انواع آبگرمکن های خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی (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.
بین 20 الی 30 درصد از میزان انرژی مصرف شده در یک ساختمان صرف گرمایش آب بهداشتی می شود.

در ایران می توان در میانگین سالیانه، 70% از انرژی مورد نیاز جهت گرمایش آب را از طریق خورشید تامین نمود که این کار با آبگرمکن های خورشیدی قابل حصول است.

انواع آبگرمکن های خورشیدی

سیستم های آب گرم خورشیدی تامین کننده آب گرم بهداشتی در سراسر سال هستند. این سیستم ها می توانند بخشی از گرمایش فضا در زمستان را نیز تامین نمایند. اما بدلیل اینکه تامین گرمایش فضای ساختمان همواره در زمستان ها مورد نیاز است و در زمستان به دلیل کاهش طول روز و نیز کاهش زاویه تابش خورشید و در نتیجه کاهش انرژی قابل جذب خورشید، به منظور تامین گرمایش فضای ساختمان باید سطح کلکتورهای خورشیدی را به میزان مورد نیاز افزایش داد. با این کار می توان تا 30% انرژی برای گرمایش فضای ساختمان ها را از خورشید تامین نمود.

آبگرمکن های خورشیدی به دو دسته کلی ترموسیفونی و پمپدار (اجباری) تقسیم بندی می شوند.

آبگرمكن هاي ترموسيفوني

با استفاده از سيكل طبيعي و بدون پمپ آب را به درون كلكتورهاي خورشيدي به چرخش در مي آورند و آن را گرم مي كنند. در واقع 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 مستقیم یا Direct باشد در اين صورت سيال گرم شده همان آب مصرفي مي باشد كه مورد 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. حركت ترموسيفونی تا زماني كه انرژي خورشيد موجود باشد ادامه دارد. اين حركت با افول خورشيد متوقف مي شود.

انواع آبگرمکن های خورشیدی

در آبگرمكن هاي خورشيدي ترموسيفوني به دليل سيكل بسته كلكتور ها و برای حفاظت از آن ها ، نيازمند به استفاده ضديخ مي باشيم. با توجه به اينكه ضديخ هاي معمولي كه در خودرو ها استفاده مي شوند، سمي مي باشند و نفوذ احتمالي آن در سيستم هاي آب بهداشتي براي سلامتي كاربران مضر است، در آبگرمكن هاي خورشيدي، از ضد يخ هايي با گريد غذايي و غير سمي استفاده مي شود.

در آبگرمكن هاي خورشيدي ترموسيفوني سيستم كمكي برقي براي مواقع اضطراري، يك المنت برقي است كه با ترموستات تعبيه شده امكان تنظيم دماي دلخواه وجود دارد.

آبگرمكن هاي پمپدار

با استفاده از يك پمپ آب را به درون كلكتورها ارسال مي كنند و با چرخش مداوم آن شروع به گرم كردن آب مخرن مي كنند. در واقع در اين دسته از آبگرمكن هاي 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.
انواع آبگرمکن های خورشیدی

در اين حالت مخزن ذخيره در هر محلي از ساختمان و نصب 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 و توان خروجي را بهبود مي يابد. در اين نوع سيستم منبع ذخيره جدا از كلكتورها و در نزديكترين مكان به محل مصرف نصب مي گردد. همچنين اين سيستم مجهز به يك كنترلر دما مي باشد كه اين كنترلر در مواقع 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.

مهمترین ویژگی و مزایای این سیستم ها به صورت زیر است:
حذف بار مخزن از روی پشت بام
طول عمر بیشتر و اتلاف دمای کم تر به دلیل indoor بودن مخزن
کارایی بالا
زیبایی بیشتر ساختمان (فقط کلکتور روی بام نصب می شود)
قابلیت استفاده از سیستم کمکی گازی
مجهز به پمپ برقی کم مصرف
مجهز به سیستم کنترل هوشمند
طرح پکیجی

مخازن آبگرمكن هاي ترموسيفوني به صورت بي فشار و تحت فشار توليد مي گردند.

كلكتورهاي خورشيدي نيز معمولا به دو صورت صفحه تخت (Flat Plate) يا لوله خلاء (Vacuum Tube) می باشند.

آبگرمکن های بی فشار

آبگرمكن هاي خورشيدي بي فشار فاقد فشار آب شهري هستند زيرا مخازن آنها تحمل فشار آب شهر را ندارد. بنابراين هنگامي كه مصرف كننده شير آب گرم را باز مي كند فشار آب به مراتب كمتر از فشار آب سرد است. اين نوع آبگرمكن ها معمولا از کشور چین وارد می شود و به آبگرمكن هاي لوله خلاء يا Vacuum Tube مشهور هستند.

انواع آبگرمکن های خورشیدی

مزایای آبگرمکن های خورشیدی با مخازن بی فشار: اين نوع آبگرمكن ها به علت استفاده از ورق هاي با ضخامت كمتر و همچنين تك جداره بوده آن هزينه كمتري را به مصرف كننده تحميل مي نمايد. به علت استفاده از لوله هاي دو جداره كه با تكنولوژي لوله خلاء ساخته شده اند نيازي به ريختن ضد يخ در اين نوع آبگرمكن نيست و در صورت استفاده از آن در مناطق سردسير آب داخل كالكتور يخ نمي زند. اين محصول در مقايسه با نوع پر فشار آن قيمت بسيار پايين تري دارد.

معایب آبگرمکن های خورشیدی با مخازن بی فشار: اين نوع آبگرمكن ها براي مصارف شهري مانند آپارتمان ها و ويلاهايي كه نياز به آب پر فشار دارند اصلا مناسب نيستند و به هيچ وجه توصيه نمي گردند. آگر اين آبگرمكن ها به ناچار در ساختمان هاي اين چنيني نصب گردند لازم است كه حتي الامكان انشعاب جدايي براي آن در نظر گرفته شود و به لوله آب گرم ساختمان وصل نگردد زيرا به لحاظ پر فشار بودن آب شهري و كم فشار بودن آب اين نوع آبگرمكن ها به جاي ورود آب گرم از آبگرمن به سمت مصرف كننده، آب سرد پر فشار لوله به صورت معكوس وارد مخزن مي شود و كار آبگرمكن را بي نتيجه مي كند. مثلا اگر آب گرم اين آبگرمكن به شير مخلوط ساختمان وصل گردد به محض باز شدن شير، آب سرد با فشار از لوله بالا رفته وارد مخزن آبگرمكن مي شود و آن را سرد مي كند. بنابراين از آبگرمكن به سمت مصرف كننده بايد يك انشعاب جدا گرفته شود تا اين مشكل برطرف گردد. مثلا از آبگرمكن به دوش حمام يك لوله به طور مستقيم برده شود و يك شير مجزا براي آن در نظر گرفته شود.

آبگرمکن های تحت فشار

اين نوع آبگرمكن ها داراي مخزن پر فشار مي باشند كه باعث مي شود تحمل آب شهر را داشته باشند. مخازن اين نوع آبگرمكن ها به طور مستقيم به آب شهر وصل مي شوند و مصرف كننده آب گرم پر فشار استفاده مي كند.

انواع آبگرمکن های خورشیدی

مزایای آبگرمکن های با مخازن تحت فشار: در این نوع آبگرمکن ها اتصال آّب گرم به لوله هاي آب ساختمان بلا مانع است و مي توان خروجي آب گرم را به آب گرم مصرفي، پيش گرم موتورخانه يا پيش گرم پكيج وصل كرد.
آبگرمكن خورشيدي پمپدار و ترموسفوني كه از كلكتورهاي صفحه تخت در آن استفاده شده است از مخازن پر فشار استفاده مي نمايد و براي مصارف خانگي مانند آپارتمان ها، ويلاها و مصارف عمومي مانند هتل ها و كارخانجات و غيره توصيه مي گردد.

معايب آبگرمكن هاي خورشيدي با مخازن تحت فشار: از جمله معايب آبگرمكن هاي خورشيدي با مخزن پر فشار مي توان به هزينه تمام شده محصول اشاره كرد زيرا به علت استفاده از ورق با ضخامت بيشتر هزينه توليد و نهايتا هزينه كل محصول بسيار بالاتر از نوع بي فشار آن است.

منبع : برق نیوز