آبگرمكن خانگي خورشيدي

جالب است بدانيد كه گرمايش آب و فضا مجموعاً بيش از ۸۰% انرژي را در ساختمان‌ها مصرف مي‌كند و بنابراين بيش از يك سوم كل انرژي مصرفي جهان در جهت گرمايش مصرف مي‌شود. از اين ميان گرمايش آب به طور متوسط ۲۰ تا ۳۰ درصد كل انرژي مصرفي در خانه را مصرف مي‌كند.بنابراين با استفاده از آبگرمكن خورشيدي مي‌توان ساليانه ۷۰% انرژي مورد نياز براي گرمايش آب را تامين كرد.

بخش اصلي يک آبگرمکن خورشيدي کلکتور آن است که خود شامل يک ورق است که به‌وسيله تابش کلي خورشيد حرارت يافته و حرارت خود را به يک سيال جذب کننده (مانند آب ) که داخل لوله در حال جريان است، منتقل مي‌کند. رنگ اين ورق هميشه تيره انتخاب مي‌شود و داراي پوشش خاصي است که بتواند ضريب جذب انرژي را به حداکثر و ضريب پخش را به حداقل برساند. براي رسيدن به دماي بالا، مجموعه ورق و لوله‌ها را در داخل يک جعبه عايق با روکش شيشه قرار مي‌دهند تا از اثر گلخانه‌اي بتوان استفاده کرد.

آبي که با اين روش گرم مي‌شود، بر اثر اختلاف دما و با گردش طبيعي وارد يک تانک دوجداره شده و آب مخزن را گرم مي‌کند. اين آب گرم شده يا به طور مستقيم به مصرف گرمايش خانوار مي‌رسد و يا توسط يك مبدل حرارتي دماي آب مصرفي خانواده را افزايش مي‌دهد. شکل زير طرح ساده اي از اين آبگرمكن را نشان مي‌دهد:

انواع كلكتورهاي خورشيدي
كلكتور‌هاي تخت Flat-plate collectors
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.

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.

كاربرد انرژي خورشيدي در جهان
تا سال ۲۰۰۵ بيش از ۱۵۰ ميليون متر مربع معادل ۷/۹۲ گيگاوات ساعت، كلكتور گرمايشي نصب شده است. مجموع کلکتورهاي نصب شده در سال ۲۰۰۵ نسبت به سال ۲۰۰۳ در حدود ۱۳۰% افزايش يافته است. بزرگ‌ترين توليدكنندگان كلكتورهاي گرمايشي به ترتيب چين، امريكا، ژاپن و تركيه هستند. تقريباً بيش از ۹۰%‌رشد مصرف كلكتورهاي گرمايشي در چين اتفاق مي‌افتد. مجموع هزينه صرف تحقيقات در اين زمينه در كشورهاي عضو آژانس بين المللي انرژي تا سال ۲۰۰۵ بيش از ۳٫۵ ميليارد دلار بوده است.
برنامه‌هاي شركت بهينه سازي در زمينه به‌كار گيري آبگرمكن‌هاي خورشيدي

شركت بهينه‌سازي مصرف سوخت در شهرها و روستاهايي که داراي شرايط اقليمي مناسب براي نصب هستند، پروژه‌هايي را انجام داده و طرح استفاده از آبگرمکن خورشيدي خانگي و آبگرمکن خورشيدي عمومي (حمام خورشيدي) را در دست اقدام دارد . در اين راستا پروژه‌هاي تعريف شده در بخش ساختمان شركت بهينه سازي مصرف سوخت در زمينه آبگرمكن‌هاي خورشيدي خانگي و عمومي به صورت زير است:
فاز اول:
نصب و راه اندازي ۳۵۰ آبگرمكن‌هاي خانگي و ۳ حمام عمومي (اتمام يافته)

 

فاز دوم:
ساخت و توزيع ۱۰۰۰۰ آبگرمكن خانگي و ۱۰ حمام عمومي (اتمام يافته)
در طي اين فاز ۳ ميليون دلار به عنوان يارانه دولتي به مصرف كنندگان پرداخت شده است.
فاز سوم (در حال اجرا):
(دوره پنج ساله) ساخت توزيع ۷۸۴۰ دستگاه آبگرمكن خانگي و ۱۰۰۰ حمام عمومي كه در آن ۹۷/۱۹ ميليون دلار بودجه به عنوان يارانه دولتي به مصرف كننده پرداخت مي‌شود. (در حال اجرا)

آبگرمكن‌هاي عمومي در كليه اماكن عمومي كشور كه فاقد لوله‌كشي گاز طبيعي هستند، با پرداخت يارانه‌اي بالغ بر ۲۰ ميليون تومان به ازاي هر دستگاه آبگرمكن عمومي ۱۰۰ نفره نصب مي‌شوند.
آبگرمكن‌هاي خانگي در كليه مناطق كشور و با پرداخت يارانه‌اي به ازاي هر نفر ۳۶۰۰۰ تومان نصب مي‌شوند
چكيده

در اين مقاله تاثير تراكم گرد و غبار بر عملكرد كلكتورهاي سهموي خورشيدي بررسي شده است.اصول كار بر اين منوال است كه ابتدا مقادير ضريب عبور شيشه ها در حالتهاي مختلف از نظر ميزان آلوده بودن به گرد وغبار اندازه گيري شده و مقدار ضريب تصحيح نوري در حالتهاي مختلف حساب شده است.سپس از طريق شيه سازي كامپيوتري تاثير گرد و غبار بر عملكرد كلكتور خورشيدي بررسي شده است.در خاتمه ميزان كاهش راندمان كلكتور در اثرگرد و غبار مشخص شده و درصد كاهش راندمان عملي كلكتور خورشيدي نسبت به راندمان تئوري بيان شده است.

واژه هاي كليدي: كلكتورخورشيدي-راندمان نوري وحرارتي-گردوغبار
فهرست علائم
A مساحت معادل كلكتور (Aperture Area )

Ar سطح مقطع لوله گيرنده
FR فاكتور جابجايي گرما
Frt ضريب تصحيح نوري
Fr ضريب تصحيح انعكاسي
Ft ضريب تصحيح عبوري

Ib تابش مستقيم خورشيد
K(q) زاويه برخورد اصلاحي
qu انرژي مفيد جذب شده بر واحد سطح كلكتور
Ta درجه حرارت محيط
Ti درجه حرارت روغن ورودي به كلكتور
UL ضريب افت حرارتي

فهرست علائم يوناني
g ضريب دريافت
hc راندمان حرارتي
ho راندمان نوري
r ضريب انعكاس آينه ها
(ta)n ضريب جذب – عبور نرمال

مقدمه
انرژي مفيد جذب شده دركلكتورهاي سهموي خورشيدي و راندمان اين سيستمها در عمل ، همواره كمتر از مقدار محاسبه شده توسط روابط تئوري مي باشد . از دلايل اين اختلاف مي توان به انواع نواقص و خطاها درهنگام ساخت اشاره كرد . انحراف آينه ها از حالت سهموي ، پخش نور بازتاب شده توسط آينه ها ، عدم قرارگيري لوله گيرنده دركانون آينه ، عدم رديابي خورشيد و… از جمله مواردي است كه مي توان برشمرد [۱و۲] . علاوه برخطاهاي فوق تاثير گرد وغبار و تراكم آن برروي سطوح شيشه اي (آينه ها و لوله شيشه اي ) سبب كاهش نرخ ميزان انرژي دريافتي در كلكتورهاي سهموي خطي مي شود . و اين پديده به نوبه خود سبب كاهش ميران راندمان عملي اين سيستمها مي شود [۳و۴] . البته ميزان گرد وغبار با توجه به شرايط محيطي و محل قرارگيري كلكتور ، اثرات متفاوتي بركاركرد آن مي گذارد و براي تعيين تاثير آن بر كاركرد كلكتور نياز به اطلاعات آماري روزها مختلف سال در مكانهاي مختلف مي باشد .