آبگرمکن های خورشیدی چطور کار می کنند؟

 

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 کلکتورهای خورشیدی گرم کننده مایع عبارتند از:

کلکتور 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 کلکتور غیر متمرکز کننده¬ای است که سطح جاذب آن مسطح می¬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 بیشتری را بدام انداخت.

جنس روکش سیاه معمولاً از جنس اکسید کروم است که99% اشعه آفتاب را جذب می¬کند. جریان بوسیله خاصیت ترموسیفونی یا بوسیله پمپ الکتریکی به مخزن ذخیره عایق بندی شده است که می¬تواند دوجداره نیز باشد.

انواع آبگرمکن­ها:

آبگرمکن های خورشیدی را می­توان از نظر نوع کارکرد به دو دسته عمده تقسیم بندی نمود: آبگرمکن های ترموسیفونی ( سیستم با گردش طبیعی) آبگرمکن های پمپی ( سیستم با گردش اجباری یا مدار باز)

الف) آبگرمکن های ترموسیفونی ( سیستم با گردش طبیعی) در اثر تابش نور خورشید به صفحات جاذب کلکتورها و جذب انرژی گرمایی توسط این صفحات سیال موجود در کلکتورها در اثر خاصیت رسانایی گرم می¬شود در اثر وجود اختلاف دما چگالی بین ابتدا و انتهای رایزر متفاوت است. این پدیده باعث بوجود آمدن خاصیت ترموسیفون در رایزر می¬شود و بنا به این خاصیت سیال گرم به بالا حرکت کرده و به منبع ذخیره وارد می گردد. درصورتیکه سیستم Direct ( مستقیم ) باشد در این صورت سیال گرم شده همان آب مصرفی می باشد که مورر مصرف قرار خواهد گرفت و چنانچه In direct (مخزن دوجداره باشد) سیال گرم شده محلول آب و ضد یخ است که در جداره بیرونی مخزن را گرم و سپس به کلکتور باز می گردد. شمای کلی این سیستم در ذیل نمایش داده شده است :

آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی Direct ( مستقیم )

آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی In-Direct ( غیر مستقیم )

ب) آبگرمکن های پمپی ( سیستم با گردش اجباری یا مدار باز): در این دسته از آبگرمکنهای خورشیدی که معمولا بصورت غیر مستقیم ( با تعداد کلکتور بالا و مخزن دو جداره ) می باشد جهت انجام بهتر عمل سیرکولاسیون از یک پمپ استفاده می شود این آبگرمکن ها معمولا جهت سیستم های بزرگ به کار می رود همچنین در سیستم های خانگی نیز کاربرد دارد.

در این حالت مخزن ذخیره درهر محلی از ساختمان و نسب به کلکتورها می تواند قرار بگیرد. پمپ را در مسیر ورود محلول سرد به کلکتورها قرار می دهند این محلول پس از گرم شدن توسط صفحات جاذب کلکتورها برگشت می کند. در این نوع از سیستم های خورشیدی به دلیل افزودن یک پمپ سیرکولاسیون به مدار گردش سیال به میزان قابل توجهی راندمان وتوان خروجی را بهبود می¬یابد. در این نوع سیستم منبع ذخیره جدا از کلکتورها ودر نزدیکترین مکان به محل مصرف نصب می گردد.

همچنین این سیستم مجهز به یک کنترلر دما می باشد که این کنترلر درمواقع نیاز به پمپ دستور قطع و وصل می دهد.

روش عملکرد کنترلر به این ترتیب است که اختلاف دمای (T∆) بین خروجی کلکتور و خروجی مخزن را اندازه گرفته و پس از مقایسه با T∆ تنظیم شده روی این کنترلر (بسته به محل نصب کلکتور میزان T∆ متغییر است) فرمان قطع یا وصل شدن عمل سیرکولاسیون ( خاموش یا روشن کردن پمپ ) در مدار را می دهد در ذیل شمای کلی این سیستم نمایش داده می شود:

آبگرمکن خورشیدی با سیرکولاسیون اجباری

معرفی آبگرمکن های خانگی و عمومی:

موارد مصرف آبگرمکن های ترموسیفونی و پمپی در سیستمهای خانگی و عمومی می باشد. الف)سیستمهای خانگی جهت تامین آبگرم مصرفی 4 -7 نفر در روز مورد استفاده قرار می­گیرند. سیستم های خانگی را می­توان از دو نوع ترموسیفونی یا پمپی انتخاب کرد.

آبگرمکن های خورشیدی خانگی:

آبگرمکن های خورشیدی خانگی از نظر کارکرد به دو دسته ترموسیفونی و پمپی تقسیم می شوند:

1- آبگرمکنهای خانگی توموسیفونی

الف) با مخزن افقی ساختار و عملکرد این دسته از آبگرمکن های خورشیدی نسبتا ساده می باشد هر آبگرمکن از یک مخزن و تعدادی کلکتور تشکیل شده 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. لوله­های رایزر متصل به این صفحات گرمای جذب شده را به سیال عبوری منتقل می­کند. درصورتیکه سیستم (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.

برای افزایش کارآیی آبگرمکن ها، صفحات جاذب را درون فریمی قرار می دهند و بخش زیرین آن را با عایق مناسب می پوشانند تا تلفات حرارتی آن کاهش یابد. همچنین برای پیشگیری از تلفات حرارتی در سطح فوقانی صفحات جاذب، سطح رویه فریم را معمولا با یک یا دو لایه شیشه ( یا مواد شفاف مشابه) می پوشانند خواص تابشی صفحات جاذب در عملکرد آبگرمکن خورشیدی اثر زیادی دارد برای کارکرد بهتر لازم است صفحات جاذب دارای ضریب جذب بالایی بوده و بر عکس برای اینکه تلفات حرارتی آن کم باشد باید ضریب صدور پائینی داشته باشد به صفحاتی که دارای این ویژگی باشند صفحات منتخب (Selective Surface) می گویند.

تانک ( مخزن): جداره داخلی تانک از ورق گالوانیزه با ضخامت 3 میلیمتر و پوسته بیرونی آن از ورق گالوانیزه به ضخامت 2-3 میلیمتر ساخته می­شود. همچنین روکش آن از ورق فولادی با ضخامت 8/0-9/0 میلیمتر همراه با پوشش رنگ الکترواستاتیک می باشد. عایق بندی تانک معمولاًبا فوم تزریقی انجام شده و ظرفیت آن بسته به میران مصرف (سفارش خرید) هر اندازه می تواند باشد. همچنین این مخزن می تواند دارای یک سیستم کمکی ( المنت برقی 1200-2000 وات) جهت گرم کردن آب در روزهای ابری می باشد.

ب) ترموسیفون مستقیم (Direct) با سیستم لوله حرارتی استفاده از این سیستم در جاهایی که دمای زیر صفر دارد توصیه نمی شود چرا که سیال گردش داخل کلکتور همان آب مصرفی است و ممکن است در اثر پائین آمدن دما در فصول سرد این آب یخ بزند و سبب ترکیدگی لوله های کلکتور گردد. مخزن سیستم تحت فشار آب شهری نیست و به همین دلیل فشار آب گرم خروجی تابع ارتفاع تانک می باشد.

آبگرمکنهای خانگی پمپی:

این سیستم از یک مخزن ، دو کلکتور و یک پمپ تشکیل یافته است توضیح مربوط به کلکتورهای مخزن این سیستم دقیقا مشابه توضیحات ذکر شده سیستم ترموسیفونی می باشد با این تفاوت که مخزن این سیستم در هر جایی از ساختمان می تواند قرار بگیرد دراینصورت آنرا 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 این پمپ سیرکولاسیون به مدار سبب افزایش راندمان و توان خروجی محصول می گردد.

آبگرمکن های خورشیدی عمومی( سیستم گردش اجباری):

این دسته از آبگرمکنهای خورشیدی لزوما به صورت غیر مستقیم(In Direct) و با مخزن کویل دار می باشد و استفاده از پمپ جهت گردش محلول آب و ضد یخ الزامی می باشد در این سیستم از تعداد زیادی کلکتور ( تعداد آن بستگی به میزان مصرف یا تعداد نفرات استفاده کننده از آن دارد) به صورت سری و موازی استفاده می­گردد که نمای شماتیک آن نمایش داده شده است این سیستم برای گرمایش آب مصرفی مورد نیاز در حمام­ها، استخرها و صنایع گوناکون بکار می رود.

اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن های خورشیدی عمومی عبارتند از :

1- کلکتور در تعداد مشخص بر اساس میزان مصرف آبگرم روزانه 2- مخازن کویل دار جهت ذخیره آبگرم در حجم زیاد 3- پمپ های سیرکولاسیون: جهت گردش سیال داخل کلکتورها و تبادل حرارتی با تانک 4- منبع های انبساط : جهت تعادل سیال 5- تاسیسات مربوطه : جهت تبادل و انتقال حرارت

 

/ 2 نظر / 1266 بازدید
یه بنده خدا

مطالبش مفید بود

غزل

ممنون خیلی عالی بود[لبخند] بسیار اتفاده کردم