آبگرمکن خورشیدی با بهره گیری از انرژی تابشی خورشید تولید گرما می کند. از گرمای تولید شده در سیستم گرمایش خورشیدی خانگی می توان برای تولید آبگرم حمام و گرمایش فضا استفاده نمود. انرژی خورشید منبعی تجدیدپذیر و بینهایت برای تامین انرژی و گرما است که برای رشد گیاهان و ادامه زندگی در کره زمین ضروری می باشد.

نصب کلکتورهای خورشیدی در پشت بام برام ایجاد آب گرم خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی چیست

در حالی که از اختراع دستگاه های آبگرمکن خورشیدی صد سال می گذرد، بیست سال گذشته در تکنولوژی پوشش جاذب آبگرمکن خورشیدی به طرز چشم گیری پیشرفت حاصل شده است به طوری که در حال حاضر کلکتورهای گرمایش خورشیدی می توانند بیش از ۵۰ درصد انرژی دریافتی خورشید را ذخیره و به آبگرم منتقل کنند. استفاده از انرژی خورشید می تواند جایگزین مناسبی برای مصرف سوخت های فسیلی در ساختمان ها باشد و یکی از موثرترین راههای کاهش تولید گازهای گلخانه ای به حساب می آید. استفاده از این انرژی پاک به دلیل رایگان بودن آن می تواند در کاهش هزینه های انرژی خانوارها تاثیر بسزایی بگذارد.

در یک آبگرمکن خورشیدی دو قانون کلی بر جذب انرژی خورشید حاکم است. اول اینکه حرارت موجود در هر جسم داغی در نهایت به محیط اطراف آن منتقل می شود. راندمان عملکرد کلکتورهای موجود در گرمایش خورشیدی، وابستگی مستقیمی به میزان حرارتی که از طریق تابشی و همرفت منتقل می کند دارد. در این راستا عایق حرارتی نیز برای جلوگیری از انتقال حرارت از جسم داغ استفاده می شود.

دومین قانون می گوید هرچه اختلاف دمای بین دو جسم بیشتر باشد انتقال حرارت بین آن دو با سرعت بیشتری اتفاق می افتد، در اینجا اختلاف دمای بین سطح کلکتور های آبگرمکن خورشیدی و هوای اطراف آنها مد نظر است همچنین هرچه اختلاف دمای بین سیال داخل آبگرمکن خورشیدی با سطح جاذب کلکتور بیشتر باشد حرارت بیشتری به سیال منتقل می شود.

یک رویکرد ساده برای استفاده از انرژی تجدید پذیر خورشید در گرم کردن آب، قرار دادن یک تانک آب در معرض آفتاب است. با این کار حرارت جذب شده از تابش خورشید در بدنه تانک به آب منتقل شده و آب را گرم می کند. اینکار اساس ایجاد آبگرمکن خورشیدی است که یک قرن پیش برای گرم کردن آب بوسیله انرژی خورشید مورد استفاده قرار می گرفته است. اما این روش از راندمان بسیار پایینی برخوردار بود چراکه بدنه تانک بخش اعظمی از انرژی گرمایی جذب شده را از دست می دهد. یکی از راهکارهای حفظ گرما در آبگرمکن خورشیدی اولیه عایقکاری بدنه تانک و استفاده از شیشه در سطح بالایی آن بود.

آبگرمکن خورشيدی نصب شده بر روي سقف شيرواني

آبگرمکن خورشیدی خانگی برای یک خانوار متوسط

آبگرمکن خورشیدی خانگی چه اجزایی دارد

کلکتورهای گرمایش خورشیدی گرمای تابش شده از خورشید را دریافت نموده و آن را به مایع موجود در آبگرمکن منتقل می کنند. گرمای وارد شده تحت تاثیر فرآیند گلخانه ای در کلکتورها به دام می افتد. سطح کلکتور خورشیدی قادر است امواج با طول موج کوتاه را جذب و تشعشع با طول موج بلند را بازتابش کند. زمانی که تابش مادون قرمز با طول موج کوتاه از خورشید به سطح جاذب کلکتور برخورد می کند حرارت در کلکتور  به دام می افتد، مایع داخل کلکتور که عموما آب است در ارتباط با سطح جاذب کلکتور گرما را در خود ذخیره می کند و گرم می شود.

نمايش شماتيک ساختار کلکتور تخت آبگرمکن خورشيدی

ساختار کلکتور تخت

یکی از انواع کلکتورهایی که به طور گسترده در  آبگرمکن خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد کلکتورهای موسوم به فلت یا تخت هستند. کلکتورهای تخت دارای یک سطح جاذب گسترده و صاف هستند این موضوع کمک می کند تا بخش بیشتری از سطح آنها در معرض تابش خورشید قرار گیرد. لوله های کوچکی به این کلکتورها متصل است.  سیال موجود در سیستم گرمایش خورشیدی در این لوله ها جریان یافته و حرارت جذب شده در سطح جاذب کلکتور به سیال انتقال می یابد. سطح پایینی کلکتورها و وجوه آن به طور کامل با عایق حرارتی پوشانده می شود. شیشه بالای کلکتور نیز باید کاملا آببندی و عایق گردد.

دو عدد آبگرمکن خورشیدی تخت

آبگرمکن خورشیدی با کلکتور تخت

طرز کارکلکتورهای تخت درسیستم گرمایش خورشیدی بسیار ساده است. اما رعایت نکات فنی و تکنیکی بسیار ظریفی در ساخت این کلکتورها می تواند بازدهی عملکرد آنها در جذب و انتقال حرارت را به میزان زیادی افزایش دهد. یکی از این نکات استفاده از فرمول بخصوص در ماده پوشش دهنده سطح جاذب حرارت است که بتواند بیشترین میزان ممکن جذب حرارت را از تابشی که به سطح آن می رسد داشته باشد و همچنین  کمترین میزان تشعشع ممکن را نیز ایجاد نماید. دومین نکته در مورد شیشه بالای سطح کلکتور آبگرمکن خورشیدی است که علاوه بر محکم بودن در برابر ضربه باید بیشترین تابش گرمازا را به داخل کلکتور عبور داده و مانع خروج تابش خروجی از کلکتور گردد.

شکل شماتيک کلکتور لوله خلا در آبگرمکن خورشيدی

ساختار کلکتور لوله خلا

یکی دیگر از انواع کلکتورهایی که در سیستم گرمایش خورشیدی استفاده می شود کلکتورهای خورشیدی لوله خلا می باشد. این کلکتورها دارای یک سطح جاذب دراز و نازک  هستند که داخل یک لوله شیشه ای قرار گرفته است. هوای داخل لوله شیشه ای تخلیه شده است و خلا ایجاد شده عایق بسیار مناسبی را برای حرارت ایجاد می کند. عملکرد کلکتورهای لوله خلا در آبگرمکن خورشیدی بسیار شبیه فلاسک هاییست که برای گرم نگه داشتن آب استفاده می شوند.

آبگرمکن خورشیدی لوله خلا برديوار يک خانه

آبگرمکن خورشیدی با کلکتور از نوع لوله خلا

آخرین نوع از کلکتورهای خورشیدی، کلکتورهای سهموی هستند که شکلی بشقاب مانند دارند. کلکتورهای سهموی در آبگرمکن خورشیدی، با متمرکز کردن تابش خورشید بر روی یک جاذب کوچک پتانسیل جذب حرارت خورشید توسط آنرا افزایش می دهند. استفاده از این نوع از کلکتورها در سیستم گرمایش خورشیدی خانگی بسیار نادر است. عموما در مقیاسهای بزرگ برای تهیه بخار برای توربوژنراتورها در نیروگاه های خورشیدی از کلکتورهای سهموی استفاده می شود.

اجزای اصلی یک آبگرمکن خورشیدی خانگی بدین شرح است:

  • کلکتورهای خورشیدی که حرارت را از تابش خورشید جذب نموده و به سیال حامل انرژی در آبگرمکن خورشیدی منتقل می نماید.
  • سیال حامل انرژی که عموما آب بوده و حرارت را از کلکتور سیستم گرمایش خورشیدی برای ذخیره سازی یا استفاده جذب می کند.
  • مبدل حرارتی برای انتقال گرما بین سیال حامل گرما و آبگرم مصرفی بهداشتی.
  • پمپ هایی که از آنها برای انتقال سیال حامل انرژی در کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی و مبدل حرارتی همچنین در برخی مواقع برای انتقال آبگرم مصرفی بهداشتی استفاده می شود.
  • کنترلری برای روشن کردن پمپها در مواقع لزوم.
پمپ ها و اجزاي آبگرمکن خورشيدی

بالانس اجزای آبگرمکن خورشیدی

کاربرد آبگرمکن خورشیدی

خوشبختانه شرایط بهره برداری از انواع سیستم گرمایش خورشیدی با هر الگوی رفتاری که خانواده ها به آن عادت دارند سازگاری دارد. پس از نصب سیستم در ساختمان به راحتی می تواند راه اندازی گردد و شرایط تعمیر و نگهداری خاصی نیز ندارد. از گرمایش خورشیدی در سه بخش از نیازهای ساختمان میتوان استفاده نمود:

تامین آبگرم مصرفی بهداشتی : تامین آبگرم مصرفی بهداشتی با انرژی رایگان خورشید یکی از شناخته شده ترین و عمومی ترین وظایفی است که یک سیستم گرمایش خورشیدی می تواند به عهده بگیرد. تقریبا هر خانواری همه روزه از آبگرم بهداشتی استفاده می نماید به عنوان مثال در ایالات متحده هر نفر در روز حدودا سی گالن آبگرم مصرف می کند این مصرف شامل حمام کردن، شستشوی ظروف و لباسها می گردد. آبگرم تولید شده توسط سیستم گرمایش خورشیدی در یک تانک ذخیره شده و در هر ساعت از روز که نیاز باشد مصرف می شود. هزینه انرژی مصرفی برای تامین آبگرم بهداشتی یک خانوار حدودا نیمی از هزینه کل انرژی مصرفی خانوار را شامل می شود.

گرمایش توسط آبگرم خورشیدی : استفاده از آبگرم تهیه شده در سیستم گرمایش خورشیدی برای گرمایش فضاهای ساختمان یکی دیگر از کاربردهای تعریف شده برای این تجهیزات است. آبگرمی تهیه شده برای گرمایش فضاها در آبگرمکن های خورشیدی، آب در گردش بوده و قابل شرب نیست و به داخل لوله های گرمایش کفی یا رادیاتورهای دیواری یا مبدل های حرارتی داخل فن کویل پمپاژ می شوند.

تامین آبگرم استخر : استفاده از سیستم گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم مورد نیاز استخر خانگی بسیار ساده و کم هزینه است چرا که به حداقل تجهیزات و امکانات نیاز دارد و به طراحی خاص و پیچیده ای برای ساخت استخر خورشیدی احتیاج نیست.

ساخت آبگرمکن خورشيدی در سقف منازل

آبگرمکن خورشیدی خانگی

سیستم گرمایش خورشیدی خانگی چه مزایایی دارد

استفاده از انواع آبگرمکن خورشیدی خانگی برای تامین آبگرم مورد نیاز یک سرمایه گذاری با ارزش افزوده بالاست. به طور کلی دلایل متعددی برای بهره گیری از آبگرمکن خورشیدی وجود دارد.

آبگرمکن خورشیدی به ساختمان در تامین بخشی از انرژی مورد نیاز استقلال می بخشد

بکارگیری سیستم گرمایش خورشیدی ، وابستگی ساختمان به انرژی فسیلی را کاهش می دهد که به تبع آن وابستگی به شرکت های تامین کننده انرژی و یا تصمیاتی که دولت در تامین حامل های انرژی و هزینه های آنها می گیرد کاهش می یابد. به خصوص در مکانهایی که دسترسی به حامل های انرژی به راحتی میسر نیست این موضوع استقلال انرژی بسیار حایز اهمیت می گردد. دسترسی به انرژی خورشیدی در مقایسه با برق و سوخت بسیار قابل اطمینان تر است چراکه تا زمانی که خورشید در حال تابیدن است می تواند انرژی کسب نمود. زمانی که از آبگرمکن خورشیدی خانگی برای تهیه آبگرم مورد نیاز استفاده می شود حامل های انرژی دیگر مانند برق و گاز تنها به عنوان پشتیبان تامین نیاز انرژی در نظر گرفته می شوند که حتی در اغلب اوقات نیاز به استفاده از آنها نیست. استقلال از حامل های انرژی که از خارج از ساختمان تامین می شوند می تواند بسیار لذتبخش باشد.

آبگرمکن خورشیدی از اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از سوخت های فسیلی جلوگیری می کند

اینکه بخش اعظمی از انرژی مورد نیاز ما از سوزاندن سوخت های فسیلی حاصل می شود یک واقعیت انکار ناپذیر است. استفاده از سوخت های فسیلی مشکلات زیست محیطی متعددی را بوجود می آورد، تغییرات آب و هوایی ناشی از گازهای گلخانه ای، باران های اسیدی، تخریب کوهها و طبیعت برای استخراج زغال سنگ و سوخت های فسیلی همچنین اثرات مخربی که نیروگاههای تولید برق برای محیط زیست از جمله اثرات مخرب زیست محیطی هستند که سوخت های فسیلی برای ما به ارمغان می آورد. استفاده از انرژی هسته ای نیز بدلیل ایمنی پایین و زباله های خطرناکی که از خود به جای می گذارد نیز جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی نیست.

پسربچه در حال فوت کردن قاصدک

انرژی خورشیدی یک انرژی پاک

سوال اینست که چرا نباید با این همه مخاطراتی که استفاده از سوخت های فسیلی برای محیط زیست و حال و آینده بشر دارد استفاده از آنها را با انرژی نامحدود و رایگان خورشیدی جایگزین نمود. اگر از مقدار اندکی انرژی که برای ساخت اجزای سیستم گرمایش خورشیدی مصرف می شود چشم پوشی کنیم استفاده از آبگرمکن های خورشیدی در تامین انرژی مورد نیاز خانه، هیچگونه مشکلی برای محیط زیست ایجاد نمی کند.

سیستم گرمایش خورشیدی هزینه های انرژی ساختمان را کاهش می دهد

استفاده از سیستم گرمایش خانگی و جایگزینی استفاده از انرژی خورشیدی به جای سوخت های دیگر در هزینه های قبوض انرژی ساختمان تاثیر به سزایی دارد. البته داز نظر کاهش هزینه استفاده از برق خورشیدی شاخص تر از تولید آبگرم از انرژی خورشید می باشد. استفاده از سلول های فتوولتاییک و تولید برق خورشیدی در کنار آبگرمکن خورشیدی می تواند هزینه های انرژی ساختمان را به حداقل ممکن برساند. سال بازگشت سرمایه سیستم گرمایش خورشیدی وابسته به میزان تابش آفتاب در محل استقرار ساختمان از پنج سال تا سه سال متغیر می باشد.

عمر بالای گرمایش خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی عموما دارای عمر مفیدی بیش از ۲۰ سال دارند که در مقایسه با سایر تجهیزات تولید آبگرم و آبگرمکن ها مزیت بالایی به حساب می آید.

انواع آبگرمکن خورشیدی از نظر سیستم عملکرد را در مقاله “انواع آبگرمکن خورشیدی از نظر سیستم عملکرد” معرفی می نماییم.

در خصوص نحوه انتخاب و شرایط بهره برداری از تجهیزات تولید آبگرم خورشیدی صحبت خواهیم نمود.

انواع آبگرمکن خورشیدی

در مطلب پیشین  آبگرمکن خورشیدی را معرفی نمودیم، کاربردهای این تجهیزات و دلایل استفاده از انرژی خورشیدی را برای تولید آبگرم برشمردیم همچنین از اجزای کلی سیستم خورشیدی گفتیم و انواع مختلف کلکتورهای (جاذب های) گرمای خورشید را بررسی کردیم. در این نوشته به معرفی انواع سیستم خورشیدی از نظر عملکرد می پردازیم.به طور کلی سیستم های مختلفی برای تهیه آبگرم توسط آبگرمکن خورشیدی وجود دارد که هر یک از این سیستم ها مزایا و معایب خود را دارد.

انواع سیستم خورشیدی که در این مطلب معرفی می شوند بدین شرح است:

  • گرمایش خورشیدی ساده
  • گرمایش خورشیدی ترموسیفون
  • گرمایش خورشیدی مستقیم با گردش اجباری
  • گرمایش خورشیدی با سیستم غیر مستقیم و تانک تخلیه
  • گرمایش خورشیدی با سیستم ضد یخ
  • گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم استخر خورشیدی

 سیستم گرمایش خورشیدی ساده

سیستم گرمایش خورشیدی ساده یکی از ساده ترین انواع سیستم گرمایش خورشیدی است که اساسا یک تانک می باشد که در معرض تابش خورشید قرار می گیرد. این تانک معمولا در یک جعبه از جنس پلاستیک یا شیشه پوشانده می شود. این تانک بوسیله لوله کشی مستقیما به واحد مصرف کننده آبگرم متصل می گردد و از هیچگونه پمپ و تجهیز کنترل کننده ای در این سیستم استفاده نمی شود. ساختن این نوع از سیستم های خورشیدی بسیار ساده است و می توان برای ساخت آنها از تانک های آبگرمکن ها قدیمی استفاده نمود ولی در دمای بسیار سرد عملکرد مناسبی ندارد. اغلب برای جلوگیری از یخ زدن تانک ردیفی از لوله آبگرم به دور آن می پیچند و در زمستان آب آنرا تخلیه می کنند.

شکل شماتيک انواع آبگرمکن خورشیدی

شماتیک سیستم خورشیدی ساده

نمونه ای از آبگرمکن خورشيدی ساده بر روی سقف شيروانی

یک نمونه از انواع گرمکن خورشیدی ساده

سیستم خورشیدی ترموسیفون

سیستم گرمایش خورشیدی ترموسیفون یکی دیگر از انواع آب گرم خورشیدی با سیستم ساده است. سیستم ترموسیفون به صورت غیرفعال عمل می کند یعنی برای ایجاد جریان در آن از پمپ استفاده نمی شود و گردش آبگرم در سیستم گرمایش خورشیدی ترموسیفون به صورت کاملا آزاد انجام می گیرد. بنابراین جریان طبیعی ابگرم را برای مصرف خانگی از کلکتور به داخل تانک منتقل می کند. لازم به ذکر است که سیستم های ترموسیفون برای اقلیم های سردسیر مناسب نیستند.

شکل شماتيک آبگرمکن خورشيدی با سيستم ترموسيفون

سیستم گرمایش ترموسیفون

سیستم گرمایش خورشیدی مستقیم با گردش اجباری

یکی دیگر از انواع سیستم خورشیدی ،آبگرمکن های خورشیدی مستقیم با گردش اجباری است. این نوع از سیستم خورشیدی بسیار شبیه آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفون بوده با این تفاوت که به آنها یک پمپ و یک کنترلر اضافه می شود. وجود پمپ در سیستم مستقیم با گردش اجباری باعث افزایش برداشت آبگرم از کلکتور خورشیدی می گردد. کنترلر نیز با بررسی دمای آب داخل کلکتور و تانک تشخیص می دهد که چه زمانی آب داخل کلکتور از آبگرم داخل تانگ داغ تر شده است و در زمان مقتضی پمپ را خاموش یا روشن می کند. آب گرم خورشیدی مستقیم با گردش اجباری نیز مانند سیستم های ترموسیفون از یخ زدگی محافظت نمی شود و برای مناطق سردسیر مناسب نیست.

شکل شماتيک انواع آبگرمکن خورشیدی مستقيم با گردش اجباری

انواع ابگرمکن خورشیدی با سیستم مستقیم با گردش اجباری

سیستم آب گرم خورشیدی با سیستم غیر مستقیم و تانک تخلیه

انواع آبگرمکن خورشیدی با سیستم غیر مستقیم و تانک تخلیه، نسبت به سیستم های مستقیم دارای یک تانک زیرکش و یک مبدل حرارتی هستند. ظرفیت تانک تخلیه در این سیستم های خورشیدی به اندازه ای است تا در هنگام خاموشی پمپ تمام آب در گردش داخل کلکتور و لوله ها در آن جای گیرد. به این ترتیب در زمانی که امکان یخ زدگی در سیستم وجود دارد آبی داخل کلکتور خورشیدی باقی نمی ماند تا به آن صدمه بزند. در انواع گرمایش آب خورشیدی با سیستم غیر مستقیم، آبگرم مصرفی خانگی با آبگرم در گردش داخل سیستم از هم مجزا هستند بنابراین برای تبادل حرارت بین آبگرم در گردش که در کلکتور توسط انرژی خورشید گرم می شود و آبگرم مصرفی که به داخل ساختمان فرستاده می شود نیازمند به یک کویل مبدل حرارتی هستیم.

شکل شماتيک آبگرمکن خورشيدی با سيستم غيرمستقيم و تانک تخلیه

گرمکن خورشیدی با سیستم غیر مستقیم به همراه تانک تخلیه

انواع گرمکن خورشیدی با سیستم ضد یخ

آبگرمکن های خورشیدی ضد یخ یکی از پرکاربردترین نوع ابگرمکن خورشیدی در مناطق با آب و هوای سردسیر هستند. در سیستم های ضد یخ هیچگونه تانک تخلیه ای برای آبگرم در گردش وجود ندارد بنابراین آب داخل کلکتور امکان تخلیه نداشته و برای اینکه در مواقعی خاموشی پمپ آب داخل سیستم یخ نزند از ضد یخ پروپیلن گلیکول در آن استفاده می شود. بنابراین در مواقعی که پمپ خاموش می باشد نیاز به تخلیه آب در گردش از داخل کلکتور نمی باشد.

شکل شماتيک انواع آبگرمکن خورشيدی با سيستم ضد يخ

نوع ضد یخ زدگی از انواع سیستم گرم کن خورشیدی

گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم استخر

آبگرمکن خورشیدی تامین کننده آبگرم استخر اخرین نوع از انواع سیستم خورشیدی هستند. از این نوع گرمکن خورشیدی برای تامین آبگرم مصرفی خانگی استفاده نمی شود. کلکتورهای این تجهیزات خورشیدی از مجموعه ای از لوله های موازی ساخته شده است که بر روی سقف در در نزدیکترین نقطه به استخر مستقر می گردند. آب داخل استخر توسط پمپ در لوله های کلکتور به گردش در می آید.کنترلر بوسیله یک شیر آب ورودی به استخر را تنظیم می کند و هنگامی که از استخر استفاده نیم شود آب داخل کلکتور را به داخل استخر تخلیه می نماید.

شماتيک انواع آبگرمکن خورشيدی تامين کننده آبگرم استخر

سیستم تامین آبگرم استخر توسط آب گرم خورشیدی

 

عايق کاري لوله هاي اتصال آبگرمکن های خورشیدی

عایقکاری لوله های شبکه آبگرم برای سیستم خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی برای تامین آبگرم  هر خانواری با شیوه های مصرفی متفاوت، از شمال تا جنوب مناسب است. البته دسترسی به نور خورشید خوب یکی از شروط الزامی استفاده از آبگرمکن خورشیدی است اما بیشتر ساختمان ها به مقدار مناسب از نور خورشید بهره می برند.

برای بکارگیری آبگرمکن های خورشیدی از کجا شروع کنیم

در اولین قدم  برای بهره گیری از آبگرمکن خورشیدی ، باید مطمئن شد آفتاب، به مدت چند ساعت در روز حتی در زمستان به سقف خانه می رسد. در گام بعدی نیاز به ابزار مسیر یاب برای جهت یابی حرکت نور خورشید داریم که اغلب شرکت های حرفه ای خورشیدی این ابزار را در اختیار دارند و یا از سازمانهای خدمات انرژی آن را قرض می کنند.  البته اگر در شرایط عادی نور خورشید از طلوع تا غروب بر روی سقف مشاهده شود نیازی به بررسی توسط دستگاه نیست.

در برخی از خانوارها،ساکنین عادت به مصرف مقدار زیادی آبگرم دارند مصرف بیش از حد آبگرم به معنای هدر رفتن انرژی است. این خانواده ها برای کم کردن مصرف انرژی باید به فکر رهکارهایی مانند کاهش جریان آب در سردوشی حمام، نصب دمنده هوا در سر شیر آب، استفاده از لباسشویی و ظرفشویی های کم مصرف و عایقکاری لوله های آبگرم  باشند. مهمتر از همه ارتقاء فرهنگ مصرف بین اعضای خانواده است و اینکه آنها بدانند حمام کردن طولانی مدت باعث افزایش هدر رفت انرژی می گردد.بکی از راهکارهای جلوگیری از هدر رفت انرژی در خانواده های پرمصرف، بهره گیری از انرژی رایگان و تجدید پذیر خورشید برای تولید آبگرم مصرفی است.

انتخاب آبگرمکن خورشیدی

گام بعدی برای استفاده از آبگرمکن خورشیدی در خانه، برآورد میزان مصرف آبگرم در ساختمان است. برای اینکار باید از شخصی حرفه ای و با تجربه کمک گرفت. فردی که برای اینکار استخدام می شود باید تجربه و دانش قابل توجه ای هم در زمینه تاسیسات ساختمان داشته باشد و هم با تجهیزات خورشیدی کاملا آشنایی داشته باشد. کارشناس مربوطه باید بازدیدی از ساختمان داشته باشد و پس از بررسی تجهیزات مصرف کننده و الگوی رفتاری ساکنین ظرفیت و مشخصات سیستم خورشیدی مورد نیاز را تعیین کند تا ساکنین هیچگاه با کمبود انرژی و آبگرم مصرفی مواجه نشوند.

ماشين لباسشويي

مصرف آبگرم در ماشین لباسشویی

اگر شما از آن دسته از افراد هستید که دستی در کارهای فنی دارند و با تاسیسات مکانیکی و لوله کشی و کمی هم برقکاری آشنا هستید، پش از مقدار تحقیقات جدی خودتان می توانید سیستم خورشیدی مورد نیاز برای تامین آبگرم خانواده تان را طراحی و نصب کنید. با کمی جستجو، کلیه تجهیزات و ابزار مورد نیاز برای نصب آبگرمکن های خورشیدی در بازار موجود بوده و در دسترس همگان قرار دارد. اما برای محاسبه میزان آبگرم مصرفی ساکنین خانواده تان یک سری پرسش هست که تنها خود شما می توانید پاسخگوی آنها باشید.

تعیین ظرفیت دستگاه سیستم خورشیدی براساس محاسبه آبگرم مورد نیاز انجام می شود که می تواند کاری ساده باشد. برای یک خانواده که براساس اصول بهینه سازی مصرف می کنند می توان به ازای هر نفر در هر روز حدود ۱۵ گالن ( ۵۷ لیتر) آبگرم در نظر گرفت. براین اساس می توان مساحت سطح کلکتور مورد نیاز برای تامین آبگرم مصرفی بهداشتی روزانه را محاسبه کرد. در ساختمانی که پنج ساعت در روز آفتاب دارد، برای تامین ۸۰ گالن(۳۰۰ لیتر) آبگرم دو کلکتور با مساحت چهار فوت مربع و جمعا هشت فوت مربع (۰/۷۵ مترمربع)  نیاز است. البته توجه داشته باشید که این ارقام تقریبی هستند و برای محاسبه دقیق تر باید وضعیت مصرف کننده نهایی بررسی گردد تا میزان آبگرم مورد نیاز دقیقا محاسبه شده و ظرفیت سیستم خورشیدی تعیین گردد. برای انتخاب تانک ذخیره آبگرم در آبگرمکن خورشیدی، باید تانکی با ظرفیت برابر یا بزرگتر از میزان مصرف روزانه در نظر گرفته شود.

نصب سيستم پشتيبان براي آبگرمکن های خورشیدی

نصب سیستم پشتیبان برای سیستم خورشیدی

سیستم پشتیبان آبگرمکن های خورشیدی در فصول سرد

در روزهایی در فصل زمستان، ممکن است انرژی خورشید به مقدار کافی وجود نداشته باشد و آبگرمکن خورشیدی نتواند آبگرم کافی را برای مصرف ساکنین تامین نماید، و یا ممکاست به دلیل حضور مهمان در منزلتان به مدت طولانی، مقدار آبگرم بیشتری نسبت به حالت عادی که براساس آن سیستم خورشیدی انتخاب شده است، نیاز باشد. برای اینکه در این مواقع بتوان آبگرم مورد نیاز را تامین نمود بایستی  از یک سیستم پشتیبان که برای تامین آبگرم از انرژی های تجدید ناپذیر بهره می گیرد، استفاده نمود. این سیستم پشتیبان می تواند دارای تانک ذخیره و بدون تانک ذخیره باشد. در این مواقع سیستم خورشیدی می تواند به عنوان پیش گرم کننده آب استفاده شود. به این ترتیب که با لوله کشی مناسب بین آبگرمکن خورشیدی و دستگاه پشتیبان گرم کننده آب، آبی که توسط انرژی خورشید تا حدی گرم شده است را به دستگاه منتقل نمود تا در آنجا با مصرف انرژی کمتری، دمای آن به دمای مطلوب برای مصرف ساکنین برسد.

عايقکاري مخزن ذخيره سيستم آبگرمکن خورشیدی

مخزن ذخیره آبگرم

 

 

منبع:

برداشت و ترجمه از homepower

وب سایت buildingplus

آب‌گرم‌کن خورشیدی

(به انگلیسی: Solar water heating)


دستگاهی است که با جذب انرژی خورشیدی آب مورد نیاز را گرم می‌کند. استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرم نمودن آب به جهت رایگان بودن این منبع عظیم انرژی، از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد. سیستم‌های آبگرمکن خورشیدی دارای تقسیم بندی‌های مختلفی می‌باشند که عبارتند از:

  1. ترموسیفون
  2. پمپ دار تحت فشار
  3. برگشت ثقلی

بطور کلی آبگرمکن ها را می توان بر حسب منبع انرژی گرمایشی به سه دسته تقسیم نمود :

  • آبگرمکن گازی و گازوئیلی (زمینی – دیواری)
  • آبگرمکن برقی
  • آبگرمکن خورشیدی

 آبگرمکن های آیونایز و پیلوت دار:

دقت داشته باشید که در آبگرمکن های پیلوت دار ، شمعک آبگرمکن به طور دائم روشن می باشد ، ولی در آبگرمکن های مدل آیونایز برای روشن شدن دستگاه از سیستم جرقه زن هوشمند استفاده می گردد.در مدل های آیونایز لوله های مبدل آبگرمکن تمایلی به رسوب گرفتن ندارند و عمر دستگاه طولانی تر می باشند.

انواع آبگرمکن خورشیدی:

آبگرمکن های خورشیدی را بر حسب عملکرد می توان به سه دسته تقسیم نمود:

  • آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی : در آبگرمکن های ترموسیفونی هیچ گونه پمپی جهت جابه جایی آب تعبیه نشده و این عمل فقط با استفاده از انرژی خورشید انجام می پذیرد. مشکل عمده این سیستم یخ زدگی در فصول سرد می باشد ، به دلیل اینکه الزاماً باید منبع دو جداره آبگرم در سطحی بالاتر از کلکتور و در فضای خارج از ساختمان نصب گردد.
  • آبگرمکن خورشیدی پمپ دار تحت فشار: در آبگرمکن خورشیدی تحت فشار که دارای یک سیستم بسته جهت جابجایی سیال می باشد از پمپ استفاده می نماید. جهت جلوگیری از یخ زدگی آب از ضد یخ استفاده می گردد. این آبگرمکن ها در مناطقی که اختلاف دمای روز و شب بالایی دارد کارایی کمتری دارند. مزیت این سیستم این است که می توان مخزن ذخیره را بصورت indoor و در داخل موتور خانه تعبیه نمود.
  • آبگرمکن خورشیدی برگشتی ثقلی : در آبگرمکن خورشیدی با برگشت ثقلی آب توسط 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.

توصیه می شود ،برای واحدهای اداری از آبگرمکن خورشیدی استفاده گردد ، ولی چنانچه مایل به استفاده از آبگرمکن گازی دیواری باشید، آبگرمکن هایی که مقدار آبگرم تولیدی آنها کمتر از 12 لیتر در هر دقیقه باشد نیز جوابگوی شما خواهد بود.
*به طور کلی یکی از بهترین راهکارهای تامین آبگرم مصرفی در ساختمانهای اداری و تجاری که نیاز به استفاده از آب گرم پر حجم و طولانی مدت ( مانند دوش حمام ) ندارند،بهره گیری از سیستمهای همیشه پایدار آبگرمکن خورشیدی می باشد.

مزایای استفاده از آبگرمکن خورشیدی:

  • بی پایان بودن منبع انرژی آنها
  • امن و بی خطر
  • پاک و بدون آلودگی زیست محیطی
  • رایگان و همیشه در دسترس
  • جایگزین مناسب جهت کاهش مصرف سوخت فسیلی

 

 

 

 

 


در انتخاب آبگرمکن باید به موارد ذیل توجه داشت : 

  • مقدار حجم آب مورد نیاز آبگرم بر حسب lit/min یا …
  • نوع آبگرمکن (گازی- برقی- زمینی-دیواری- خورشیدی )

نکات مهم در اجرا و نصب آبگرمکن ها :

  • در اجرای آبگرمکن های خورشیدی به حداقل فضای مورد نیاز جهت نصب آبگرمکن روی بام باید توجه داشت.


منابع:

دانشنامه آزاد ویکیپدیا فارسی

مقاله آموزشی از وبسایت دما تجهیز