آب گرمکن خورشیدی در منازل آینده(2)

در ادامه قسمت قبل به بررسی ساختار آبگرم کن های خورشیدی می پردازیم:

معمولا یک کویل الکتریکی برای مواقعی که انرژی خورشیدی به گردآور نمی رسد، جهت ایجاد حرارت در روی مخازن ذخیره آب گرم نصب می گردد. شکل زیر یک سیستم آبگرمکن خورشیدی با مخزن افقی و جریان طبیعی را نشان می دهد. این سیستم باید مجهز به یک شیر فشار شکن نیز باشد.

آبگرمکن خورشیدی در حالت ترموسیفون(جریان طبیعی)، این محدودیت را دارد که مخزن ذخیره حتما باید بالاتر از گردآور نصب شود. اما اگر به هر علت این امر امکان پذیر نباشد می توان مخزن را در محل مناسب حتی پایین تر گردآور نصب کرده و برای جریان دادن آب بین گردآور و مخزن ذخیره از یک پمپ جریانی (سیرکولاتور) استفاده کرد. در این حالت سیستم آبگرمکن خورشیدی را سیستم اجباری می گویند. ناگفته نماند که پمپ و کنترل قطع و وصل آن، هزینه این آبگرمکن را افزایش داده و علاوه بر آن، لزوم انرژی الکتریکی در محل، و افزایش هزینه های جاری، مزایای این سیستم را کاهش می دهد. ساده ترین کنترل پمپ جریانی در این آبگرمکنها، ترموستاتی است که با افزایش دمای آب گردآور، پمپ را به کار انداخته و باعث جریان آب بین گردآور و مخزن ذخیره آبگرمکن خورشیدی می گردد.

معمولا در سیستم های اجباری ذخیره آبگرم کن از نوع مخزن دو جداره و کویلی است که در شکل زیر یک آبگرمکن خورشیدی با مخزن دو جداره نشان داده شده است.

از مزایای این سیستم آنست که آب گرم کننده که در گردآور و جدار خارجی مخزن ذخیره گردش می کندهرگز با آب گرم مصرفی مخلوط نمی شودو به راحتی می توان آب گرم کننده را آب ناخالص و یا سیال واسطه دیگری که دمای انجماد آن پایین بوده و گرمای ویژه بالایی دارد، انتخاب کرد. پمپهایی که در این سیستم به کار گرفته می شوند باید قادر باشند سیال جریانی را در تمامی سیستم به جریان بیاندازند.

در سیستم های باز قدرت پمپ برابر است با مجموع اصطکاک داخل لوله ها و اختلاف ارتفاع بین گردآور و مخزن ذخیره، در صورتیکه در سیستم های بسته قدرت پمپ تنها برابر است با مجموعه اصطکاک داخلی لوله ها.

در بعضی از سیستم های آبگرم کن خورشیدی معمولا از یک مخزن اضافی بنام مخزن اولیه استفاده می شود. شکل زیر چنین سیستمی را نشان می دهد. در این آبگرم کن  مخلوط ضد یخ و آب در مداری است که شامل جدار خارجی مخزن اولیه، پمپ، گردآور و منبع انبساط می باشد. آبسرد به قسمت پایین مخزن اولیه وارد شده و آب گرم از قسمت بالا خارج می شود.

در قسمت خروجی آبگرم، شیر کنترلی وجود دارد و در صورتی که درجه حرارت آبگرم خروجی بالاتر از 50 درجه سانتیگراد باشد این شیر مقداری آب سرد به آن اضافه می کند تا همواره آب ورودی به مخزن دوم 50 درجه سانتیگراد باشد. نسبت حجم مخزن اولیه به مخزن دومی قابل تغییر بودده مثلا اگر تانک اولیه در حدود 300 تا 500 لیتر ظرفیت داشته باشند حجم تانک ثانویه 120 تا 200 لیتر خواهد بود که البته به سطح گردآور نیز بستگی خواهد داشت.

به منظور ایجاد یک دبی یکنواخت و همگون در گردآورها معمولا 2 روش مرسوم است که به نام روش جریان معکوس و روش جریان موازی نامیده می شود. در جریان معکوس در گردآور سمت چپ کمتر است و بیش از 50 درصد دبی را حمل می کند ولی در جریان موازی مقاومت ها در هر دو گردآور یکی است ولی لوله کشی بیشتری مورد نیاز است.

سیستم کنترل آب گرم کن ها توسط ترموستات مقایسه ای عمل می کند به این ترتیب وقتی که اختلاف درجه حرارت بین گردآور و مخزن در حدود 6 درجه سانتیگراد باشد، ترموستات پمپ را روشن کرده و سیال جریان می یابد. پمپ تا زمانی کار می کند که به حدود 2 درجه سانتیگراد برسد که در این حالت ترموستات پمپ را خاموش می کند.

آبگرم کن های نوع ترموسیفونی(جریان طبیعی) و پمپی با یک یا چند گردآور که دارای یک یا دو مخزن ذخیره داشته باشند هریک کاربرد خاصی داشته و استفاده از سیستم های فوق بستگی کامل به شرایط محیط ، محاسبات اقتصادی، و سطح تکنولوژی موجود در منطقه خواهد داشت ولی برای روستاهای آفتاب خیز، سیستم های ترموسیفونی با مخازن عایق شده توصیه می شوند.

تهیه کننده: محمدصادق ابراهیمی