مقالات
در حال خواندن
کلکتور گرمایی خورشیدی solar thermal collector
0

کلکتور گرمایی خورشیدی solar thermal collector

توسط محسن نادری۱۲ فروردین, ۱۳۹۶

کلکتور (گردآورنده)گرمایی خورشیدی (solar thermal collector)، نوعی کلکتور خورشیدی است که برای جمع‌آوری حرارت جذب شده از نور خورشید طراحی شده است.

کلکتور وسیله‌ای است که برای تبدیل انرژی خورشیدی یا تابش خورشیدی به شکل قابل کاربرد و قابل ذخیره به کار می‌رود. میزان انرژی خورشیدی که به سطح زمین برخورد می‌کند، بر حسب شرایط آب و هوایی، مکان و جهت سطح، حدود ۱۰۰۰ وات بر متر مربع در آسمان صاف می‌باشد.

عبارت کلکتور خورشیدی مربوط به پنل‌های آب گرم خورشیدی (solar hot water panels) می‌باشد ولی می‌تواند به تاسیسات پیچیده‌تری همانند دستگاه‌های سهمی‌گون خورشیدی، برج‌های خورشیدی (solar towers) و یا تاسیسات با پیچیدگی کم‌تر همانند گرمایش هوای خورشیدی (solar air heat) مربوط باشد. معمولا نیروگاه‌های خورشیدی برای تولید الکتریسیته از کلکتورهای پیچیده‌تر برای گرم کردن آب و تولید بخاری استفاده می‌کنند که توربین متصل به یک ژنراتور الکتریکی را می‌گرداند. کلکتورهای ساده‌تر معمولا در ساختمان‌های مسکونی و تجاری برای گرمایش تکمیلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کلکتورهای حرارتی خورشیدی به دو دسته کلی ۱)غیر متمرکز کننده ( None Concentrator) و ۲)متمرکز کننده (Concentrator)  تقسیم بندی می شوند.

کلکتورهای متمرکز کننده از سهموی هایی تشکیل شده اند که نور خورشید را بر نقطه کانونی خود منعکس می کنند. با کنار هم قرار دادن این سهموی ها و حرکت دادن یک سیال از روی نقطه کانونی آنها می توان گرمای تابشی خورشید را جذب کرد و برای گرمایش و یا تولید برق استفاده کرد.

کلکتورهای غیر متمرکز کننده شامل کلکتورهای صفحه تخت و کلکتورهای لوله خلاء هستند.

۱-۱)كلكتور‌هاي تخت collectors Flat-plate

گردآورنده های (کلکنورهای) تخت از جذب حرارت خورشید توسط یک ورقه فلزی تیره که حرارت را توسط یک سیال جاذب حرارت( مثل آب یا هوا) منتقل می کند استفاده می کنند. یک کلکتور تخت شامل اجزاء زیر می باشد:

  • صفحه شفاف که ممکن است یک یا چند لایه شیشه و یا پلاستیک شفاف باشد.
  • لوله ها و یا گذرگاههائی برای عبور سیال انتقال حرارت
  • صفحه جاذب که می تواند صاف، موجدار، شیاردار باشد که معمولا به رنگ تیره بوده و لوله ها و گذرگاهها به آن متصل می شوند.
  • منیفولد یا هدرهائی برای عبور و تخلیه سیال ناقل حرارت که معمولا در قسمت بالا و پائین کلکتور نصب شده اند.
  • عایق بندی دستگاه برای کاهش اتلاف حرارتی که معمولا اطراف و پشت کلکتور و لوله ها را شامل می شود.
  • قاب مخصوص که اجزاء کلکتور را در خود جای داده و آنها را از غبار و رطوبت و دیگر عوامل خارجی مصون می دارد.
نمایی از یک کلکتور تخت

نمایی از یک کلکتور تخت

کاربرد کلکتورهای صفحه تخت

کاربرد اصلی این تکنولوژی در ساختمان‌های مسکونی است که در آن‌ها مصرف آب گرم تاثیر زیادی در قبض انرژی دارد. این معمولا شامل خانواده‌های بزرگ یا شرایطی که مصرف آب گرم به دلیل لباس‌شویی بالا است می‌شود. کاربردهای تجاری شامل لباس‌شویی‌ها، کارواش‌ها و غذاخوری‌ها می‌شود. در صورتی که ساختمان به شبکه برق وصل نباشد یا این که برق به صورت مرتب در معرض قطع شدن باشد، این تکنولوژی می‌تواند برای گرمایش فضا نیز به کار رود.

کلکتورهای مایع بدون شیشه معمولا برای گرمایش استخرها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آن‌جایی که این کلکتورها نیاز به تامین دماهای بالا ندارند، می‌توانند از مواد ارزان‌تری همانند پلاستیک و یا لاستیک ساخته شوند. همچنین نیاز به ضد یخ‌زدگی بودن نیز ندارند زیرا معمولا تنها در هوای گرم استفاده می‌شوند و در فصل سرد تخلیه می‌شوند.

۲-۱)كلكتورهاي تحت خلأ collectors Evacuated-tube

کلکتورهای تیوب خلاء

کلکتورهای تیوب خلاء

 

بیش‌تر کلکتورهای تیوب خلاء (evacuated tube collectors) در اروپا به جای عبور مستقیم مایع از میان آن‌ها، از لوله‌های حرارتی (heat pipes) استفاده می‌کنند. تیوب‌های تخلیه لوله‌های حرارتی (evacuated heat pipe tubes) یا EHPT از چند لوله شیشه‌ای تخلیه شده استفاده می‌کنند که هر کدام دارای یک صفحه ابزوربر هستند که بر روی یک لوله حرارتی متمرکز شده‌اند. حرارت از انتهای گرم لوله‌های حرارتی به وسیله یک مبدل حرارتی به نام منیفولد (manifold)، به سیال انتقال‌دهنده (همانند آب یا مخلوط ضد یخ) یک سیستم آب گرم خانگی یا گرمایش فضا و منتقل می‌شود. منیفولد درون عایق پیچیده شده است.

 ۲)کلکتور های متمرکز کننده 

کلکتورهای متمرکز کننده تابش مستقیم خورشید و بخشی از تابش پراکنده را با کمک طراحی های هندسی پیشرفته(سهموی و …) متمرکز می نمایند. در این نوع کلکتورها از سطوح منعکس کننده جهت افزایش پرتوهای خورشیدی استفاده می شود. متمرکز کردن پرتوهای خورشیدی در کانون، بمنظور دست یابی به درجه حرارت بالا می باشد.

کلکتورهای متمرکز کننده جهت دستیابی به حرارت بالا در کانون می بایستی قادر به ردیابی خورشید در مدت تابش روزانه باشند. این نوع کلکتورها در یک روز صاف ۳۶۲۵۲ کیلوژول بر مترمربع از انرژی خورشید را جمع آوری می کنند. تمرکز در ناحیه کانونی باعث افزایش انرژی دریافت شده در واحد سطح می گردد. در متمرکز کننده ها بعلت کاهش سطح جذب کننده ها، اتلاف حرارتی کاهش یافته و دمای بالاتر و حرارت بیشتری تولید می شود. برای مناطق ابری مناسب نیستند و نیازی به پوشش شیشه ای ندارند. نسبت به کلکتورهای تخت هزینه بیشتری لازم دارند. از نظر راندمان در دماهای پائین از کلکتورهای تخت کم تر بوده ولی در دماهای بالا، دارای راندمان خوبی هستند. میزان دریافت شدت تابش خورشیدی در متمرکز کننده ها می تواند در حدود ۷۰-۸۰ برابر نسبت به کلکتورهای تخت باشد. نیازی به عایق بندی ندارند در صورتی که در کلکتور های تخت، عایق بندی نکته حائز اهمیتی است.​

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محسن نادری
دانشجوی مهندسی مکانیک - برنامه نویس php , java , phyton

پاسخ بدهید