براي برقراري ارتباط با ما، لطفا نامه‌هاي خود را به آدرس الكترونيكي 

  sodagar551@yahoo.com  ارسال فرماييد و یا به صفحه تماس با ما مراجعه کنید. ما در اسرع وقت به نامه‌هاي شما پاسخ خواهيم داد.

استفاده از انرژی خورشید در ساختمان

ميزان انرژي‌اي كه خورشيد در مدت زمان يك ساعت به زمين ارزاني مي‌دارد، معادل انرژي مورد نياز تمام انسان‌ها در طول يك سال است
استفاده از انرژی خورشید در ساختمان

در ایران روزانه به طور متوسط 5/5 کیلووات ساعت انرژی خورشیدی بر هر متر مربع از سطح زمین می تابد و 300 روز آفتابی در 90% خاک کشور داریم.

مساحت ایران تقریبا 1600000 کیلومتر مربع یعنی حدود 1012 × 6/1 متر مربعاست.

میزان تابش روزانه انرژی خورشید در ایران برابر است با 1012×5/5×6/1 کیلو وات ساعت.

میزان کل تابش خورشید در طول روز برای ایران تقریبا برابر است با 109×9 مگاوات ساعت.

اگر تنها از 1% مساحت ایران انرژی خورشیدی را دریافت کرده و راندمان سیستم دریافت انرژی تنها 10 % باشد، باز هم می توانیم روزانه 106×9 مگاوات ساعت انرژی از خورشید دریافت کنیم.

نقشه تابش در ایران

انرژي خورشيدي؛ فراوان‌ترين انرژي در جهان

ميزان انرژي‌اي كه خورشيد در مدت زمان يك ساعت به زمين ارزاني مي‌دارد، معادل انرژي مورد نياز تمام انسان‌ها در طول يك سال است؛ گزاره‌اي عجيب و البته تكان‌دهنده. باور اين واقعيت كه انرژي مورد نياز ساليانه 7 ميليارد انسان براي گرمايش، سرمايش، حمل‌ونقل و ...، در طي يك ساعت از خورشيد به زمين مي‌رسد، اما ما براي تامين انرژي، زمين را كاويده و در جستجوي سوخت‌هاي فسيلي آن را تكه‌تكه مي‌كنيم، سخت و تاسف‌بار است. شكل زیر اين واقعيت را به خوبي به تصوير مي‌كشد. ميزان انرژي كه زمين در طول يكسال از خورشيد دريافت مي‌كند با رنگ نارنجي و ميزان انرژي مصرفي سالانه جهان با رنگ آبي نشان داده ‌شده ‌است كه به نوعي تصديق‌كننده همان جمله ابتداي پاراگراف است. از طرف ديگر مكعب‌هاي سبز، قرمز، خاكستري و زرد كل ذخاير فسيلي موجود در جهان را نشان مي‌دهد كه مجموع آن‌ها حتي كمتر از انرژي يك‌سال خورشيد است. به علاوه در ميان انرژي‌هاي تجديدپذير نيز، انرژي خورشيدي فراوان‌ترين انرژي محسوب مي‌شود

                                                               

                              منابع انرژي در دسترس در مقابل ميزان مصرف انرژي يك سال جهان

مسئله ديگري كه لزوم بهره‌گيري از انرژي خورشيدي را دوچندان مي‌كند، پيامدهاي زيست‌ محيطي حاصل از به‌كارگيري انبوه سوخت‌هاي فسيلي و انتشار كربن است. بر اساس دورنماي فناوري انرژي  ETP2008)،)38 درصد از كاهش انتشار كربن در سال 2050، از طريق اصلاح سبد توليد برق جهان صورت مي‌گيرد .براي دستيابي به اين مهم، نقشه‌راه آبي آژانس بين‌المللي انرژي (Blue Map) بايد اجرايي شود كه در آن سهم توليد برق خورشيدي 11 درصد در نظر گرفته شده‌است. هدف نقشه‌راه آبي آژانس، رساندن سطح انتشار كربن سال 2050 به نصف مقدار حال حاضر، يعني 14 ميليارد تن در سال است. در صورتي كه 11 درصد توليد برق از انرژي خورشيدي در سال 2050 محقق شود، سالانه 2.5 ميليارد تن كربن كمتر به محيط‌زيست تحميل خواهد شد. 

                                                             

                                         ميزان كاهش انتشار كربن در سال 2050 به تفكيك بخشهاي مختلف


انواع فناوري‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي 

براي استفاده از منبع هميشگي انرژي خورشيدي، سه روش وجود دارد كه در زير فهرست شده‌اند.

بهره‌گيري از سلول‌هاي خورشيدي (PV) : تبديل انرژي خورشيد به ولتاژ DC از طريق سلول‏هاي خورشيدي

استفاده از انرژي حرارتي خورشيد (CSP): متمرکز نمودن انرژي خورشيد و استفاده از انرژي حرارتي آن براي به حرکت درآوردن توربين و توليد برق 

سرمايش و گرمايش خورشيدي (SHC): سيستم‌هاي كه از انرژي مستقيم خورشيد و بدون تبديل آن به برق، براي توليد گرما و سرما استفاده مي‌كنند (مانند آبگرمكن خورشيدي)

فناوري‌هايPV  وCSP  به خاطر ساختار متفاوت و كاركردهاي مختلفي كه دارند، در برخي مناطق و براي پاره‌اي از كاربردهاي ويژه، ممكن است هر كدام از آن‌ها نسبت به ديگري ارجحيت داشته باشند. مهم‌ترين تفاوت‌هاي اين دو فناوري در زير عنوان شده است.

- نصب آسان سلول‌هاي خورشيدي در تمامي مناطق و امكان استفاده از آن‌ها به عنوان منابع توليد پراكنده

- عدم نياز به آب براي خنك‌سازي سلول‌هاي خورشيدي بر خلاف نيروگاه‌هاي CSP

- امكان استفاده سلول‌هاي خورشيدي از اشعه غيرمستقيم آفتاب و توليد برق حتي در روزهاي ابري

در مقابل:

امكان ذخيره‌سازي انرژي به صورت حرارتي در نيروگاه‌هاي CSP و توليد برق در تمامي ساعات روز مستقل از تابش خورشيد (امكان تامين بار پايه)

-         ارزان‌تر بودن برق توليدي در نيروگاه‌هاي حرارتي به سبب توليد انبوه و ارزان‌تر بودن تكنولوژي‌ ساخت

بر اساس آمار منتشر شده از سوي اتحاديه انرژي خورشيدي(SEIA)، 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي تا پايان سال 2009 در جهان نصب شده‌ است كه 10هزار مگاوات آن به كشور آلمان اختصاص دارد. اسپانيا و ژاپن با حدود 3600 و 2600 مگاوات رتبه‌هاي دوم و سوم جهان را در اختيار دارند .

 

انرژي خورشيدي حرارتي ConcentratingSolar Power

از 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي جهان، تنها حدود 800 مگاوات آن از نوع نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي است كه 400 مگاوات آن در آمريكا، 300 مگاوات آن در اسپانيا و 100 مگاوات آن در ساير نقاط جهان احداث شده ‌است. دلايل كمتر بودن ظرفيت ساخته‌شده اين فناوري در مقابل فناوري سلول‌هاي خورشيدي، در چند مورد زير خلاصه مي‌شود.

-         لزوم توليد برق به روش متمركز و در ابعاد نيروگاهي و در نتيجه نياز به وجود مكان مناسب براي احداث نيروگاه

-         نياز به سرمايه‌گذاري اوليه بالا

-         عدم صرفه اقتصادي ساخت نيروگاه در مناطق با شدت تابش كم نور مستقيم خورشيد (تنها مناطقي چون جنوب غرب آمريكا، بخش‌هاي وسيعي از آفريقا و خاورميانه، استراليا و تا حدي جنوب اروپا براي احداث اين نيروگاه‌ها مناسب است. شكل4 ميزان تابش مستقيم خورشيد را نشان مي‌دهد).

لازم به يادآوري است كه شدت تابش مستقيم خورشيد (Direct Normal Irradiance) با DNI نشان داده مي‌شود و واحد آن «كيلووات ساعت در متر مربع در سال» است. مي‌توانيد با مطالعه ساير مقالات با نحوه عملكرد و برخي خصوصيات اين نيروگاه‌ها، مانند انوع فناوري‌هاي ساخت، ميزان آب مصرفي نيروگاه، هزينه‌هاي طول عمر، بازده سالانه تبديل انرژي خورشيدي به الكتريكي و ... آشنا شويد.

                                                                   

                                                                         ميزان انرژي خورشيدي براي احداث نيروگاه هاي CSP

 

                                                                

(PV)سلول های فتوولتائیک

فتوولتائيك سيستمي است كه قادر به تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريسيته مي‌باشد. استفاده از سيستم‌هاي فتوولتائيك به ما این قابليت را مي‌دهد كه محيط زيست پاكيزه‌اي داشته باشيم، چرا كه سيستم توليد الكتريسيته فتوولتائيك اثرات جانبي بسيار ناچيزي بر طبيعت دارد و‌ برخلاف سوخت‌هاي فسيلي كه تجديد ناپذير هستند و روزي به پايان مي‌رسند، انرژي خورشيدي منبعي تجديد پذير به‌شمار مي‌آيد كه تا روزي كه حيات در كره خاكي وجود دارد قابل استفاده و بهره برداري است

سلول هاي خورشيدي از نيمه رساناها تشكيل شده‌اند. اين سلول‌‌ها در اندازه‌ها و اشكال گوناگون توليد  مي‌شوند. هر سلول خورشيدي تنها 1 تا 2 وات انرژي الكتريسيته توليد مي‌كند. معمولاً اين سلول‌هاي خورشيدي به هم متصل مي‌شوند تا يك سيستم خورشيدي بزرگ را به‌وجود آورند. يك سلول خورشيدي علاوه بر توليد الكتريسيته، داراي يك باتري نيز مي‌باشد كه انرژي الكتريسيته بدست آمده را براي شب و يا روز‌هايابريذخيره مي‌كند .                               
سيستم فتوولتائيك مي‌تواند در هر آب و هوايي كار كند. درست است كه در آب و هواي ابري و يا باراني ميزان توليد انرژي الكتريسيته كاهش پيدا مي‌كند، ولي به هر حال اين ميزان هيچ وقت در هنگام روز از 25% ميزان حداكثر ظرفيت توليد انرژي سيستم كمتر نخواهد بود. اين در حالي است كه در شرايط معمولي تا 80% ميزان توليد حداكثر سيستم، انرژي الكتريسيته توليد خواهد شد.
نگه داري سيستم هاي فتوولتائيك بسيار راحت است، نيازي به جابجايي قطعات نيست. در يك سيستم فتوولتائيك هيچ گونه حركت مكانيكي وجود ندارد، وقتي قطعات حركتي نداشته باشند در نتيجه استهلاكي وجود نخواهد داشت .

در حال حاضر، استفاده از انرژي خورشيدي جهت تامين برق در موقعيت‌هاي زير از توجيه اقتصادي برخوردار است:                                                                        

ساختمان‌هايي كه بيش از يك چهارم مايل از منبع توليد انرژي فاصله دارند مي‌توانند با كمك سيستم فتوولتائيك، انرژي برق را به بهاي انرژي سوخت فسيلي در اختيار داشته باشند.

براي مناطق دور افتاده كه برق رساني به آن‌ها مشكل است مانند مراكز ارتباطي خارج از شهر و همچنين مناطق نظامي بهترين روش توليد انرژي استفاده از فن‌آوري فتوولتائيك است.

نمونه سلول های فتوولتائیک استفاده شده در ساختمان ها  : 

انواع  سلول های فتوولتائیک                    

كلكتور‌هاي تخت Flat-platecollectors

اين کلکتور ساده‌ترين و پر استفاده‌ترين نوع کلکتور به‌شمار مي‌رود. ساختار آن به شکل يک جعبه مستطيل شکل بوده که در داخل آن يک صفحه جاذب فلزي از جنس مس يا آلومينيوم با پوششي به رنگ‌هاي خاص است. اين صفحه، جاذب انرژي حرارتي خورشيد است. در زير صفحه، لوله‌هاي کوچکي قرار گرفته که آب يا سيال انتقال حرارت در آن‌ها جريان دارد. اطراف کلکتور به منظور کاهش اتلاف حرارتي عايق بندي شده است. روي سطح جعبه نيز از پلاستيک شفاف يا شيشه پوشيده شده است.

                                                                       

اجزاي اصلی يك كلكتور تخت عبارتند از: 

1-      صفحه جاذب: مهمترين عنصر در يك كلكتور صفحه جاذب آن است. اين قطعه از يك صفحه فلزي تشكيل مي شود كه لوله هاي عبور سيال بر پشت آن جوش شده است. در صورتيكه پوشش آن از رنگ 

مشكي معمولي (Black Paint) باشد، عليرغم جذب بالا، انتشار حرارت زيادي نيز خواهد داشت.

2-      شيشه: پوشش نهايي كلكتورهاي خورشيدي، شيشه هاي مخصوص است. اين شيشه ها با افزايش عبور طيف مادون قرمز و ماوراء بنفش از خود راندمان كلكتورها را افزايش مي دهند.. هر چه مقدار ذرات آهن در شیشه بیشتر باشد، انتقال نور خورشید به صفحات جاذب کمتر و در مقابل انرژی ورودی در شیشه جذب می گردد که باعث اتلاف انرژی خورشیدی و در نتیجه راندمان پایین تر می شود.

3-      عايق: بدنه كلكتور بايد در مقابل انتقال حرارت عايق باشد تا بتواند حداكثر راندمان را داشته باشد. اين عايق معمولا از جنس عايق هاي معدني (پشم سنگ) است. عایقها در پشت و کناره های جاذب به کار می روند.

4- قاب: قاب كلكتور از جنس آلومينيوم و يا ورق گالوانيزه است و ساير اجزاي كلكتور را در برمی گيرد.

مبناي سنجش كيفيت كلكتورهاي  خورشيدي ميزان راندمان آنها است كه رابطه مستقيم با كيفيت صفحات جاذب دارد.

کلکتورها که وظیفه جذب انرژی خورشید را بر عهده دارند، در واقع قلب سیستم به شمار می آیند و از اهمیت فوق العاده ای برخوردارند. کلکتورها معمولا از صفحاتی فلزی تشکیل می شوند که دارای پوششی جاذب هستند. در زیر این صفحات لوله هایی جوش خورده است که در داخل آنها سیال عامل به گردش در می آید و با عبور از طول لوله، گرم می شود. سیال گرم شده، حامل انرژی خورشیدی است که از آن در مصارف گوناگون استفاده مینمایند.

                                                                 

كلكتورهاي تحت خلا Evacuated-tube collectors

اين کلکتور از تعدادي لوله دو جداره شفاف موازي تشکيل شده است که در داخل آن يک تيوب با پوششي از ماده جاذب قرار دارد. هوا از فضاي بين دو جداره خارج گرديده وخلا ايجاد شده از اتلاف حرارت جلوگيري مي‌کند. مزيت اين نوع كلكتور توانايي در ايجاد دماي بالاتر مي‌باشد.

                                                                                

                                                                                   

 

كلكتورهاي سهموي Concentrating collectors

اين کلکتور‌ها سطح آينه اي داشته و براي تجمع انرژي خورشيدي بر روي تيوب جاذب که شامل سيال انتقال حرارت است، به‌کار مي‌رود.

                                                              

                                                              

                                                                         

 

موارد استفاده از انرژی خورشید در ساختمان ها:

سیستم های سرمایش خورشیدی :

گرمايش و سرمايش ساختمانها با استفاده از انرژي خورشيد، ايده تازه‌اي بود که در سالهاي ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از يک دهه به پيشرفتهاي قابل توجهي رسيد. در زمينه گرمايش با استفاده از انواع گرمكن هاي خورشيدي مي توان از آب و يا هوا به عنوان سيال ناقل انرژي استفاده كرد. همچنين با افزودن سيستم خورشيدي به سيستم تبريد جذبي علاوه بر آب گرم مصرفي و گرمايش از اين سيستم‌ها در فصول گرما براي سرمايش ساختمان نيز استفاده می گردد                                    .                             
بيان ساليانه مصرف انرژي كشور نشان دهنده آن است كه بيشينه ميزان مصرف انرژي در ماه هاي گرم سال اتفاق مي افتد؛ علت اصلي چنين افزايشي، انرژي بالاي دستگاه هاي سرمايش مي باشد؛ با كمي دقت اين نكته نمايان مي شود كه در اين فصول در كنار چنين افزايش مصرفي، انرژي تابشي خورشيد با قابليت كاردهي بالا در دسترس مي باشد به نظر مي رسد كه جايگزيني منابع عظيم انرژي خورشيدي در دسترس در اين فصول راهكار مناسبي براي كاهش ميزان بيشينه مصرف انرژي مي­باشد.
به منظور تولید سرمایش، استفاده از سیکل های تبرید جذبی و تراکمی مرسوم می باشد. مطابق تحقیقات بعمل آمده، استفاده از سيستم سرمايش جذبي با سيكل هاي بازيافت بسيار مقرون به صرفه مي باشد و در مقابل در صورتي كه غير از سيكل هاي بازيافت از اين سيستم استفاده شود ميزان انرژي بيشتري نسبت به سيستم تراكمي مصرف خواهد شد. البته لازم به يادآوري است كه استفاده از سيستم سرمايش جذبي به جاي سيستم تراكمي تنها از ديدگاه مصرف انرژي مورد بررسي قرار نمي گيرد بلكه از لحاظ ميزان آلاينده هاي زيست محيطي در مقايسه با سيستم سرمايش تراكمي آلودگي كمتري به محيط زيست تحميل مي نمايد.
 اما تامین انرژي حرارتي مورد نياز يك سيستم سرمايش جذبي بوسيله دو منبع خورشيدي و فسيلي به 

صورت موازي راهکار مناسبی است که باتوجه به شرایط آب وهوایی و شدت تابش بالای خورشید در تابستان، پیشنهاد می گرد .                                                       .
در این حالت ديگ آب داغ موظف به تأمين انرژي مورد نياز چيلر در ساعاتي كه انرژي خورشيد مستقيماَجوابگوي نياز سيستم نیست، می باشد.

به صورت كلي يك كلكتور خورشيدي يك مبدل حرارتي است كه انرژي خورشيد را به گرما تبديل مي­كند، در مبدل هاي معمولي انتقال انرژي از طريق يك سيال به سيال ديگر صورت مي گيرد ولي در كلكتورهاي خورشيدي انتقال انرژي از طريق تشعشع به سيال انتقال مي يابد .                        .
كلكتورهاي تخت قابليت توليد دمايي تا حدودC100ْ را دارا بوده كه با دريافت تابش هاي مستقيم و پخش شده خورشيدي به اين دما دست مي يابد. عموما‍ٌ براي اين نوع كلكتورها مكانيزم رديابي در نظر گرفته نمي شود و با تنظيم در جهت مناسب به صورت دايمي نصب مي گردند. كلكتورهاي تخت عموماٌ شامل يك يا چند لايه محافظ با فاصله هوايي مابين و يك قالب اصلي و يك جذب كننده مي­باشند.
نماي كلي سيستم در شكل زیر نمايش داده شده است.

                                                             

 

 

در بارهاي سرمايي پايين (كمتر از 100 تن تبريد) استفاده از سيستمهاي سرمايش خورشيدي مقرون به صرفه تر به نظر ميرسد، در اين سيستم ها با توجه به نياز كمتر چيلر جذبي به انرژي گرمايي تعداد كلكتورها و سطح آن به طبع كاهش پيدا مي كند.                                             .
با توجه به اينكه چيلر هاي ابزورپشن در دماهاي پايين تري كار مي كنند (حدود 60-90 درجه سانتي گراد) براي سرمايش خورشيدي مناسب تر به نظر مي رسند.

در زیر یک نمونه شماتیک از سیستم چیلر جذبی تجمیع شده با سیستم خورشیدی (سرمایش خورشیدی) آورده شده است: 

                                               

 

1و2و3        محلول رقيق ورودي به مولد
4و5و6        محلول غليظ خروجي از مولد
7               بخار مبرد
8و9            مايع مبرد
10             بخار مبرد
11و12        آب داغ ورودي و خروجي از مولد
13و14        آب خنك كننده ورودي و خروجي از جذب كننده
15و16        آب خنك كننده ورودي و خروجي از چگالنده
17و18        آب سرد ورودي و خروجي از تبخير كننده
19و20        آب داغ ورودي و خروجي از كلكتور خورشيدي
21و22        آب داغ ورودي و خروجي از منبع حرارتي اضطراري

 

آبگرمکن های خورشیدی

انواع آبگرمكن­ها: 

آبگرمكن هاي خورشيدي را مي­توان از نظر نوع كاركرد به دو دسته عمده تقسيم بندي نمود: آبگرمكن هاي ترموسيفوني ( سيستم با گردش طبيعي) آبگرمكن هاي پمپي ( سيستم با گردش اجباري يا مدار باز)

الف) آبگرمكن هاي ترموسيفوني ( سيستم با گردش طبيعي) در اثر تابش نور خورشيد به صفحات جاذب كلكتورها و جذب انرژي گرمايي توسط اين صفحات سيال موجود در كلكتورها در اثر خاصيت رسانايي گرم مي¬شود در اثر وجود اختلاف دما چگالي بين ابتدا و انتهاي رايزر متفاوت است. اين پديده باعث بوجود آمدن خاصيت ترموسيفون در رايزر مي¬شود و بنا به اين خاصيت سيال گرم به بالا حركت كرده و به منبع ذخيره وارد مي گردد. درصورتيكه سيستم Direct ( مستقيم ) باشد در اين صورت سيال گرم شده همان آب مصرفي مي باشد كه مورر مصرف قرار خواهد گرفت و چنانچه In direct (مخزن دوجداره باشد) سيال گرم شده محلول آب و ضد يخ است كه در جداره بيروني مخزن را گرم و سپس به كلكتور باز مي گردد. شماي كلي اين سيستم در ذيل نمايش داده شده است : 

                                                                       

     آبگرمكن خورشيدي ترموسيفوني Direct ( مستقيم )

 

آبگرمكن خورشيدي ترموسيفوني In-Direct ( غير مستقيم )

 

ب) آبگرمكن هاي پمپي ( سيستم با گردش اجباري يا مدار باز): در اين دسته از آبگرمكنهاي خورشيدي كه معمولا بصورت غير مستقيم ( با تعداد كلكتور بالا و مخزن دو جداره ) مي باشد جهت انجام بهتر عمل سيركولاسيون از يك پمپ استفاده مي شود اين آبگرمكن ها معمولا جهت سيستم هاي بزرگ به كار مي رود همچنين در سيستم هاي خانگي نيز كاربرد دارد.

در اين حالت مخزن ذخيره درهر محلي از ساختمان و نسب به كلكتورها مي تواند قرار بگيرد. پمپ را در مسير ورود محلول سرد به كلكتورها قرار مي دهند اين محلول پس از گرم شدن توسط صفحات جاذب كلكتورها برگشت مي كند. در اين نوع از سيستم هاي خورشيدي به دليل افزودن يك پمپ سيركولاسيون به مدار گردش سيال به ميزان قابل توجهي راندمان وتوان خروجي را بهبود مي¬يابد. در اين نوع سيستم منبع ذخيره جدا از كلكتورها ودر نزديكترين مكان به محل مصرف نصب مي گردد.

همچنين اين سيستم مجهز به يك كنترلر دما مي باشد كه اين كنترلر درمواقع نياز به پمپ دستور قطع و وصل مي دهد.

روش عملكرد كنترلر به اين ترتيب است كه اختلاف دماي (T∆) بين خروجي كلكتور و خروجي مخزن را اندازه گرفته و پس از مقايسه با T∆ تنظيم شده روي اين كنترلر (بسته به محل نصب كلكتور ميزان T∆ متغيير است) فرمان قطع يا وصل شدن عمل سيركولاسيون ( خاموش يا روشن كردن پمپ ) در مدار را مي دهد در ذيل شماي كلي اين سيستم نمايش داده مي شود:

                                                                             

آبگرمكن خورشيدي با سيركولاسيون اجباري

 

معرفي آبگرمكن هاي خانگي و عمومي:

موارد مصرف آبگرمكن هاي ترموسيفوني و پمپي در سيستمهاي خانگي و عمومي مي باشد. الف)سيستمهاي خانگي جهت تامين آبگرم مصرفي 4 -7 نفر در روز مورد استفاده قرار مي­گيرند. سيستم هاي خانگي را مي­توان از دو نوع ترموسيفوني يا پمپي انتخاب كرد.

آبگرمكن هاي خورشيدي خانگي:

آبگرمكن هاي خورشيدي خانگي از نظر كاركرد به دو دسته ترموسيفوني و پمپي تقسيم مي شوند:

1- آبگرمكنهاي خانگي توموسيفوني

الف) با مخزن افقي ساختار و عملكرد اين دسته از آبگرمكن هاي خورشيدي نسبتا ساده مي باشد هر آبگرمكن از يك مخزن و تعدادي كلكتور تشكيل شده كه عملكرد آن بستگي زيادي به شرايط زماني و مكاني ( منطقه جغرافيايي) خواهد داشت. صفحات جاذب كلكتورها انرژي تابشي خورشيد را جذب و به گرما تبديل مي كند. لوله­هاي رايزر متصل به اين صفحات گرماي جذب شده را به سيال عبوري منتقل مي­كند. درصورتيكه سيستم (Indirect) باشد، سيال گرم در مخزن ذخيره مي شود (متشكل از منبع ذخيره دو جداره ) سيال گرم ( محلول آب و ضد يخ ) وارد جداره خارجي شده و آب مصرفي را گرم مي كند.

براي افزايش كارآيي آبگرمكن ها، صفحات جاذب را درون فريمي قرار مي دهند و بخش زيرين آن را با عايق مناسب مي پوشانند تا تلفات حرارتي آن كاهش يابد. همچنين براي پيشگيري از تلفات حرارتي در سطح فوقاني صفحات جاذب، سطح رويه فريم را معمولا با يك يا دو لايه شيشه ( يا مواد شفاف مشابه) مي پوشانند خواص تابشي صفحات جاذب در عملكرد آبگرمكن خورشيدي اثر زيادي دارد براي كاركرد بهتر لازم است صفحات جاذب داراي ضريب جذب بالايي بوده و بر عكس براي اينكه تلفات حرارتي آن كم باشد بايد ضريب صدور پائيني داشته باشد به صفحاتي كه داراي اين ويژگي باشند صفحات منتخب (SelectiveSurface) مي گويند. 

تانك ( مخزن): جداره داخلي تانك از ورق گالوانيزه با ضخامت 3 ميليمتر و پوسته بيروني آن از ورق گالوانيزه به ضخامت 2-3 ميليمتر ساخته مي­شود. همچنين روكش آن از ورق فولادي با ضخامت 8/0-9/0 ميليمتر همراه با پوشش رنگ الكترواستاتيك مي باشد. عايق بندي تانك معمولاًبا فوم تزريقي انجام شده و ظرفيت آن بسته به ميران مصرف (سفارش خريد) هر اندازه مي تواند باشد. همچنين اين مخزن مي تواند داراي يك سيستم كمكي ( المنت برقي 1200-2000 وات) جهت گرم كردن آب در روزهاي ابري مي باشد.

ب) ترموسيفون مستقيم (Direct) با سيستم لوله حرارتي استفاده از اين سيستم در جاهايي كه دماي زير صفر دارد توصيه نمي شود چرا كه سيال گردش داخل كلكتور همان آب مصرفي است و ممكن است در اثر پائين آمدن دما در فصول سرد اين آب يخ بزند و سبب تركيدگي لوله هاي كلكتور گردد. مخزن سيستم تحت فشار آب شهري نيست و به همين دليل فشار آب گرم خروجي تابع ارتفاع تانك مي باشد. 

تانك ( مخزن): جداره داخلي تانك از ورق گالوانيزه با ضخامت 3 ميليمتر و پوسته بيروني آن از ورق گالوانيزه به ضخامت 2-3 ميليمتر ساخته مي­شود. همچنين روكش آن از ورق فولادي با ضخامت 8/0-9/0 ميليمتر همراه با پوشش رنگ الكترواستاتيك مي باشد. عايق بندي تانك معمولاًبا فوم تزريقي انجام شده و ظرفيت آن بسته به ميران مصرف (سفارش خريد) هر اندازه مي تواند باشد. همچنين اين مخزن مي تواند داراي يك سيستم كمكي ( المنت برقي 1200-2000 وات) جهت گرم كردن آب در روزهاي ابري مي باشد.

ب) ترموسيفون مستقيم (Direct) با سيستم لوله حرارتي استفاده از اين سيستم در جاهايي كه دماي زير صفر دارد توصيه نمي شود چرا كه سيال گردش داخل كلكتور همان آب مصرفي است و ممكن است در اثر پائين آمدن دما در فصول سرد اين آب يخ بزند و سبب تركيدگي لوله هاي كلكتور گردد. مخزن سيستم تحت فشار آب شهري نيست و به همين دليل فشار آب گرم خروجي تابع ارتفاع تانك مي باشد. 

آبگرمكنهاي خانگي پمپي:

اين سيستم از يك مخزن ، دو كلكتور و يك پمپ تشكيل يافته است توضيح مربوط به كلكتورهاي مخزن اين سيستم دقيقا مشابه توضيحات ذكر شده سيستم ترموسيفوني مي باشد با اين تفاوت كه مخزن اين سيستم در هر جايي از ساختمان مي تواند قرار بگيرد دراينصورت آنرا جدا از كلكتور و در نزديكترين مكان به محل 

مصرف قرار مي دهند از اين نوع سيستم به عنوان سيستم كمكي يا پيش گرمكن نيز مي توان بهره گرفت افزودن اين پمپ سيركولاسيون به مدار سبب افزايش راندمان و توان خروجي محصول مي گردد.

آبگرمكن هاي خورشيدي عمومي( سيستم گردش اجباري):

اين دسته از آبگرمكنهاي خورشيدي لزوما به صورت غير مستقيم(In Direct) و با مخزن كويل دار مي باشد و استفاده از پمپ جهت گردش محلول آب و ضد يخ الزامي مي باشد در اين سيستم از تعداد زيادي كلكتور ( تعداد آن بستگي به ميزان مصرف يا تعداد نفرات استفاده كننده از آن دارد) به صورت سري و موازي استفاده مي­گردد كه نماي شماتيك آن نمايش داده شده است اين سيستم براي گرمايش آب مصرفي مورد نياز در حمام­ها، استخرها و صنايع گوناكون بكار مي رود.

اجزاي تشكيل دهنده آبگرمكن هاي خورشيدي عمومي عبارتند از

1- كلكتور در تعداد مشخص بر اساس ميزان مصرف آبگرم روزانه 2- مخازن كويل دار جهت ذخيره آبگرم در حجم زياد 3- پمپ هاي سيركولاسيون: جهت گردش سيال داخل كلكتورها و تبادل حرارتي با تانك 4- منبع هاي انبساط : جهت تعادل سيال 5- تاسيسات مربوطه : جهت تبادل و انتقال حرارت

                                                                   

هواگرمکن خورشیدی
هواگرمكن خورشيدي وسيله اي است كه ضمن جذب انرژي حرارتي از خورشيد، سبب گرم كردن هواي تازه ورودي به ساختمان ميگردد. در اين صورت ضمن استفاده از انرژي پاك نه تنها محدوديتي در خصوص تامين ميزان هواي تازه وجود ندارد بلكه سيستم مذكور قادر به تامين تمام و يا بخشي از بار حرارتي ساختمان نيز مي باشد.

معرفي اجزاي دستگاه هواگرمكن خورشيدي

اجزاء اصلي دستگاه را ميتوان به دو دسته زير تقسيم بندي كرد:

واحد خارجي : شامل فن و سطوح كلكتور جاذب حرارت 

واحد داخلي: سيستم انتقال، سيستم كنترل

زمينه هاي كاربرد هواگرمكن هاي خورشيدي:

ويژگي اصلي سيستم هواگرمكن هاي خورشيدي تامين مقدار نامحدود هواي تازه و گرم ورودي به ساختمان مي باشد. هواي گرم توليد شده قابليت استفاده در واحدهاي مسكوني و صنعتي را دارا مي باشد. براين اساس عمده كاربردهاي دستگاه مذكور عبارت است از:

واحدهاي مسكوني و اقامتي

انبارهاي ذخيره مواد

كارگاههاي صنعتي، تعميرگاهها و واحدهاي نظامي

مراكز آموزشي و فرهنگي (شامل مدارس، سالن هاي ورزشي و ...)

مراكز تجاري (شامل فروشگاههاي بزرگ و ...)

مراكز نگهداري و پرورش حيوانات

نگهداري و خشك كردن محصولات كشاورزي

انواع سيستم هاي هواگرمكن خورشيدي:

هوا گرم كن هاي خورشيدي را مي توان بر اساس سيكل عملكرد آن به دو دسته فعالو غيرفعال تقسيم بندي كرد. در سيستم هاي غير فعال عمدتاً جريان هوا بصورت طبيعي و بر اساس اختلاف وزن مخصوص هواي گرم با هواي سرد به چرخش مي افتد. اما در سيستم هاي فعال جريان هوا توسط نيرو محركه خارجي (مثل فن)‌صورت مي پذيرد  .                                                    .
اما وجود سيستم طبيعي ضرورتاً با حذف سيستم مكانيكي همراه نيست، بلكه تركيب اين دو سيستم باعث مي شود در روزهاي ابري كه سيستم طبيعي پاسخ گوي نياز گرمايشي نمي باشد، با استفاده از سيستم كمكي (استفاده از سوخت يا الكتريسيته) شرايط آسايش ساكنين فراهم گردد. همچنين در ساير ايام ميزان مصرف انرژي فسيلي و يا الكتريسيته در ساختمان به حداقل كاهش يابد  . 

                                                                    

در دسته بندي ديگر هواگرم كن هاي خورشيدي را مي توان بر اساس موقعيت نصب به دو صورت شيبدار و عمودي تقسيم بندي كرد. كلكتور شيبدار عمدتاً داراي ظرفيت گرمايشي پايين و مقدار راندمان بالاتري مي باشند. وموقعيت نصب آنها بر روي پشت بام ويا زمين مسطح مي باشد                           
 هواگرمكن هاي خورشيدي به صورت شيبدار جهت نصب بر روي پشت بام
كلكتورهاي عمودي قابليت نصب بر روي ديوار ساختمان را داشته، داراي ظرفيت گرمايشي بالا و مقدار راندمان پايين تري در مقايسه با نوع شيبدار مي باشند.

بررسي معايب و مزاياي هواگرمكن خورشيدي:

 سيستم هواگرمكن خورشيدي در مقايسه با ساير روش هاي توليد گرمايش ازنظر اقتصادي مرقون بصرفه است. عمده معايب و مزاياي اين دستگاه عبارتند از:

عدم نياز به سوخت فسيلي و به دنبال آن كاهش سرانه مصرف سوخت در ساختمان

هزينه راه اندازي اوليه ناچيز

هزينه تعمير و نگهداري سيستم پايين بوده و فاقد تعميرات دوره اي مي باشد.

عدم توليد گازهاي ناشي از احتراق و آلاينده هاي زيست محيطي

كاهش فضاي مورد نياز براي موتورخانه

افزايش كيفيت هواي داخل در نتيجه ورود هواي تازه به مقدار دلخواه 

محافظت از سطوح خارجي ديوار در برابر باران و رطوبت هوا

 

خشک کن خورشيدي 

شناخت انرژي خورشيدي و استفاده از آن براي منظورهاي مختلف به زمان ماقبل تاريخ باز مي‌گردد. شايد به دوران سفالگري، در آن هنگام روحانيون معابد به کمک جامهاي بزرگ طلائي صيقل داده شده و اشعه خورشيد، آتشدانهاي محرابها را روشن مي‌کردند. يکي از فراعنه مصر معبدي ساخته بود که با طلوع خورشيد درب آن باز و با غروب خورشيد درب بسته مي‌شد .                           .
با وجود به آنکه انرژي خورشيد و مزاياي آن در قرون گذشته به خوبي شناخته شده بود ولي بالا بودن 

هزينه اوليه چنين سيستمهايي از يک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان در كشور ما از طرف ديگر سد راه پيشرفت اين سيستمها شده است.

خشک کن خورشيدي:

خشک کردن عبارت است از گرفتن قسمتي از آب موجود در مواد غذايي و ساير محصولات که باعث افزايش عمر انباري محصول و جلوگيري از رشد باکتريها مي‌باشد. در خشک کن‌هاي خورشيدي بطور مستقيم و يا غير مستقيم از انرژي خورشيدي جهت خشک نمودن مواد استفاده مي‌شود و هوا نيز به صورت طبيعي يا اجباري جريان يافته و باعث تسريع عمل خشک شدن محصول مي‌گردد. خشک کن‌هاي خورشيدي در اندازه‌ها و طرحهاي مختلف و براي محصولات و مصارف گوناگون طراحي و ساخته مي‌شوند.

                                                                           

                                                                             

 

 

 

 

 

 


 

 

 


 

 

 




بازگشت