راهنمای جامع سیستمهای آبگرمکن خورشیدی
مقدمه
سیستمهای آبگرمکن خورشیدی، که گاهی سیستمهای آب گرم خانگی خورشیدی نیز نامیده میشوند، روشی مقرونبهصرفه برای تولید آب گرم با استفاده از انرژی رایگان خورشید هستند. این سیستمها در هر اقلیمی قابل استفاده بوده و به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: سیستمهای فعال که دارای پمپ و کنترلکننده هستند و سیستمهای غیرفعال که فاقد این قطعات میباشند. انتخاب نوع سیستم به عواملی مانند اقلیم (احتمال یخبندان)، هزینه، بهرهوری و نیاز به نگهداری بستگی دارد. تقریباً تمام سیستمها نیازمند یک سیستم پشتیبان برای روزهای ابری و دورههای تقاضای بالا هستند. برای عملکرد بهینه، نصب صحیح توسط یک پیمانکار متخصص و نگهداری منظم ضروری است.
نحوه عملکرد و انواع سیستمها
سیستمهای آبگرمکن خورشیدی شامل مخازن ذخیرهسازی و جمعکنندههای خورشیدی (کلکتور) هستند. تفاوت اصلی بین انواع سیستمها در نحوه گردش آب یا سیال انتقال حرارت است که آنها را به دو گروه فعال و غیرفعال تقسیم میکند.
سیستمهای فعال آبگرمکن خورشیدی
این سیستمها از پمپ و کنترلکننده برای به گردش درآوردن سیال استفاده میکنند و به دو نوع تقسیم میشوند:
- سیستمهای گردش مستقیم (Direct Circulation): در این سیستمها، پمپها آب مصرفی خانگی را مستقیماً از طریق جمعکنندهها به گردش درآورده و به داخل خانه منتقل میکنند. این سیستمها برای اقلیمهایی که بهندرت دچار یخبندان میشوند، مناسب هستند.
- سیستمهای گردش غیرمستقیم (Indirect Circulation): در این مدل، پمپها یک سیال انتقال حرارت ضدیخ را از طریق جمعکنندهها و یک مبدل حرارتی به گردش درمیآورند. این مبدل حرارتی، آب مصرفی خانه را گرم میکند. این سیستمها در اقلیمهای مستعد یخبندان محبوبیت دارند.
سیستمهای غیرفعال آبگرمکن خورشیدی
سیستمهای غیرفعال معمولاً ارزانتر از سیستمهای فعال هستند اما بهرهوری کمتری دارند. با این حال، قابلیت اطمینان آنها بیشتر بوده و ممکن است عمر طولانیتری داشته باشند.
- سیستمهای جمعکننده-ذخیرهساز یکپارچه (Integral Collector-Storage – ICS): این سیستمها از یک مخزن ذخیرهسازی تشکیل شدهاند که با یک ماده شفاف پوشانده شده تا خورشید بتواند آب را گرم کند. آب از این مخزن به سیستم لولهکشی جریان مییابد. این سیستمها برای مناطقی که دمای هوا بهندرت به زیر صفر میرسد و همچنین برای خانوارهایی با نیاز قابل توجه به آب گرم در طول روز و عصر، بهترین عملکرد را دارند.
- سیستمهای ترموسیفون (Thermosyphon): در این سیستمها، آب در یک جمعکننده روی پشتبام گرم شده و با باز شدن شیر آب گرم، به سیستم لولهکشی جریان مییابد. اکثر این سیستمها ظرفیتی معادل ۴۰ گالن (حدود ۱۵۰ لیتر) دارند.
اجزای کلیدی سیستم
مخازن ذخیرهسازی و جمعکنندههای خورشیدی
اکثر آبگرمکنهای خورشیدی به یک مخزن ذخیرهسازی با عایقبندی مناسب نیاز دارند. مخازن خورشیدی دارای یک ورودی و خروجی اضافی برای اتصال به جمعکننده هستند.
- سیستمهای دو مخزنه: آبگرمکن خورشیدی آب را قبل از ورود به آبگرمکن معمولی پیشگرم میکند.
- سیستمهای تک مخزنه: هیتر پشتیبان با مخزن ذخیرهسازی خورشیدی در یک مخزن واحد ترکیب شده است.
سه نوع جمعکننده خورشیدی در کاربردهای مسکونی استفاده میشود:
| نوع جمعکننده | توضیحات | کاربرد اصلی |
| جمعکننده صفحهتخت (Flat-Plate) | جعبههای عایقبندی و ضدآب که حاوی یک صفحه جاذب تیره در زیر یک یا چند پوشش شیشهای یا پلاستیکی هستند. نوع بدون پوشش (Unglazed) برای گرمایش استخر استفاده میشود. | کاربردهای عمومی مسکونی |
| سیستمهای جمعکننده-ذخیرهساز یکپارچه (ICS) | شامل یک یا چند مخزن یا لوله سیاه در یک جعبه عایقبندی شده و شیشهای هستند. آب سرد را پیشگرم کرده و به آبگرمکن پشتیبان میفرستند. | اقلیمهای با یخبندان خفیف |
| جمعکننده لوله خلاء (Evacuated-Tube) | دارای ردیفهای موازی از لولههای شیشهای شفاف هستند. هر لوله شامل یک لوله شیشهای خارجی و یک لوله جاذب فلزی متصل به یک پره است. پوشش پره از اتلاف حرارت تابشی جلوگیری میکند. | بیشتر در کاربردهای تجاری در ایالات متحده |
سیستمهای پشتیبان
سیستمهای آبگرمکن خورشیدی تقریباً همیشه به یک سیستم پشتیبان برای روزهای ابری و زمان افزایش تقاضا نیاز دارند.
- آبگرمکنهای مخزنی معمولی معمولاً به عنوان پشتیبان عمل میکنند.
- در سیستمهای ترموسیفون، سیستم پشتیبان ممکن است بخشی از خود جمعکننده باشد.
- سیستمهای ICS ممکن است با یک آبگرمکن بدون مخزن یا فوری برای پشتیبانی همراه شوند.
فرآیند انتخاب، نصب و نگهداری
انتخاب یک آبگرمکن خورشیدی
قبل از خرید و نصب یک سیستم آبگرمکن خورشیدی، باید موارد زیر را در نظر گرفت:
- برآورد هزینه و بهرهوری انرژی سیستم
- ارزیابی منبع خورشیدی محل (میزان تابش)
- تعیین اندازه صحیح سیستم
- بررسی قوانین، مقررات و کدهای ساختمانی محلی
- آشنایی با اجزای مورد نیاز مانند مبدلهای حرارتی و سیالات انتقال حرارت
نصب و نگهداری سیستم
نصب: نصب صحیح آبگرمکنهای خورشیدی به عواملی مانند منبع خورشیدی، اقلیم، الزامات کد ساختمان محلی و مسائل ایمنی بستگی دارد. به همین دلیل، بهتر است نصب سیستم توسط یک پیمانکار متخصص سیستمهای حرارتی خورشیدی انجام شود.
نگهداری:
- سیستمهای غیرفعال: به نگهداری کمی نیاز دارند.
- سیستمهای فعال: الزامات نگهداری باید با ارائهدهنده سیستم بررسی و به دفترچه راهنمای مالک مراجعه شود.
- نگهداری عمومی: قطعات لولهکشی مانند سیستمهای معمولی نیاز به نگهداری دارند. در اقلیمهای خشک، ممکن است نیاز به تمیز کردن پوشش شیشهای جمعکنندهها باشد.
- دوره نگهداری: نگهداری منظم برای سیستمهای ساده میتواند هر ۳ تا ۵ سال یکبار باشد. سیستمهای دارای قطعات الکتریکی معمولاً پس از ۱۰ سال به تعویض یک یا دو قطعه نیاز پیدا میکنند.
انتخاب پیمانکار
هنگام بررسی پیمانکاران بالقوه برای نصب یا نگهداری، این سؤالات را بپرسید:
- آیا شرکت شما در نصب و نگهداری سیستمهای آبگرمکن خورشیدی تجربه دارد؟ (شرکتی را انتخاب کنید که در نصب نوع سیستم مورد نظر شما تجربه داشته باشد.)
- شرکت شما چند سال تجربه در نصب و نگهداری سیستمهای گرمایشی خورشیدی دارد؟ (تجربه بیشتر بهتر است. لیستی از مشتریان قبلی برای دریافت توصیه درخواست کنید.)
- آیا شرکت شما دارای مجوز یا گواهینامه است؟ (داشتن مجوز معتبر لولهکشی یا پیمانکاری خورشیدی در برخی ایالتها الزامی است. با مراجع شهری و شهرستانی خود تماس بگیرید.)
بهبود بهرهوری انرژی
پس از نصب و نگهداری صحیح، میتوان از استراتژیهای صرفهجویی در انرژی برای کاهش بیشتر هزینههای گرمایش آب استفاده کرد، به خصوص اگر سیستم به یک واحد پشتیبان متکی باشد. نصب برخی از این دستگاهها و سیستمهای صرفهجویی در انرژی همزمان با نصب آبگرمکن اصلی، مقرونبهصرفهتر است.
جمعبندی
آبگرمکنهای خورشیدی راهکاری پایدار و اقتصادی برای تأمین آب گرم خانگی هستند که با بهرهگیری از انرژی خورشید، مصرف سوختهای فسیلی را کاهش میدهند. این سیستمها در دو نوع فعال (دارای پمپ و کنترلکننده) و غیرفعال (بدون قطعات متحرک) طراحی میشوند و بسته به شرایط اقلیمی، بودجه و نیاز خانوار انتخاب میگردند. عملکرد بهینه آنها مستلزم نصب اصولی، نگهداری منظم و وجود سیستم پشتیبان برای روزهای ابری است. با انتخاب صحیح تجهیزات و پیمانکاران مجرب، میتوان ضمن افزایش بازده انرژی، هزینههای گرمایش آب را بهطور چشمگیری کاهش داد و گامی مؤثر در جهت استفاده هوشمندانه از انرژیهای تجدیدپذیر برداشت.
