آبگرمکن خورشیدی (Solar Water Heater) سیستمی است که از انرژی خورشیدی ( انرژی حاصل از نور خورشید) برای گرم کردن آب استفاده می کند.
انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع در جهان و یک انرژی ارزان و بی پایان، پاکیزه و تجدید شونده است. از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد و برای تأمین بسیاری از صورتهای مصرف انرژی می تواند استفاده شود. این انرژی می تواند به شکل حرارت مانند آبگرمکن خورشیدی و یا الکتریسیته مانند پیل های خورشیدی تبدیل شود.
اگرمایل به خواندن مقاله “نحوه کارکرد و اجزای آبگرمکن زمینی گازسوز” هستید. می توانید روی عنوان کلیک کنید.
اجزای آبگرمکن خورشیدی
کلکتورها
کلکتور خورشیدی اصلی ترین جز سیستم آبگرمکن خورشیدی است. صفحات جاذبی هستند که گرما را با جذب نور خورشید جمع آوری می کند. و علاوه بر عمل جذب تابش خورشیدی، انتقال گرما به سیال نیز توسط این قسمت انجام می شود .
کلکتور صفحه ای صاف (Flat Plat Collector)
ساختار کلکتور صفحه تخت به شکل یک جعبه مستطیل شکل بوده، در داخل آن یک صفحه جاذب فلزی از جنس مس یا آلومینیوم با پوششی به رنگهای خاص است. رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب می شود و دارای پوشش خاص است تا بتواند ضریب جذبی انرژی را به بالاترین و ضریب پخش را به کمتر برساند.
زیر صفحه، لوله های کوچکی قرار گرفته که آب یا سیال انتقال حرارت در آنها جریان دارد. اطراف کلکتور به منظور کاهش اتلاف حرارتی عایق بندی شده است. روی سطح جعبه نیز از پلاستیک شفاف یا شیشه پوشیده شده است. حداکثر توان گرمایشی این کلکتورها در بهترین شرایط °۶۵ می باشد.
كلكتور لوله اي تحت خلا (Evacuated Tube Collector)
این کلکتور از تعدادی لوله دو جداره شفاف موازی تشکیل شده است. در داخل آن یک تیوب با پوششی از ماده جاذب قرار دارد. هوا از فضای بین دو جداره خارج گردیده و خلا ایجاد شده، از اتلاف حرارت جلوگیری می کند. در مقابل یخ زدگی تا دمای° ۱۵- مقاوم می باشد. راندمان این کلکتور نسبت به کلکتور صفحه ای بیشتر بوده و حداکثر توان گرمایشی آن در شرایط عالی °۱۱۰ و نسبت به انواع کلکتورها ارزان تر می باشد.
کلکتور سهموی (Collector)
کلکتور دسته ای دارای سطح آینه ای هستند و برای تجمع انرژی خورشیدی بر روی تیوب جاذب که شامل سیال انتقال حرارت است، بکار میرود. از این نوع کلکتور در تولید برق استفاده می شود و صرفا مصارف صنعتی دارند.
کلکتورها به دو دسته کلی متمرکز کننده و غیر متمرکز کننده تقسیم می گردند.
- کلکتور متمرکز کننده
این نوع کلکتور که کلکتور بشقابی شکل نیز گفته میشود. نور خورشید را در کانون خود جذب کرده و توان گرمایی لازم را تولید می کند.
- کلکتور غیرمتمرکز کننده
این کلکتورها خود به دو دسته کلکتورهای لوله خلأ و کلکتورهای صفحه تخت تقسیم بندی می‌شوند. که برای تامین آب گرم و گرمایش فضا به کار می روند.
مخزن ذخیره عایق بندی شده
یکی از اصلی ترین اجزاء آبگرمکن خورشیدی، مخزن ذخیره آبگرم می باشد. این مخزن که اغلب در پشت بام منازل نصب میشود، از طریق مجراهای ورودی و خروجی با کلکتور در ارتباط است و گرمای جمع‌آوری شده توسط کلکتور را ذخیره میکند بدون اینکه دچار خوردگی شود. جنس مخازن بکار رفته در آبگرمکن های خورشیدی معمولا از فولاد و مس بوده و گاهی اوقات از فایبر گلاس نیز استفاده می شود. این مخازن توسط پشم شیشه و یا فوم پلی اورتان به ضخامت ۱۰ الی ۲۰ سانتیمتر عایق می شوند. اندازه مخازن از چند ده لیتر تا چند صد لیتر متغیر است.
مبدل حرارتی
مبدل های گرمایی در مخزن سیستمهای پمپی قرار دارند که سیال گرم شده از داخل آنها عبور کرده و گرمای خود را به صورت غیر مستقیم به آب می دهد.
لوله های عایق و پمپ
از لوله های عایق در مدار لوله کشی برای انتقال آب گرم از مخزن به طرف محل مصرف و انتقال آب سرد به ورودی مخزن استفاده میشود و در سیستم های اجباری از پمپ برای حرکت سیال استفاده میگردد.
کنترل کننده های الکترونیکی
در ین دستگاه سنسورهایی وجود دارد که دمای سطح کلکتور و دمای مخزن را اندازه گیری کرده و مقدار دمایی را که مصرف کننده انتخاب کرده تنظیم می کند.
سیستم جبران ساز کمکی (المنت برقی)
آبگرمکن های خورشیدی برای جبران کمبود احتمالی انرژی خورشیدی، دارای یک سیستم جبران ساز می باشند. سیستم جبران ساز در آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی یک المنت برقی است که در داخل مخزن اصلی قرار دارد و در مواقع مورد نیاز به صورت اتوماتیک (توسط کنترلر) روشن می شود.
چگونگی کارکرد آبگرمکن خورشیدی
در آبگرمکن های خورشیدی با قرار دادن یک صفحه خورشیدی در بالای پشت بام یا فضای باز می توان بدون وقفه انرژی تجدید پذیر خورشید را دریافت و از آن برای گرم کردن آب و ذخیره آن در یک مخزن عایق استفاده کرد.
بدین صورت که لوله های آب به صورت شیب دار قرار میگیرند و آب بعد از پر شدن در مخزن و لوله ها، به وسیله نور خورشید گرم میشود. سپس به دلیل سبک تر بودن آب گرم نسبت به آب سرد، آب گرم به سمت بالا حرکت میکند و آب سرد جای آن را در لوله ها میگیرد و با استفاده از پمپ به مخزن آب منتقل می شود. این چرخه تا زمانی که کل مخزن هم دما بشود اتفاق می افتد.
انواع آبگرمکن های خورشیدی
ترمو سیفون (Thermo Siphon)
ساختار و عملکرد این دسته از آبگرمکن های خورشیدی نسبتا ساده می باشد. هر آبگرمکن از یک مخزن و تعدادی کلکتور تشکیل شده است. آبگرمکن ترمو سیفون برای جابجایی آب هیچ پمپی ندارد و این عمل را براساس سیکل طبیعی و فقط با استفاده از انرژی خورشید انجام می دهد.
با تابش نور خورشيد به صفحات جاذب كلكتورها و تبدیل انرژی تابشی به انرژی گرمایی توسط اين صفحات، لوله های رایزر متصل به این صفحات، گرمای جذب شده را به سیال عبوری منتقل می کنند. سيال موجود در كلكتورها در اثر خاصيت رسانايي گرم مي شود. در اثر اختلاف دما چگالی بين ابتدا و انتهای رایزر، سيال گرم به بالا حركت كرده و به منبع ذخيره وارد می گردد.
در آبگرمكن های خورشيد ترمو سيفونی، سيستم كمكی برقي برای مواقع اضطراری، يك المنت برقی است كه با ترموستات تعبيه شده امكان تنظيم دماي دلخواه وجود دارد. زیرا حركت ترموسيفونی تا زماني كه انرژي خورشيد موجود باشد ادامه دارد. اين حركت با افول خورشيد متوقف می شود.
عمده ترین مشکلی که این سیستم دارد، یخ زدگی در فصل سرما می باشد. دلیل این مشکل بخاطر نصب منبع دوجداره آب گرم در قسمت بالاتر از کلکتور و همچنین در فضای خارج از ساختمان می باشد.
برای حفاظت از یخ زدگی ، نيازمند به استفاده ضد يخ می باشيم. در آبگرمكن هاي خورشيدی، از ضد يخ هايی با گريد غذايی و غير سمی استفاده می شود.
مخازن آبگرمكن های ترموسيفونی به صورت بی فشار و تحت فشار توليد می گردند.
- آبگرمکن های بی فشار
آبگرمكن های خورشيدی بی فشار فاقد فشار آب شهری هستند. زيرا مخازن آنها تحمل فشار آب شهر را ندارد. بنابراين هنگامی كه مصرف كننده شير آب گرم را باز می كند فشار آب به مراتب كمتر از فشار آب سرد است.
- آبگرمکن های تحت فشار
اين نوع آبگرمكن ها دارای مخزن پر فشار می باشند كه باعث می شود تحمل آب شهر را داشته باشند. مخازن اين نوع آبگرمكن ها به طور مستقيم به آب شهر وصل می شوند. مصرف كننده آب گرم پر فشار استفاده می كند.
پمپ دار تحت فشار
آبگرمکن خورشیدی پمپی علاوه بر مخزن دو جداره و کلکتورها، دارای یک پمپ به منظور جابجایی سیال هستند. پمپ در مسير ورود محلول سرد به كلكتورها قرار می گیرد و محلول را پس از گرم شدن توسط صفحات جاذب كلكتورها برگشت می دهد.
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. پس مهمترین مزیتی که این سیستم دارد قابلیت استفاده کردن مخزن به صورت indoor و در داخل موتور خانه می باشد. زیرا در این نوع آبگرمکن ها برخلاف آبگرمکن های کم فشار که می بایست حتما بر روی ارتفاع قرار گیرند تا بتوانند فشار آبگرم لازم را در خانه تامین نمایند، این مسیله وجود ندارد.
آبگرمكن خورشيدي پمپ دار و ترموسفونی كه از كلكتورهاي صفحه تخت در آن استفاده شده است از مخازن پر فشار استفاده می نمايد و براي مصارف خانگي مانند آپارتمان ها، ويلاها و مصارف عمومی مانند هتل ها و كارخانجات و غيره توصيه می گردد.
برگشت ثقلی
در آبگرمکن خورشیدی با برگشت ثقلی، آب به وسیله یک سیستم بسته، حرارت خورشید را جذب کرده و توسط یک مبدل حرارتی آب داخل مخزن را گرم می نماید. این سیستم تا زمانی که حرارت خورشید کافی باشد فعال می باشد، در غیر اینصورت پمپ از کار افتاده و آب در اثر نیروی ثقلی به داخل مخزن تخلیه می گردد.
به طور كلی آبگرمكن های خورشيدی دو دسته اند
آبگرمكن خورشيدی صفحه ای
در آبگرمکن خورشیدی صفحه ای كه قديمی تر است. بايد اشعه آفتاب عمود بر صفحه بتابد تا بيشترين جذب را داشته باشد. در نتیجه بازده کمتری دارد.
آبگرمکن خورشیدی صفحه ای
آبگرمكن خورشيدی استوانه ای
در سيستم استوانه ای، لوله های موازی هستند. که می توانند اشعه آفتاب را در هر زاویه و در هرفصل و ساعتی جذب كنند و حتي تا دماي جوش قابليت افزايش دما دارند.
مزایای استفاده از آبگرمکن خورشیدی
- رایگان و همیشه در دسترس
- پاک و بدون آلودگی زیست محیطی
- بی پایان بودن منبع انرژی خورشیدی
- کاهش هزینه های انرژی گرمایی
- صرفه جویی در مصرف سوخت فسیلی
- بدنه سبک و مقاوم در برابر خوردگی
- مقاوم در برابر یخ زدگی
- راندمان بالای جذب انرژی خورشیدی
- قابلیت ذخیره آب برای مدت طولانی
- توان ظرفیت های مختلف
- قابلیت نصب المنت حرارتی
- امن و بی خطر بودن و افزایش ضریب اطمینان ایمنی
نظرات کاربران