عملکرد آبگرمکن خورشیدی تبدیل نور خورشید به گرما برای گرم کردن آب با استفاده از یک کلکتور حرارتی خورشیدی است. پیکربندی‌های مختلف با هزینه‌های متفاوت برای ارائه راه‌حل‌هایی برای اقلیم‌ها و عرض‌های جغرافیایی مختلف در دسترس هستند. آنها معمولاً برای کاربردهای مسکونی و برخی از کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.
یک کلکتور خورشیدی سیال کاری را گرم می کند که برای استفاده بعدی به یک سیستم ذخیره سازی منتقل می شود. آنها فعال (پمپ) و غیرفعال (پیوت) هستند که فقط از آب یا آب و مایعات کاری استفاده میکنند. همچنین به طور مستقیم یا توسط آینه های نور متمرکز گرم می شوند. آنها به صورت مستقل یا هیبریدی با بخاری های برقی یا گازی کار می کنند. در سیستم ها و تأسیسات بزرگ، آینه ها می توانند نور خورشید را روی یک کلکتور کوچکتر متمرکز کنند.
عملکرد آبگرمکن خورشیدی چگونه است؟
آبگرمکن های خورشیدی انواع مختلفی دارند اما به طور کلی عملکرد این آبگرمکن ها به این صورت است که لوله های شیشه ای حاوی رنگدانه های جاذب خورشید به مخزن آبگرمکن به صورت زاویه دار متصل می شوند و با ورود آب سرد، باعث افزایش دما و گرم شدن آب شده و آن را به مخزن انتقال می دهند. لازم به ذکر است که هر نوع آبگرمکن خورشیدی برای فضا و شرایط خاصی مناسب است.
عمر مفید آبگرمکن های خورشیدی چقدر است؟
عمر مفیدی که توسط کارخانه های سازنده برای این سیستم ها درنظر گرفته می شود، معمولاً بین 15 الی20 سال است. این طول عمر به نگهداری سیستم و تمیزی پنل ها بستگی دارد.
گرمایش آب توسط آبگرمکن خورشیدی در هوای ابری چگونه است؟
آب در این سیستم ها نه تنها با نور مرئی خورشید گرم می شود، بلکه تشعشعات نامرئی نیز توسط سیستم جذب شده و آب را گرم می کند، اما در این مورد دمای آب خروجی کاهش می یابد. یک مخزن عایق دو جداره برای این سیستم در نظر گرفته شده است که می تواند دمای آب گرم ذخیره شده را تا 72 ساعت بدون تغییر دما حفظ کند. در نتیجه این کار باعث می شود که در شب و روزهای ابری نیز امکان استفاده از آب گرم وجود داشته باشد.
معرفی انواع آبگرمکن خورشیدی
آبگرمکن های خورشیدی نمونه ای از آبگرمکن هایی هستند که با انرژی خورشید کار می کنند. ساختار این آبگرمکن ها بر اساس عملکرد آنها متفاوت است و به انواع مختلفی تقسیم می شود:
- آبگرمکن ترموسیفونی
- آبگرمکن پمپ دار تحت فشار
- آبگرمکن برگشتی ثقلی
- آبگرمکن جریان مستقیم یا باز
- آبگرمکن جریان غیرمستقیم
آبگرمکن فلوتردار خورشیدی
این نوع از آبگرمکن های فلوتر دار برای مکان‌هایی که به صورت مداوم و پیوسته به آب گرم نیاز دارند مناسب است و دارای یک فلوتر در مخزن خود بوده و هنگامی که آب سرد می‌شود مخزن باز شده و با ورود آب سرد دما افزایش یافته و آب گرم می‌شود.
آبگرمکن کویل دار خورشیدی
این آبگرمکن دارای یک کویل مسی است که علاوه بر گرم کردن آب باعث گرم کردن فضا و محیط نیز می‌شود. آبگرمکن کویل دار قابلیت تأمین آب پر فشار را نیز دارد و در ظرفیت‌های مختلف تولید می‌شود و در موارد زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آبگرمکن خورشیدی هوشمند
این نوع آبگرمکن قابلیت‌های بیشتری نسبت به سایر آبگرمکن‌های خورشیدی دارد. برای برخی از قابلیت‌های آن می‌توان به نمایشگر دیجیتال سیستم مدیریت انرژی جهت کنترل مواردی مانند نمایش دما، میزان سطح آب مخزن، عیب یاب هوشمند، فعال کردن گرم کن به صورت دستی و اتوماتیک و غیره اشاره کرد.
اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن های خورشیدی
آبگرمکن خورشیدی از اجزای مختلفی تشکیل شده است. این قطعات شامل کلکتورها، مخازن ذخیره سازی، مبدل های حرارتی، کنترل کننده های اتوماتیک، پمپ ها، لوله ها، شیرآلات و اتصالات می باشد. بطور کلی آبگرمکن ها را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
- آبگرمکن گازوئیلی و گازی (زمینی – دیواری)
- آبگرمکن برقی
- آبگرمکن سولار یا خورشیدی
دسته بندی این سه نوع آبگرمکن بر اساس منبع انرژی گرمایشی بوده و بر اساس سیستم روشن شدن دستگاه نیز به دو دسته آبگرمکن آیونایز و آبگرمکن پیله دار تقسیم‌بندی می‌شوند. شمعک آبگرمکن، در مدل پیلوت دار به صورت دائمی روشن است. اما آبگرمکن های آیونایز مجهز به سیستم جرقه زنی هوشمند هستند. لوله های مبدل در آبگرمکن های آیونایز رسوب تشکیل نمی دهند که باعث افزایش طول عمر دستگاه می شود.
مزایای آبگرمکن خورشیدی
این آبگرمکن نیز مانند هر وسیله دیگری مزایا و معایب خاص خود را دارد. در نظر گرفتن این موارد به شما کمک می کند تا بهترین تصمیم را هنگام خرید بگیرید. برخی از مهم ترین مزایای آبگرمکن های خورشیدی عبارتند از:
- بزرگترین مزیت آن استفاده از انرژی نامحدود خورشید است که همیشه و در هر زمان قابل استفاده است و مانند سایر انرژی های تجدید ناپذیر محدود نیست.
- سایر منابع انرژی برای انسان و محیط زیست خطراتی دارند، اما استفاده از آبگرمکن خورشیدی خطرناک نیست و به محیط زیست آسیب نمی رساند.
- با استفاده از آن می‌توان هزینه‌ها را تا حد زیادی کاهش داد و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد.
- آبگرمکن‌های خورشیدی جزو تجهیزات آرام و بدون صدا هستند و آلودگی صوتی ایجاد نمی‌کنند.
- از دیگر مزایای آبگرمکن خورشیدی می توان به نصب آسان و سریع آن اشاره کرد.
- این آبگرمکن ها در انواع مختلف با کاربردهای متفاوت و در ظرفیت های گوناگون تولید می شوند.
آبگرمکن خورشیدی نمونه ای از آبگرمکن هایی است که با استفاده از انرژی خورشید فعالیت می کند. همانطور که می دانید از جمله مواردی که امروزه بشر توجه ویژه ای به آن دارد، حفظ محیط زیست و عدم استفاده از سوخت هایی است که باعث ایجاد آلودگی محیط زیست می شود. به همین دلیل امروز مهم است که با منابع تجدیدپذیر آشنا شوید و از آنها استفاده کنید. یکی از منابع انرژی ارزان قیمتی که می توان از آن استفاده کرد، انرژی خورشیدی است. این انرژی یکی از انرژی های پاک و تجدید پذیر است.
مزایای آبگرمکن خورشیدی تحت فشار
این سیستم در هر نقطه از ساختمان قابل نصب است و با استفاده از فشار آب شهر می توانید آب گرم با فشار مناسب داشته باشید. با توجه به ساختار آن می توان از آن در مناطق با دمای بالا و پایین استفاده کرد.
معایب استفاده از آبگرمکن خورشیدی
همانطور که می دانیم، انرژی خورشیدی در دسته انرژی های تجدیدپذیر قرار می گیرد و استفاده از آن هزینه ای ندارد. همچنین در قسمت قبل در مورد مزایای استفاده از آبگرمکن خورشیدی صحبت کردیم. اما استفاده از آن علاوه بر مزایا، معایبی نیز دارد.
- یکی از بارزترین معایب استفاده از این آبگرمکن ها عدم کارایی بالای آنها در فصل زمستان و هوای سرد و روزهای ابری است. علاوه بر این، آبگرمکن خورشیدی در دمای بسیار پایین یخ می زند و عملکرد مثبتی ارائه نمی دهد. بدون شک استفاده از این آبگرمکن ها در فصل زمستان بیشتر است و نمی توان تنها از انرژی خورشید برای گرم کردن آب استفاده کرد، بلکه باید از سیستم پشتیبان نیز کمک گرفت. سیستم پشتیبان به گونه ای کار می کند که وقتی دمای مخزن کاهش می یابد، می تواند به طور خودکار افت دمای مخزن را با کمترین میزان برق جبران کند.
تعداد کلکتور خورشیدی مورد نیاز برای آب گرم یک واحد مسکونی
محاسبه تعداد کلکتورهای لازم به تعداد افراد، میزان آب مصرفی در روز و تابش خورشید در منطقه مورد نظر بستگی دارد. با این حال، یک محاسبه دستی حدود چهار متر مربع کلکتور برای یک خانواده چهار نفره در نظر گرفته می شود.
فضای مورد نیاز برای نصب یک آبگرمکن خورشیدی
فضای مورد نیاز به تعداد کلکتورها بستگی دارد. به طور معمول حدود یک متر مربع فضا برای هر نفر مورد نیاز است.
نحوه کارکرد آبگرمکن هنگام عدم تابش خورشید
آبگرمکن خورشیدی دارای مخزنی برای ذخیره آب گرم تولید شده است. اگر تابش خورشیدی وجود نداشته باشد و کلکتورها آب گرم را تامین نکنند، از آب مخزن ذخیره استفاده می شود. علاوه بر این، معمولا یک المنت الکتریکی در مخازن ذخیره سازی تعبیه می شود تا در صورت کمبود آب گرم، بتوان از آن به عنوان پشتیبان استفاده کرد.
تامین گرمایش محیط خانه توسط سیستم آبگرمکن خورشیدی
با این سیستم می توان گرمای محیط خانه را تامین کرد و از آن به عنوان منبع آب گرم موتورخانه استفاده نمود.
تامین آب پیش گرم موتورخانه
به منظور صرفه جویی در مصرف سوخت موتورخانه، سیستم خورشیدی جهت تامین آب پیش گرم موتورخانه مؤثر است و آب گرم مورد نیاز منبع ذخیرۀ موجود در موتورخانه را تامین می کند و باعث کاهش مدت زمان کارکرد مشعل می شود.
عدم نیاز سیستم خورشیدی به تعمیر و نگهداری
یک سیستم خورشیدی تقریبا نیاز به هیچ تعمیر و نگهداری ندارد و تنها به تمیزکردن سطوح آن برای جذب بهتر انرژی خورشید نیازمند است. همچنین در سیستم های کویل دار ph مایع که داخل پنل جریان دارد نیز کنترل می شود تا سیستم بتواند بیشترین طول عمر مفید را داشته باشد.
تاثیر استفاده از سیستم خورشیدی در میزان صرفه جویی
با توجه به نوع مصرف آبگرم، آبگرم بهداشتی، آبگرم برای تامین گرمایش محیط، یا تامین آب پیش گرم موتورخانه و همچنین تعداد کلکتورها و محل نصب، تقریبا 30% در مصرف انرژی مورد نیاز برای گرمایش در یک ساختمان صرفه جویی خواهد شد.
موارد مورد نیاز در نصب آبگرمکن های خورشیدی
برای نصب آبگرمکن های خورشیدی به موارد زیر نیاز است:
- فضای کافی برای نصب کلکتورها
- امکان لوله کشی و عبور لوله بین محل کلکتور و محل مخزن
- فضای کافی جهت نصب مخزن و قابل نصب در موتورخانه یا بالکن برای ساختمان های دارای سیستم مستقل حرارتی
لازم به ذکر است که اگر بخواهیم از آبگرمکن های ترموسیفونی استفاده کنیم، کل سیستم روی بام خانه قرار می گیرد و فقط لازم است امکان عبور یک لوله ی رفت و یک لوله ی برگشت بین بام و مصرف کننده ها وجود داشته باشد. بنابراین ترموسیفون را باید در بالاترین نقطه ساختمان نصب کرد تا با استفاده از اختلاف ارتفاع آن تا محل مصرف، فشار آب بالا رود.