرارت و اشعه نور خورشید را جذب می کنند سپس آن را به منبع ذخیره داخلی انتقال می دهند. اگر سیستم نتواند حرارت لازم را فراهم کند، در این صورت یک بخش کمکی گرمای لازم را تامین می نماید. آبگرمکن خورشيدی هزينه های انرژی را کاهش می دهد چون از انرژی رايگان خورشيدی استفاده می کند. آبگرمکن های خورشیدی مصرف سوخت های فسيلی را کاهش می دهند، به همین دليل تأثير مستقيمی در کاهش ميزان انتشار گاز های گلخانه ای دارند و با این کار به ما در داشتن محيطی پاک کمک می کنند.
در برخی کشورهای جهان مانند ترکیه و چین از این آبگرمکن ها تقریبا در اکثر منازل استفاده می شود. در کشورمان ایران می‌توان از آبگرمکن های خورشیدی در مناطقی که فاقد لوله کشی گاز مستقل هستند به طورمستقل و در مناطقی که دارای لوله کشی گاز هستند به عنوان پیش گرمکن آب مصرفی استفاده کرد. منظور از پیش گرمکن آن است که آب شهر یا آب ورودی می تواند ابتدا توسط آبگرمکن خورشیدی گرم شود. در صورتی که میزان گرمایش ناکافی باشد، سیستم حرارتی مرسوم مانند پکیج یا شوفاژ می‌تواند دمای آن را تا میزان دلخواه افزایش دهد. به این ترتیب در مصرف انرژی به میزان قابل توجهی صرفه جویی می‌شود.
سیستم های گرمایش خورشیدی با هوا:
سیستم های گرمایش هوای خورشیدی، از هوا به عنوان جاذب و انتقال دهنده انرژی خورشیدی استفاده می کنند. کلکتورهای هوای خورشیدی می توانند مستقیما هوای هر اتاق را گرم یا هوایی که وارد کویل های پمپ حرارتی می شوند، پیش گرمایش کنند. کلکتورهای هوایی در مقایسه با کلکتور آبی سریعتر تولید گرما می کنند از این رو آن ها انرژی مفید بیشتری نسبت به سایز مشابه خود در نوع آبی تولید می کنند.
معمولا کلکتورهای هوای خورشیدی درون دیوارها و سقف نصب می شوند. در این حالت روکش سقف ها می تواند یک سطح جاذب برای هوا ایجاد کند، هوا در 21 درجه سلسیوس وارد کلکتور شده و تا 32 درجه سلسیوس گرم می شود. سرعت هوا در این حالت بین 5/1 تا 1/3 متر بر ثانیه می باشد.
تابش خورشید صفحه را گرم می کند و پس از آن هوای درون کلکتور گرم می شود. سپس فن یا دمنده هوا را از اتاق بیرون می کشد و پس از گرم کردن دوباره به اتاق باز می گرداند. کلکتورهای نصب شده روی سقف نیاز به کانال برای انتقال هوا بین اتاق و کلکتور دارند. کلکتورهای دیواری مستقیما درون دیوار جنوبی نصب می گردند و حفره هایی برای ورود و خروج هوا در آن ها تعبیه می گردند.
سیستم های گرمایش خورشیدی با آب:
این نوع کلکتور ها بیشتر در سیستم های حرارت مرکزی و گرم کردن آب در سیستم گرمایش کاربرد دارند. در این نوع کلکتورها سیال کاری (آب یا پروپیلن گلیکول) حرارت خورشید را جذب و در زمان مناسب، کنترلر پمپ سیرکولاسیون را روشن می کند و سیال را به گردش در می آورد.
اجزای یک آبگرمکن خورشیدی شامل پمپ، لوله کشی داخلی، شیر، منبع انبساط، مبدل، مخزن ذخیره، و کنترلر می باشد.
آبگرمکن های خورشیدی خانگی:
آبگرمکن های خورشیدی خانگی از نظر کارکرد به دو دسته ترموسیفونی و پمپی تقسیم می شوند:
آبگرمکنهای خانگی توموسیفونی:
ساختار و عملکرد این دسته از آبگرمکن های خورشیدی نسبتا ساده می باشد. هر آبگرمکن از یک مخزن و تعدادی کلکتور تشکیل شده است که عملکرد آن بستگی زیادی به شرایط زمانی و مکانی (منطقه جغرافیایی) خواهد داشت. صفحات جاذب کلکتورها انرژی تابشی خورشید را جذب و به گرما تبدیل می کند. لوله های رایزر متصل به این صفحات گرمای جذب شده را به سیال عبوری منتقل می کنند. درصورتی که سیستم غیر مستقیم (Indirect) باشد، سیال گرم در مخزن ذخیره می شود (متشکل از منبع ذخیره دو جداره ) سیال گرم ( محلول آب و ضد یخ ) وارد جداره خارجی شده و آب مصرفی را گرم می کند.
آبگرمکنهای خانگی پمپی:
آبگرمکن خانگی پمپی از یک مخزن، دو کلکتور و یک پمپ تشکیل شده است. عملکرد کلکتور های این سیستم مشابه کلکتور های ترموسیفونی می باشد. با این تفاوت که مخزن این نوع سیستم در هر جایی از ساختمان می تواند قرار بگیرد، دراین صورت آن را جدا از کلکتور و در نزدیکترین مکان به محل مصرف قرار می دهند. از این نوع سیستم به عنوان سیستم کمکی یا پیش گرمکن نیز می توان بهره گرفت، افزودن پمپ سیرکولاسیون به مدار سبب افزایش راندمان و توان خروجی محصول می گردد.
