مقاله گرم کردن آب با نیروی خورشیدی

دانلود مقاله گرم کردن آب با نیروی خورشیدی

گرم کردن آب با استفاده از روش های خورشیدی غیرفعال

تقریباً همه ی ما در زندگی روزمره به آب گرم شده توسط انرژی خورشیدی بر خورده ایم. تا به حال چند بار شیلنگ آب را باز کرده اید و با آب بسیار داغ درون آن مواجه شده اید؟ خورشید بدون توجه به تمـایل شـما آب درون شیـلنگ را گـرم می کند. سیستم های گرمکن آب خورشیدی غیر فعال از قدیمی ترین و رایج ترین انواع موجود در بازار می باشند. هم اکنون تعداد بسیار زیادی از این سیستم ها بر سقف منازل نصب شده اند. مدل های امروزی سیستم های خورشیدی غیر فعال تفاوت زیادی با مدل های اولیه خود ندارند. همه ی آنها دارای مخازن نگهداری آب هستند که در یک قوطی قرار داده می شوند. یک سمت این قوطی با شیشه پوشانده شده و رو به جنوب قرار داده می شود. این سیستم ها هیچگونه قطعه متحرکی نداشته و چیزی در آنها وجود ندارد که در اثر گذشت زمان خراب شود. علاوه بر این، نیاز به هیچگونه سوختی ندارند و آلودگی ایجاد نمی کنند. سیستم های خورشیدی غیر فعال امروزه به نام های مختلفی در بازار وجود دارند: PSWH و ICS.

PSWH های امروزی معمولاً دارای مخازن ۴۰ گالنی هستند که یک سمت قاب بیرونی آنها با شیشه پوشانده شده است. این مخازن با رنگ های سیاه مقاوم در برابر دماهای بالا پوشانده می شوند. قاب بیرونی نیز برای جلوگیری از اتلاف انرژی عایق کاری می گردد که البته کیفیت عایق کاری بستگی به شرایط آب و هوایی محل استقرار سیستم دارد. اندازه ی قاب بیرونی باید برای قرار دادن مخزن کفایت کند و به اندازه ای نیز بزرگ باشد که بهره خورشیدی مناسبی دریافت کند. میزان متوسط معادل یک فوت مربع (۱/۰ متر مربع) سطح شیشه بیرونی برای هر ۲ گالن آب درون مخزن است و برای یک مخزن چهل گالنی می توان از شیشه های دو جداره ی (۷۶* ۳۴) درهای گلخانه ها استفاده نمود. گرمکنهای خورشیدی دارای یک ورودی و خروجی برای جریان آب هستند. ورودی آب سرد توسط یک تکه لوله پلاستیکی در درون مخزن به قسمتهای پایینی آن هدایت می شود تا آب سرد در موقعیت صحیح وارد مخزن به قسمتهای پایینی آن هدایت می شود تا آب سرد در موقعیت صحیح وارد مخزن گردد. خروجی آب گرم نیز آب را از سطوح بالایی مخزن که دارای آب گرم تر است، برمی دارد. توجه داشته باشید که یک مخزن ۴۰ گالنی پر از آب بیش از ۳۵۰ پاوند (حدود ۱۷۰ کیلوگرم) وزن دارد و زمانی که وزن قاب بیرونی و شیشه ها را هم به آن اضافه کنیم متوجه می شویم که بهترین مکان برای نصب این سیستمها روی زمین است. مکانی که برای استقرار این سیستمها در نظر می گیرید بایددر بین ساعات ۹ صبح تا ۴ عصر (حداقل) در زیر تابش آفتاب باشد.

اگر کلکتور (قاب) را بر بام ساختمان نصب می کنید، باید تدابیر لازم را برای فونداسیون آن نیز در نظر بگیرید.

در این گونه سیستمها باید از حداقل طول لوله کشی استفاده نمود تا از خطر یخ زدگی در زمستان کاسته شود. البته مخازن ۴۰ گالنی به ندرت دچار یخ زدگی می شوند ولی یخ زدگی این لوله ها بسیار محتمل است.

تمام لوله هایی که در فضای باز قرار دارند باید به خوبی عایق کاری شوند. برای اتصال این سیستم به موتورخانه منازل باید آب سرد ورودی ساختمان را ابتدا به سیستم خورشیدی متصل کرد و سپس خروجی آن گرم آن را به ورودی آب منبع دو جداره (یا مبدل حرارتی موجود در موتورخانه) وصل نمود. تا زمانی که دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی بیشتر از دمانی تنظیم ترموستات دیگ باشد، موتورخانه به کار نمی افتد و تنها زمانی که دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی به زیر نقطه تنظیم ترموستات برسد، دیگ و مشعل به کار می افتند و میزان اختلاف دما را جبران می کنند.

دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی به عوامل متعددی وابسته است؛ مقدار تابش خورشید، دمای هوای محیط، کیفیت عایق کاری، دمای آب تغذیه و میزان تقاضا (دیماند) برای آب گرم، بر دمای آب خروجی از سیستم مؤثرند. در شرایط آب و هوایی معمول و عدم مصرف آب گرم تا ساعت ۵ عصر، دمای آب خروجی سیستم خورشیدی به بالای F  ۱۸۰ (C82) می رسد. برای استفاده بهینه از آب گرم خورشیدی با هدف صرفه جویی در انرژی باید برنامه زمانی خاصی برای مصرف آب تنظیم نمودو فرضاً شستشوی البسه و استحمام را عصرها انجام داد.