استفاده از آبگرمکن خورشیدی به جای شوفاژخانه در پشت‌بام - ایده هوتن مکینیان

هوتن مکینیان

دانشجوی کارشناسی ناپیوسته رشته برق - قدرت
فارغ‌التحصیل کاردانی پیوسته برق – قدرت دانشگاه آزاد شهرری

ایده:
استفاده از آبگرمکن خورشیدی به جای شوفاژخانه در پشت‌بام و ایجاد پارکینگ جدید به‌جای شوفاژخانه در پارکینگ آپارتمان
این طرح در حال حاضر بیشتر در ساختمانهای  قدیمی کاربرد دارد و البته در منازل مسکونی جدید نیز کاربرد دارد.
در پارکینگ ساختمانها با توجه به قدیمی بودن ساختمانها و فرسوده شدن لوازم مختلف منجمله لوله ها و مصالح ساختمانی و شوفاژخانه ها بهتر است به‌جای اینکه از شوفاژخانه قدیمی بدون عایق کاری لوله ها و مصرف گاز بالا در ساختمان و اشغال فضای یک ماشین در پارکینگ منزل از پکیج خورشیدی استفاده شود بدین گونه که شوفاژ خانه کامل برداشته شود و پارکینگ جدید احداث شود.

سیستم های گرمایش خورشیدی با مخزن مجزا

سیستم های گرمایشی خورشیدی با منبع مجزا خورشیدی ، از کلکتور حرارتی، مخزن نگهدارنده، کلکتور، قطعات و تجهیزات نصب تشکیل شده است و با اتصال ان به تاسیسات ساختمان برای تهیه اب گرم بهداشتی و گرمایش ساختمان و گرمایش استخر استفاده کرد .
کلکتور از مخزن ذخیره سازی جدا می باشد، بنابراین تانک را می توان در هر جای خانه قرار داد. می‌توان بر روی سقف مایل و یا تخت قرار داد.
• طراحی و ترکیب دلخواه، هماهنگی کامل با ترکیب و مدل ساختمان
• کنترل هوشمند و عملیات خودکار
• هیچ آبی در لوله ها نیست، ضد یخ زدگی: زمانی که سیستم در حال کار است
•  همچنین کنترل کننده سیستم دارای عملکرد ضد انجماد است ،زمانی که دما ثابت می شود گردش دما عمل می کند.
• چند منظوره: حمام ، شستشو، گرمایش خانگی و غیره
• قابلیت کار کردن و استفاده در هر زمان و لذت بخش
 
 

آبگرمکن های ترموسیفونی ( سیستم با گردش طبیعی)
 آبگرمکن های پمپی ( سیستم با گردش اجباری یا مدار باز)
الف) آبگرمکن های ترموسیفونی ( سیستم با گردش طبیعی) در اثر تابش نور خورشید به صفحات جاذب کلکتورها و جذب انرژی گرمایی توسط این صفحات سیال موجود در کلکتورها در اثر خاصیت رسانایی گرم می شود در اثر وجود اختلاف دما چگالی بین ابتدا و انتهای رایزر متفاوت است. این پدیده باعث بوجود آمدن خاصیت ترموسیفون در رایزر می شود و بنا به این خاصیت سیال گرم به بالا حرکت کرده و به منبع ذخیره وارد می گردد. درصورتیکه سیستم Direct ( مستقیم ) باشد در این صورت سیال گرم شده همان آب مصرفی می باشد که مورد مصرف قرار خواهد گرفت و چنانچه In direct (مخزن دوجداره باشد) سیال گرم شده محلول آب و ضد یخ است که در جداره بیرونی مخزن را گرم و سپس به کلکتور باز می گردد.
 
ب) آبگرمکن های پمپی ( سیستم با گردش اجباری یا مدار باز): در این دسته از آبگرمکنهای خورشیدی که معمولا بصورت غیر مستقیم ( با تعداد کلکتور بالا و مخزن دو جداره ) می باشد جهت انجام بهتر عمل سیرکولاسیون از یک پمپ استفاده می شود این آبگرمکن ها معمولا جهت سیستم های بزرگ به کار می رود همچنین در سیستم های خانگی نیز کاربرد دارد. در این حالت مخزن ذخیره درهر محلی از ساختمان و نسب به کلکتورها می تواند قرار بگیرد. پمپ را در مسیر ورود محلول سرد به کلکتورها قرار می دهند این محلول پس از گرم شدن توسط صفحات جاذب کلکتورها برگشت می کند. در این نوع از سیستم های خورشیدی به دلیل افزودن یک پمپ سیرکولاسیون به مدار گردش سیال به میزان قابل توجهی راندمان وتوان خروجی را بهبود       می یابد. در این نوع سیستم منبع ذخیره جدا از کلکتورها ودر نزدیکترین مکان به محل مصرف نصب می گردد. همچنین این سیستم مجهز به یک کنترلر دما می باشد که این کنترلر درمواقع نیاز به پمپ دستور قطع و وصل می دهد. روش عملکرد کنترلر به این ترتیب است که اختلاف دمای (T∆) بین خروجی کلکتور و خروجی مخزن را اندازه گرفته و پس از مقایسه با T∆ تنظیم شده روی این کنترلر (بسته به محل نصب کلکتور میزان T∆ متغییر است) فرمان قطع یا وصل شدن عمل سیرکولاسیون ( خاموش یا روشن کردن پمپ ) در مدار را می دهد

معرفی آبگرمکن های خانگی و عمومی: موارد مصرف آبگرمکن های ترموسیفونی و پمپی در سیستمهای خانگی و عمومی می باشد.
 الف)سیستمهای خانگی جهت تامین آبگرم مصرفی 4 -7 نفر در روز مورد استفاده قرار می گیرند.
  - 1 آبگرمکنهای خانگی توموسیفونی الف) با مخزن افقی ساختار و عملکرد این دسته از آبگرمکن های خورشیدی نسبتا ساده می باشد هر آبگرمکن از یک مخزن و تعدادی کلکتور تشکیل شده که عملکرد آن بستگی زیادی به شرایط زمانی و مکانی ( منطقه جغرافیایی) خواهد داشت. صفحات جاذب کلکتورها انرژی تابشی خورشید را جذب و به گرما تبدیل می کند. لوله های رایزر متصل به این صفحات گرمای جذب شده را به سیال عبوری منتقل می کند. درصورتیکه سیستم (Indirect) باشد، سیال گرم در مخزن ذخیره می شود (متشکل از منبع ذخیره دو جداره ) سیال گرم ( محلول آب و ضد یخ ) وارد جداره خارجی شده و آب مصرفی را گرم می کند. برای افزایش کارآیی آبگرمکن ها، صفحات جاذب را درون فریمی قرار می دهند و بخش زیرین آن را با عایق مناسب می پوشانند تا تلفات حرارتی آن کاهش یابد. همچنین برای پیشگیری از تلفات حرارتی در سطح فوقانی صفحات جاذب، سطح رویه فریم را معمولا با یک یا دو لایه شیشه ( یا مواد شفاف مشابه) می پوشانند خواص تابشی صفحات جاذب در عملکرد آبگرمکن خورشیدی اثر زیادی دارد برای کارکرد بهتر لازم است صفحات جاذب دارای ضریب جذب بالایی بوده و بر عکس برای اینکه تلفات حرارتی آن کم باشد باید ضریب صدور پائینی داشته باشد به صفحاتی که دارای این ویژگی باشند صفحات منتخب (Selective Surface) می گویند.  تانک ( مخزن): جداره داخلی تانک از ورق گالوانیزه با ضخامت 3 میلیمتر و پوسته بیرونی آن از ورق گالوانیزه به ضخامت 2-3 میلیمتر ساخته می شود. همچنین روکش آن از ورق فولادی با ضخامت 8/0-9/0 میلیمتر همراه با پوشش رنگ الکترواستاتیک می باشد. عایق بندی تانک معمولاً با فوم تزریقی انجام شده و ظرفیت آن بسته به میران مصرف (سفارش خرید) هر اندازه می تواند باشد. همچنین این مخزن می تواند دارای یک سیستم کمکی ( المنت برقی 1200-2000 وات) جهت گرم کردن آب در روزهای ابری می باشد.
 
ب) ترموسیفون مستقیم (Direct) با سیستم لوله حرارتی استفاده از این سیستم در جاهایی که دمای زیر صفر دارد توصیه نمی شود چرا که سیال گردش داخل کلکتور همان آب مصرفی است و ممکن است در اثر پائین آمدن دما در فصول سرد این آب یخ بزند و سبب ترکیدگی لوله های کلکتور گردد. مخزن سیستم تحت فشار آب شهری نیست و به همین دلیل فشار آب گرم خروجی تابع ارتفاع تانک می باشد.
 -2آبگرمکنهای خانگی پمپی: این سیستم از یک مخزن ، دو کلکتور و یک پمپ تشکیل یافته است توضیح مربوط به کلکتورهای مخزن این سیستم دقیقا مشابه توضیحات ذکر شده سیستم ترموسیفونی می باشد با این تفاوت که مخزن این سیستم در هر جایی از ساختمان می تواند قرار بگیرد دراینصورت آنرا جدا از کلکتور و در نزدیکترین مکان به محل مصرف قرار می دهند از این نوع سیستم به عنوان سیستم کمکی یا پیش گرمکن نیز می توان بهره گرفت افزودن این پمپ سیرکولاسیون به مدار سبب افزایش راندمان و توان خروجی محصول می گردد.
 آبگرمکن های خورشیدی عمومی( سیستم گردش اجباری): این دسته از آبگرمکنهای خورشیدی لزوما به صورت غیر مستقیم(In Direct)  و با مخزن کویل دار می باشد و استفاده از پمپ جهت گردش محلول آب و ضد یخ الزامی می باشد در این سیستم از تعداد زیادی کلکتور    ( تعداد آن بستگی به میزان مصرف یا تعداد نفرات استفاده کننده از آن دارد) به صورت سری و موازی استفاده می گردد. این سیستم برای گرمایش آب مصرفی مورد نیاز در حمام ها، استخرها و صنایع گوناکون بکار می رود. اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن های خورشیدی عمومی عبارتند از:
 1- کلکتور در تعداد مشخص بر اساس میزان مصرف آبگرم روزانه
 2 - مخازن کویل دار جهت ذخیره آبگرم در حجم زیاد
 - 3 پمپ های سیرکولاسیون: جهت گردش سیال داخل کلکتورها و تبادل حرارتی با تانک
 4- منبع های انبساط : جهت تعادل سیال
 5 -تاسیسات مربوطه : جهت تبادل و انتقال حرارت