سامانه گرمایش آب خورشیدی
گرمایش آب خورشیدی : نیاز روزافزون به انرژی و کمبود منابع انرژی، انگیزه اصلی تحقیقات گستردهای در خصوص حفظ و ابقاء انرژی میباشد. منابع متعارف انرژی عوامل کلیدی تأمین آسایش و زندگی آسان تر انسانها بر روی زمین می باشند. ولی نگرانی جهان کنونی، مقادیر محدود منابع انرژی است. در شرایط کنونی انرژی خورشیدی می تواند به عنوان منبع قدرتمندی از انرژی، نقش پررنگی را در تأمین منابع انرژی ایفاء کند. اما واقعیت تلخ کنونی، کاربرد محدود منابع انرژی خورشیدی می باشد.انرژی حرارتی خورشیدی دارای کاربردهای متعددی نظیر گرمایش آب خورشیدی ، هیتر گرمایشی و گرمایش هوای خورشیدی می باشد. که نقش تاثیرگذاری را در بهرهبرداری موثر از انرژی خورشیدی به همراه مزایای اقتصادی ناشی از آن، بر جای می گذارند . مقاله مذکور به سامانه های گرمایش آب خورشیدی (SWHSS)، سناریو جهانی سامانه های مذکور و پیشرفت های فنی و مزایای اقتصادی ناشی از کاربرد سامانه های مذکور میپردازد.
آمار کشور های گرمایش آب خورشیدی
بر طبق گزارش ۲۰۱۳ سازمان اطلاعات انرژی آمریکا (EIA)، ۳۱۸ درصد از مصرف کلی انرژی ایالات متحده آمریکا، به گرمایش آب اختصاص یافته است . به طور مشابه، سهم مجموع انرژی مصرفی خانگی کشورهای دیگر نیز به صورت زیر می باشد . در صورت تأمین تقاضای انرژی خانگی مذکور از طریق کاربرد سامانه های گرمایش آب خورشیدی (SWHSS)، بخش اعظمی از انرژی رایگان خورشیدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
چین، ۲۷ درصد ، مکزیک، ۲۹ درصد ، آفریقای جنوبی، ۳۷ درصد ، اروپا ۱۴ درصد ، کاناد، ۲۲ درصد ، استرالیا ۲۵ درصد
سامانه گرمایش آب خورشیدی فعال
سامانه های گرمایشی آب خورشیدی فعالی (ASWHSS)، سامانههایی هستند که سیال کاری از طریق یک پمپ و یا پمپهای متعدد به جریان درمیآید. در صورت گردش مستقیم آب از گیرنده به مخزن ذخیره، طرح مذکور، «گردش مستقیم و یا گردش حلقه – باز» نامیده می شود و در این مورد گرمای سیال انتقال حرارت عبوری از میان گیرنده، از طریق مبدل حرارتی به آب داخلی مخزن ذخیره منتقل میگردد .ایراد اصلی سامانه های گردش مستقیم مذکور حساسیت بالای سیالی کاری به نقطه انجماد می باشد؛ به دلیل مذکور، سامانههای خورشیدی فعالی گردش – مستقیم را تنها برای تولید آب داغی با دماهای ۵۰ ۶۰C به کار میبرند.برای رفع ایراد مذکور عمدتاً از گیرندههای لوله خلاء (ETC) برای مقاصد گرمایش آب خانگی استفاده میگردد.
در مقایسه با گیرنده های صفحه مسطح (FPC)، گیرندههای لوله خلاء به دلیل تلفات گرمای همرفتی کمتر، نتایج مطلوب تری را به همراه دارند. همچنین طراحی، ساخت و تحلیل سامانه گرمایش آب خورشیدی با گیرنده تغاری V شکل نیز نتایج مطلوب و مزایای اقتصادی مناسبی را نشان می دهد .
سامانه گرمایش آب خورشیدی غیر فعال
ویژگی منحصربهفرد سامانه های خورشیدی غیر فعالی شامل انتقال گرما از طریق مکانیزم همرفتی طبیعی میباشد. سامانه های غیرفعالی نیز به دو نوع اصلی تقسیم بندی می شوند: (۱) سامانه یکپارچه گیرنده و مخزن ذخیره و یا سامانه گرمایشی آب خورشیدی ذخیره – گیرنده یکپارچه (ICSSWHS)” و (۲) سامانه گرمایش آب خورشیدی ترموسیفونی، طرحی از ICSSWHSلوله بسته در دهه ۱۹۵۰ معرفی گردید که هنوز نیز در بسیاری از طراحی ها مورد استفاده قرار میگیرد. مطالعات گوناگونی از طریق کاربرد انواع مختلفی از اشکال مخزنی، نظیر استوانهای، مستطیلی انجام گرفته اند، اما از مطالعات مذکور مشخص گردید که نرخ انتقال گرمای حاصل از مخازن استوانه ای به همراه ICSS WHS مثلثی، دارای بیشترین مقدار است ۱۳ و ۱۴ با کاربرد بازتابنده ها نیز منجر به افزایش بازده گیرنده از طریق افزایش شدت تابش خورشیدی می شوند ۱۵-۱۷ با کاربرد بفل ها نیز برای بهبود بازده سامانه بسیار مفید می باشند.
اجزاء اصلی سامانه گرمایش آب خورشیدی (SWHS)
جزء مذکور مستقیماً بر کارآیی کلی سامانههای مذکور تاثیرگذار می باشد. ۳ جزء مذکور شامل گیرنده خورشیدی، مبدل حرارتی و مخزن ذخیره میباشند.
شرح کاملی از ۳ جزء مذکور در مطالب ذیل ارائه شده است
۱- گیرندههای گرمایش آب خورشیدی خورشیدی
گیرندههای خورشیدی با جذب اشعه های تابشی خورشیدی، تشعشات مذکور را به مایع جاری در سامانه خورشیدی منتقل می کنند. گیرندههای خورشیدی در واقع نوعی از مبدلهای حرارتی محسوب می گردند، اما ویژگیهای متفاوتی نیز با مبدل های حرارتی دارند. عمدتاً گیرندههای مصرفی به دو نوع عمده تقسیم می گردند.
۲- گیرندههای صفحه مسطح گرمایش آب خورشیدی
گیرندههای صفحه مسطح (FPCS) متداولترین گیرندههای مصرفی در کاربردهای حرارتی خورشیدی محسوب می گردند. به دلیل تساوی مساحت برخورد و جذب تابشات خورشیدی گیرنده های مذکور، نسبت تمرکز گیرندههای مذکور برابر ۱ میباشد. گیرندههای مذکور از ۴ جزء اصلی تشکیل شده اند: صفحه جذب کننده، شبکه لولههای انتقال جریان سیالی، سطح عایق، و چارچوب (قاب) نگهدارنده گیرنده. صفحههای جذب کننده، که وظیفه جذب گرمای ناشی از تابشات خورشیدی را بر عهده دارند. با پوششی از مواد غیر گزینشی ساخته می شوند.
شبکه لوله های جریان سیالی
شبکه لوله های جریان سیالی نیز به شبکه ای از دو لوله اصلی (هادر) و تعدادی از لوله های فرعی اطلاق میگردد که انرژی گرمایی را از صفحه جذب کننده به مخزن ذخیره منتقل می کنند. عموما از سطوح عایقی نیز برای کاهش تلفات حرارتی (در هر دو سمت رویی و زیرین گیرنده) استفاده میگردد. تلفات گرمایی سطح رویی گیرنده عمدتا ناشی از جریان همرفتی باد عبوری از صفحه جذب کننده می باشد، که از طریق نصب روکشی شیش های بر روی صفحه جذب کننده کاهش مییابد.
فضای خالی فرایند رسانایی
وجود و حفظ فضای خالی بسیار اندکی میان خروجی از سطح زیرین گیرنده عمدتاً به دلیل فرایند رسانایی ایجاد میگردد که در نتیجه معمولا از سطح عایق توپری نظیر پشم شیشه برای کاهش تلفات گرمایی مذکور استفاده میگردد و در نهایت چارچوب نگهدارنده گیرنده نیز برای نگهداری اجزاء داخلی گیرندههای صفحه مسطح استفاده می شود.
- ﺗﻬﻮﯾﻪ ﻣﻄﺒﻮع ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎدﻩ از اﻧﺮژﯼ های ﺗﺠﺪﯾﺪﭘﺬﯾﺮ
- کاربرد انرژی خورشیدی در سیستم های گرمایشی
- بهینه سازی امکانت گرمایشی واحدهای مسکونیانرژی گرمایش خورشیدی
- سیستم گرمایش خورشیدی
- سیستم گرمایش خورشیدی استخر
- سیستم گرمایشی خورشیدی گلخانه
- سیستمهای گرمایش خورشیدی
- طراحی گرمایش خورشیدی
- محاسبات گرمایش خورشیدی
- گرمایش از کف خورشیدی
- گرمایش آب خورشیدی
- گرمایش خورشیدی
- گرمایش خورشیدی آب استخر
- گرمایش خورشیدی استخر
- گرمایش خورشیدی ایستا
- گرمایش خورشیدی ساختمان
- گرمایش خورشیدی غیر فعال
- گرمایش خورشیدی گلخانه
- گرمایش ساختمان با انرژی خورشیدی
- گرمایش هوای خورشیدی
- گرمایش کف خورشیدی