با هدف رفع مشکلات آبگرمکن‌های خورشیدی

اختراع پکیج انرژی خورشیدی توسط مخترعان ایرانی

مشکلاتی که استفاده‌کنندگان از آبگرمکنهای خورشیدی موجود با آن مواجه می‌شوند، توسط تیمی از فناوران کشور بررسی شد تا بتوان یک دستگاه خورشیدی که مشکلات قبل را نداشته و کاربری آن آسان باشد، ارائه کرد.

کد خبر: ۶۳۲۲۶۷

يکشنبه - ۱۹ شهريور ۱۳۹۶ / September 10, 2017

به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری دانشجو، انرژی پاک خورشیدی در شهر‌ها و مناطق با توسعه یافتگی نسبتا مناسب در کشورمان که انتظار تمایل بیشتری برای استفاده از انرژی خورشیدی در آنجا می‌رود، چندان مورد توجه قرار نمی‌گیرد.

از جمله دلایل آن می‌توان به ارزان بودن سوختهای فسیلی مانند گاز و عدم وجود دستگاه‌های گرمایش خورشیدی با کاربری و قیمت مناسب در بازار اشاره کرد که مهندسان بتوانند طول عمر مفید و کارایی آن را برای خود و سازندگان تضمین کنند.

نتایج این تحقیقات می‌گوید که آبگرمکنهای موجود را می‌توان در دو نوع با یک سیکل کاری و دو سیکل مجزا طبقه‌بندی کرد.

انواع آبگرمکنهای خورشیدی یک و دو سیکل کاری

آبگرمکنهای خورشیدی که دارای یک سیال و یک سیکل کاری هستند سادگی بیشتری دارند و به همین دلیل بیشتر مورد استفاده و بررسی بوده است، اما امکان رسوب‌گیری آن‌ها بالاست و برای گرمایش آب رادیاتور و گرمایش ساختمان قابل استفاده نیستند.

در آبگرمکنهای خورشیدی که دارای دو سیال و دو سیکل کاری هستند با توجه به وجود دو سیکل مجزا، سیکل سیستم خورشیدی باید دارای منبع انبساط باشد.

اگر منبع انبساط از نوع بسته انتخاب شود، تجهیزات باید تحمل دما و فشار بیشتری را داشته باشند که اپراتوری آن دقت بیشتری می‌طلبد لذا در صورت عدم رسیدگی، ایمنی و کارایی آن بسیار کاهش خواهد یافت.

در صورت استفاده از منبع انبساط باز، اشکالی که معمولا پیش می‌آید، این است که دمای سیستم خورشیدی به نقطه جوش رسیده و حباب‌ها از مخزن انبساط باز به محیط دفع می‌شود که اتلاف حرارت را به دنبال دارد.

برای ساخت منبع انبساط باز، آنچه معمولا در بازار مورد استفاده می‌گیرد منبع انبساط باز با ورق سیاه یا گالوانیزه است که در اثر افزایش دمای سیستم تا نقطه جوش، انبساط و انقباضهای بدنه منبع انبساط سروصدای آزار دهنده‌ای را به‌دنبال دارد.

در بسیاری از آبگرمکنهای خورشیدی از کلکتورهای صفحه تخت برای جذب پرتوهای خورشید استفاده می‌شود؛ هنگام وزش باد، نیروی زیادی به این نوع کلکتور وارد می‌شود و احتمال واژگون شدن آن وجود دارد.

همچنین این کلکتورهای تخت در صورت آسیب دیدن شیشه روی آن، شیشه باید به‌صورت کامل تعویض شود و در نظر مصرف‌کننده نکته منفی محسوب می‌شود.

به گفته مخترعان «پکیج گرمایشی خورشیدی»، هدف از ارائه این طرح ثبت اختراع شده، شروع مسیر تولید یک دستگاه گرمایش خورشیدی بوده که مشکلات آبگرمکنهای خورشیدی قبلی را نداشته باشد و در عین حال با قیمت کم و کاربری آسان، مالکان و سازندگان ساختمان‌ها و مهندسان مشاور را مجاب به استفاده از انرژی خورشیدی در قالب پکیج گرمایشی خورشیدی کند.

مختصات و ویژگیهای «پکیج گرمایشی خورشیدی»

پکیج گرمایشی خورشیدی با یک مخزن افقی ذخیره خورشیدی و مبدل حرارتی پیشنهاد می‌شود.

در این سیستم، استفاده از مخزن افقی، به پایدار کردن دمای سیکل خورشیدی کمک قابل توجهی کرده و باعث می‌شود نوسانات محیطی از قبیل: ابری شدن آسمان و هر پدیده موقتی دیگر که معمولا در ساعاتی از روز اتفاق می‌افتد، تأثیر چندانی بر عملکرد سیستم نداشته باشد و سیستم پیشنهادی را قابل اعتمادتر کند.

این مخزن افقی به عنوان منبع انبساط سیال سیکل خورشیدی نیز عمل کرده و اثرات ناشی از انبساط و انقباض حجم آب سیستم خورشیدی را میرا می‌کند.

تنظیم سطح مخزن افقی به‌گونه‌ای است که ۹۰ درصد آن پر است و از طریق یک لوله سرریز به هوای آزاد راه دارد.

لوله سرریز روی منبع کلکتور خورشیدی تعبیه شده که با اجرای یک سه راهی به عنوان محل ورود آب برگشتی پمپ شده نیز در نظر گرفته شده است.

در این پکیج گرمایشی خورشیدی پیش‌بینی نصب در مناطقی با تابش خورشیدی بسیار خوب یا با مخزن خورشیدی کوچکتر نیز لحاظ شده است؛ به این ترتیب که شیر مخلوط کننده‌ای در مسیر آب بازگشتی به سیستم خورشیدی قرار داده شده که در صورت افزایش دمای مخزن خورشیدی بیش از حد تنظیم شده، برد کنترل دیجیتال، فرمان افزودن مقدار متناسب از آب شهر را در مسیر لوله برگشت پمپاژ سیکل خورشیدی می‌دهد.

در این نمونه پیشنهادی، مبدل حرارتی لازم نیست حتما روی بام نصب شود و طراحی این سیستم به گونه‌ای است که از شلوغ شدن بام پرهیز شود لذا می‌توان آن را داخل حیاط، آبدارخانه، سرویس بهداشتی یا یک انبار کوچک نصب کرد.

این پمپ از آکوستات مستغرق در یک سوم بالایی مخزن داخلی مبدل حرارتی فرمان می‌گیرد.

در صورت ابری بودن هوا برای مدت نسبتا طولانی و در نتیجه عدم تأمین دمای مناسب سیستم خورشیدی برای گرمایش، برای کوپل شدن آن با گردش آب موتورخانه، با نصب شیر برقی و آکوستات، سیال موتورخانه می‌تواند به مبدل حرارتی پمپاژ و مسیر ورود سیال سیکل خورشیدی به‌وسیله یک شیر برقی قطع شود یا با استفاده از یک شیر مخلوط‌کننده به‌صورت متناسب این دو سیال با دمای متفاوت، به هم اضافه شوند.

کلکتور نمونه پیشنهادی از جنس تیوبهای شیشه‌ای است که در مقابل باد، نیروی کمتری به آن‌ها وارد شده و ایمنی بیشتری با توجه به قرارگیری روی بام دارد.

همچنین در صورت آسیب به یک لوله شیشه‌ای، فقط همان لوله لازم است که تعویض می‌شود.

لوله‌های شیشه‌ای دوجداره پرتوهای خورشیدی دریافتی را جذب کرده و به سیال داخل خود منتقل می‌کند؛ آب داخل جداره داخلی لوله‌های شیشه‌ای گرم شده و در اثر خاصیت ترموسیفون بالا رفته و سیال داخل مخزن افقی خورشیدی را گرم می‌کند.

در صورت عدم استفاده از آب مخزن مبدل و به تبع عدم پمپاژ آب سیستم خورشیدی، فقط آب داخل مخزن افقی گرم می‌شود که کنترلهای ذکر شده می‌تواند دمای آن را از رسیدن به نقطه جوش دور کند لذا همانطور که رضا شمس‌آبادی و سعید اسدی؛ به عنوان مخترعان این طرح گفته‌اند، گرمایش از طریق ترموسیفون در سیکل سیستم خورشیدی استفاده شده است.

در ارتباط با مزایای این اختراع گفته شده است:
۱. توجه به نکات ایمنی
۲. خوش کاربرد بودن
۳. بدیع بودن
۴. استفاده از انرژی پاک خورشیدی و در نتیجه کاهش مصرف سوختهای فسیلی و کاهش آلودگی هوا
۵. استفاده از دو سیال و سیکل کاری موجب می‌شود رسوب گرفتن سیستم کاهش یافته و عمر سیستم افزایش یابد
۶. استفاده از گرمایش اجباری برای گرم کردن آب مخزن داخلی مبدل حرارتی و استفاده از گرمایش ترموسیفون برای گرم کردن سیال مخزن افقی خورشیدی
۷. استفاده از منبع افقی روی کلکتور خورشیدی که هم به عنوان مخزن ذخیره و متعادل کننده دمای سیکل خورشیدی عمل و هم نقش منبع انبساط باز را ایفا می‌کند.

۸. استفاده از کنترل کننده دیجیتالی برای تنظیم دمای سیال سیکل کلکتور خورشیدی با قابلیت فرمان دادن به شیر مخلوط کننده‌ای که در مسیر آب شارژ مخزن خورشیدی تعبیه شده است
۹. استفاده از سختی‌گیر سیکلوئیدی در مسیر آب ورودی به سیکل کلکتور خورشیدی به منظور افزایش طول عمر دستگاه
۱۰. سطح‌بندی ظرفیت دستگاه به عنوان پکیج خورشیدی با مبدل حرارتی متناسب
۱۱. قابلیت آسان کوپل شدن سیستم خورشیدی با سیستم موتورخانه با نصب کنترلهای لازم
۱۲. استفاده از کلکتور خورشیدی با لوله‌های شیشه‌ای که برای مقاومت کمتر در مقابل وزش باد و آسان بودن تعویض هر لوله در صورت آسیب رسیدن، اپراتوری آسانتری دارد
۱۳. با توجه به استفاده از پمپ خطی و آکوستات برای سیرکولاسیون سیال خورشیدی داخل مبدل حرارتی به‌جای استفاده از سیستم ترموسیفون برای این کار، در صورت عدم استفاده از آب مخزن مبدل حرارتی، دمای آن روی نقطه تنظیم شده و مناسب باقی می‌ماند

کاربرد این دستگاه نیز شامل موارد زیر است:

۱ - قابلیت استفاده در اکثر مناطق ایران و در اکثر سیستمهای گرمایشی
۲ - قابلیت استفاده برای گرمایش آب مصرفی منازل، مدارس و ادارات
۳ - قابلیت استفاده در سیستمهای شوفاژ، گرمایش کف و... به همراه سیستم پکیج و موتورخانه
۴ - قابلیت استفاده در مواردی که نیاز است مبدل داخل فضا نصب شود