طراحی و نصب آبگرمکن خورشیدی خانگی

آبگرمکن خورشیدی چیست ؟

آبگرمکن خورشیدی همانطور که از نامش پیداست با نرو خورشید آبگرم تولید میکند ، یعنی از انرژی خورشیدی بع عنوان مولد اصلی این نوع آبگرمکن های می باشد ، در این فرایند انرژی خورشیدی توسط کلکتور که مفصل توضیح خواهیم داد جذب می شود و گرمای آن را به آب انتقال می دهد استفاده از این مدل آبگرمکن ها به دلیل رایگان بودن انرژی خورشیدی صد درصد سود و مرقون به صرفه است و شاید در وهله اول خرید آبگرمکن خورشیدی با هزینه اولیه نسبتا بالا نصب و راه اندازی شود ،ولی در ظرف مدت یکسال با توجه به گران بود حامل های انرژی کل هزینه های مربوط به آبگرمکن خورشیدی بازخواهد گشت

مکانیزم تولید آبگرم مصرفی  در آبگرمکن خورشیدی

1. آبگرمکن خورشیدی که به SWHS  که مخفف SOALR WATER H
2. EATER SYSTEM می باشند قادر به تولید آب گرم ۶۰ تا ۸۰ درجه بسته به شدت نور خورشید بدون استفاده از هیچ گونه سوخت دیگر می باشد.
3. رویکرد تولید ابگرم بهداشتی در آبگرمکن های خورشیدی خانگی و صنعتی بسیار ساده و براساس نیروی ترمو سیفون می باشد.
4. اب گرم شده در لوله های کلکلتور به واسطه دانسیته پاییتر رو به بالا جهش کرده و وراد مخزن  می شود و آب سرد با دانسیته بالاتر به پایین می رود 
5. مجموعه کلکتور های آبگرمکن خورشیدی میتواند به صورت سری یا موازی بسته شود
6. هر ۱۰۰ لیتر مخزن ایزوله نیاز به ۲ متر مربع کلکلتور گرمایش برای تولید آبگرم از ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد نیزا دارد

امروزه آبگرمکن خورشیدی خانگی به واسطه وجود فضای کافی در پشت بام های و همچین با در نظر گرفتن نوع اقلیم منطقه از نظر جغرافیایی و تابش نور خورشید بسیار زیاد به سرعت در حال گسترش و فراگیر شدن می باشد و انرژی های سولار خورشید منبعی بسیار ارزان و خدادی برای گرمایش آب گرم مصرفی و حتی گرمایش آب استخر ها می باشد .

استفاده از آبگرمکن خورشیدی برای سرویس های بهداشتی پارک ها ، مساجد بین راهی و استراحت گاهی مسافرتی در طول مسیر و کلا برای مکان های و فضاهایی که امکان خدمات و نصب دیگر اداوت تولید آبگرم بهداشتی غیر ممکن می باشد بسیار گزینه خوبی می باشد ، در مدل هایی از آبگرمکن خورشیدی به هیچ عنوان از قطعات گراداننده برقی که امکان خراب شدن و سوختگی را دارند دبده نمی شود .

انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع تولید انرژی در دنیا می باشد پاک ؛ ارزان و بی پایان بوده و با توجه به واقع شدن ایران در مناطقی که مدت زمان تابش خورشید زیاد  است و چهار فصل بودن منطقه ، استفاده از آبگرمکن خورشیدی بسیار منطقی و ارزان می باشد ولی متاسفانه سیاستی که شرکت های تولید کننده پکیج های گرمایشی و آبگرم های گازی در پیش گرفتن به گونه ای است که گسترش و تولید  آبگرمکن های  خورشیدی به نفع نه شرکت گاز ، نه سازمان آب و نه هیچ ارگان دولتی مرتبط نیست ، زیرا در صروت گسترش این مدل آبگرمکن ها شرکت گاز بیش از نیمی از مشتریان خود را از دست می دهد و تولید کنندگان آبگرمکن های گازی نیز به نوعی دچار رکود می شوند لذا سیاست وزارت  صنعت شاید به منظور رونق این صنعت عدم تبلیغات در مورد آبگرمکن خورشیدی باشد.

اجزای اصلی آبگرمکن خورشیدی

تمام آبگرمکن  های خورشیدی صرف نظر نوع سیستم گردش آب آن از دو سه قسمت اصلی ، کلکتور ، مخزن ذخیره و منبع انبساط تشکیل شده است. مخزن اصلی ذخیره آب که نهایتا با ظرفیت ۳۰۰ لیتر از نوع  ۱۰۰% عایق ایزولاسیون پلی اورتان و کلکلتور های جذب انرژی خورشیدی که رکن اصلی تمام سیستم های سولار و خورشیدی می باشد که طراحی و محسابات کلکلتور های آبگرمکن خورشیدی برا اساس ظرفیت مخزن و دمای آب خروجی تامین میگردد.

کلکتور های به کار رفته در آبگرمکن خورشیدی به عنوان مولد اصلی آبگرمکن عمل میکند  به طوریکه طراحی و نوع کلکلتور در کیفت آبگرم تولیدی فاکترو بسیار تعیین کننده ای است .اصولا کلکتور از یک صفجه تشکیل شده است که ، درون آن از تعدادی  لوله به منظور جریان یافتن و رساندن آب به درون مخزن ذخیره وجود دارد

احزای اصلی کلکلتور های آبگرمکن خورشیدی :

1. گلس یا شیشه روی مجموعه کلکلتور
2. صفحه جاذب : که وظیفه اصلی آن جذاب نور خورشید بوده و معمولا از رنگ تیره برای ضریب جذب حداکثر و ضرزیب پخش حداکثر از آن استفاده میشود.
3. عایق کلکتور: این عایق برای جلوگیری از هدر رفت انرژی خورشیده جذب شده توسط صفحه جاذب می باشد که زیر لوله ها یا تیوپ ها با ضخامتی معنی قرار میگیرند
4. لوله های یا تیوپ ها : که آب از آن گذر کرده و گرمای جذب شده توسط صفحه جاذب به این تیوپ های منتقل می شود
5. باکس شیشه ای که از پایین وردی آب داری کلکلتور پخش کنننده آب به تمام لوله های یا تیوپ های میباشد و از بالای خروجی آبگرم قرار دارد 

دسته بندی انواع کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی

کلکلتور های تخت  Flat Plate collector:

کلکلتور های خورشیدی تخت جز ابتدایی ترین و پرکاربردترین نوع کلکلتور  در آبگرمکن خورشیدی می باشد ، ساختار فیزیکی یان کلکلتور های به صورت است که از یک باکس شیشه ای تشکیل شده استکه درون صفحات جاذب برای جذب نور خورشید با رنگ تیره در نظر گرفته شده است ،در زیر این صفحات لوله آب با  تعداد مشخص و طول معین قرار دارد ، صفحات جاذب بالای این لوله های دقیقا شبیه ذره بین عمل میکنند نور خورشید در یک نقطه جذب کرده به لوله های انتقال می دهد

لوله های عایق شده در  کلکلتورخورشبدی آبگرمکن از پایین توسط یک لوله با سایز بزرگتر که دقیقا کلکلتور  نام دارد با آب تغذیه می شود و پس گرم شدن از قسمت فوقانی توسط یک خروجی به سمت مخزن ذخیره می رود.

کلکلتور های تخت خلا :

این مدل کلکلتور در واقع یک مبدل حرارتی پوسته لول دو لوله ای می باشد که  در واقع نوع طراحی لوله های آن به صورتی است که صفحه جاذب نور خورشدی دور لولهای آب قرار گرفته است که از جابه جایی تلفات حرارتی صورت گرفته جلوگیری می کند ؛در طراحی این نوع کلکلتور های خورشیدی دو لوله غیر هم جنس به هم متداخل هم مرکز با قطر های متفاوت که یکی از جنس مس و دیگر از جنس شیشه است درهم قرار می گیرد ، این لوله های شیشه ای که در بر گیرنده لوله های مسی جریان آب می باشند در واقع نقش صفحه جاذب در کلکلتور های تخت را دارد ؛ بین این دو لوله غیر هم جنس (شیشه و فلزی ) خلا به منظور به حداقل رسانیدن تلفات حرارتی وجود دارد مانند پنجرهای دوجداره که تلفات حرارتی را به کاهش می دهد.

جریان آب در کلکلتور های صفحه تخت خلا و انتقال آن به مخزن ذخیره بالای آبگرمکن بر عکس آبگرمکن های صفحه تخت معمولی از یک نقطه نمیباشد و حتی نوع مخزن ذخیره این مدل آبگرمکن ها نیز با مدل مشابه صقحه تخت معمولی متفاوت می باشد که در قسمت بعدی مفصلا توضیح داده خواهد شد.

عمکلرد آ بگرمکن های خورشیدی صفحه تخت خلا  به صورت ترموسیفون بوده که جریان سیال گرم در داخل کلکلتور  در اثر اختلاف دانسیته سایل گرم و سرد صورت می گیرد.

تولید آبگرم در آبگرمکن های خورشیدی صفحه تخت خلا :

در این مدل آبگرمکن های خورشیدی انتقال و گردش آب به درون مخزن با آبگرمکن های صفحه تخت معمولی کاملا متفاوت می باشد، مخزن ذخیره این مدل آبگرمکن ها همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود دارای حفره هایی است ، قسمت انتهایی تمام لوله های این کلکلتور وارد این حفرها شده و پس از گرم شده به مخزن  ذخیره بالای آن انتقال می یابد ،

آب سردی شهری از قسمت پایین کلکلتور به وسیله یک لوله افقی وارد که همان کار پخش کن را دارد وارد لولهای دوجداره می شود و پس تابش خورشید به لوله های مسلح به صفحه جاذب یا همان لوله های شیشه ای پس از گرمایش و با استفاده از خاصیت ترموسیفون آبگرم به مخزن ذخیره وارد می شود.

انواع سیستم گردش آب آبگرمکن های خورشیدی :

آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفون :

آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی جز سیستم های کم فشار و گردش طبیعی هستند مه در اثر اختلاف دما گردش آب صورت میگرید ، در این آبگرمکن های حتما مخزن ذخیره باید در بالای کلکلتور قرار گیرد تا در صورت سرد شده آب درون خود آب سرد ررا به کلکلتور های جهت گرمایش مجدد ارسال کند.ساختار ساده این آبگرمکن ها که ازیک مخزن ذخیره افقی و یک تعدادی کلکلتور که ممکن است صفحه تخت معمولی ای از نوع خلا باشد تشکیل شده است.در این مدل آبگرمکن های مخزن ذخیره حتما باید بالای کلکتور قرار گیرد تا نیروی ترموسیفون بتواند کارند.

استفاده از آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی تابع شرایط زمانی از نظر مدت زمان تابش خورشید در طول روز و تباع شرایط مکانی از نظر اقلیم منطقه از نظر شدت برودت می باشد.

 منطق تمام  آبگرمکن های خورشدی به این صورت است که کلکتور با استفاده از صفحات جاذب با هر نوعی ؛ نور خورشدی را به گرما تبدیل میکند و لولهای که به عنوان رایز هستند  و آب سرد شهری درون آن جریان دارد  از طریق گرمای جذب شده توسط صفحات ؛ گرمای جذب شده راه به سیال عبوری از لوله انتقال می دهد

در صورتی که ترموسیفونه به صورت مستقیم باشد ،آبگرم بدون هیچ واسطه ای به مصرف گرمایش خانوار می رسد و اگر غیر مستقیم باشد درون مخزن ذخیره از نوع دوجداره ذخیره شده و سیال  گرم محلول آب و ضد یخ وارد جداره دوم شده و  آب مصرفی را گرم می کند.

آبگرمکن های خورشیدی تحت فشار یا پمپ دار  :

در این مدل آبگرمکن گردش آب به جای استفاده از نیروی ترموسیفون از پمپ برای گردش اجباری استفاده میشود ، اصولا آبگرمکن های خورشیدی پمپ دار از نوع کلکلتور تحت خلا می باشند که آب درون این کلکلتور ها به وسلیه پمپ تحت فشار قرار داده میشود ،این پمپ ازنوع سیرکوله خطی بوده و غالبا فشار سیستم را به صورت بسته بالای می برد ، تنهای نکته ای که ماند استحکام این لوله ها در مقابل فشار پمپ می باشد. نظر به اینکه لوه های تحت خلا از جنس شیشه بوده و در مقابل فشار پمپ استجکام لازم را ندارند ؛ از لوله های مسی به عنوان ناقل حرارت استفاده می شود

همانطور که گفته شد در آبگرمکن های خورشیدی کلکلتور تحت خلا سر انتهایی تمام لوله ها که به اصطلاح هیت پایپ گفته میشود ؛ درا اخل مخزن ذخیره قرار می گیرد ، این لوله های مسی برای آبگرمکن های خورشیدی گردش اجباری یا پمپ دار به کار میرود ،در داخل لوله های تحت خلا هستند که در اثر جذب انرزی خورشیدی گرم شده و گرمای خود را به آب درون گردرش در لوله ها انتقال می دهد و از انجا به مخزن ذخیره می ریزد.

مزیت آبگرمکن های خورشیدی تحت فشار یا پمپ دار  :

مزیت اصلی این مدل آبگرمکن ها ی خورشدی این است که با توجه به اجباری بودن گردش آّپمپ نیازی نیست که در اتفاع یا پشت بام قرار گیرد ،به عبار دیگر برخلاف نوع سیفونی که باید در ارتفاع نصب شود تا بتواند فشار آبگرم مورد نیاز را تامین کند ، نوع پمپ دار را می توان در هر موقیعت دلخواه و مستقل از  ازتفاع نصب کرد