آبگرمکن خورشیدی چیست؟

آبگرمکن‌های خورشیدی چیست؟

آبگرمکن خورشیدی دستگاهی است که با جذب انرژی تابش خورشید و تبدیل آن به گرما، آب مورد نیاز برای مصارف خانگی و صنعتی را گرم می‌کند. این سیستم معمولاً از کلکتور خورشیدی، مخزن ذخیره آب گرم و تجهیزات انتقال حرارت تشکیل شده و می‌تواند با کاهش مصرف برق و گاز، هزینه تأمین آب گرم را کاهش دهد.

آبگرمکن خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟

سیستم‌های آب گرمکن خورشیدی شامل مخازن ذخیره‌سازی و جمع‌کننده‌های انرژی خورشیدی هستند. دو نوع سیستم آبگرمکن خورشیدی وجود دارد: نوع اکتیو یا فعال که دارای پمپ‌ها و کنترل‌های گردشی است و نوع غیرفعال که فاقد این اجزا است.

سیستم گرمایش آبگرمکن خورشیدی اکتیو یا فعال:

دو نوع سیستم گرمایش فعال وجود دارد:

1. سیستم‌های گردش مستقیم: پمپ‌ها آب خانگی را از طریق جمع‌کننده‌ها یا (کلکتور) به داخل خانه به گردش درمی‌آورند. آن‌ها به‌خوبی در آب‌وهوای مختلف کار کرده و به‌ندرت یخ می‌زنند.
2. سیستم‌های گردش غیرمستقیم: در این مدل، پمپ‌ها یک سیال غیرمنجمد و انتقال‌دهنده حرارت را از طریق سیستم جمع‌آوری‌کننده و یک مبدل حرارتی به گردش درمی‌آورند. این باعث گرم شدن آبی می‌شود که وارد خانه می‌شود. این نوع دستگاه در آب‌وهوای مستعد یخ‌زدگی، محبوب است.

سیستم گرمایش آبگرمکن‌های خورشیدی غیرفعال:

سیستم‌های گرمایش آبگرمکن‌های خورشیدی غیرفعال، معمولاً ارزان‌تر از سیستم‌های فعال هستند، اما معمولاً کارآمد نیستند. بااین‌حال، سیستم‌های غیرفعال می‌توانند قابل‌اطمینان باشند و ممکن است عمر مفید بیشتری داشته باشند.

دو نوع اساسی از سیستم‌های غیرفعال وجود دارد:

1. سیستم‌های غیرفعال جمع‌آوری و ذخیره یکپارچه: این سیستم شامل یک مخزن ذخیره‌سازی است که با یک ماده شفاف پوشیده شده است تا خورشید بتواند آب را گرم کند. سپس آب از مخزن وارد سیستم لوله‌ کشی می‌شود. این مدل در مناطقی که دما به‌ندرت به زیر صفر می‌رسد، بیشترین کارایی را داشته و همچنین برای خانواده‌هایی که نیاز روزانه و شبانه زیادی به آب گرم دارند، بسیار مفید است.
2. سیستم‌های ترموسیفون: آب در یک سیستم جمع‌آوری‌کننده بر روی پشت‌بام گرم می‌شود و پس از باز شدن شیر آب گرم، از طریق سیستم لوله‌ کشی جریان پیدا می‌کند. اکثر این سیستم‌ها ظرفیت 40 گالن دارند.

مخازن ذخیره‌سازی و سیستم جمع‌آوری‌کننده انرژی خورشیدی:

اکثر آبگرمکن‌های خورشیدی به یک مخزن ذخیره‌سازی با عایق مناسب نیاز دارند. مخازن ذخیره خورشیدی دارای یک خروجی و ورودی اضافی هستند که به سیستم جمع‌آوری‌کننده متصل هستند. در سیستم‌های دومخزنه، آبگرمکن خورشیدی آب را قبل از ورود به آبگرمکن معمولی گرم می‌کند.

سه نوع سیستم کلکتور خورشیدی برای مصارف خانگی استفاده می‌شود:

1. کلکتور صفحه تخت لعاب‌دار: کلکتورهای صفحه تخت عایق‌بندی شده و حاوی جعبه‌های ضدآب هستند که شامل یک صفحه جاذب تیره در زیر یک یا چند پوشش شیشه‌ای یا پلاستیکی (پلیمری) هستند. کلکتورهای صفحه تخت بدون لعاب، معمولاً برای گرمایش خورشیدی استخر استفاده می‌شوند که دارای یک صفحه جاذب تیره از فلز یا پلیمر، بدون پوشش یا محفظه هستند.
2. سیستم‌های جمع‌آوری و ذخیره‌سازی یکپارچه: همچنین به‌عنوان سیستم‌های ICS دسته‌ای شناخته می‌شوند. این مدل دارای یک یا چند مخزن یا لوله سیاه در یک جعبه عایق و لعابی است. آب سرد ابتدا از کلکتور خورشیدی عبور می‌کند که آب را از قبل گرم می‌کند. سپس آب به سمت آبگرمکن رفته و منبع خوبی از آب گرم را فراهم می‌کند. این نوع دستگاه فقط باید در آب‌وهوای متعادل نصب شود، چون ممکن است لوله‌های بیرونی در آب‌وهوای شدید و سرد یخ بزنند.
3. کلکتورهای لوله خلأ: این نوع دستگاه دارای ردیف‌های موازی از لوله‌های شیشه‌ای شفاف است. هر لوله شامل یک لوله بیرونی شیشه‌ای و یک لوله جاذب فلزی است که به یک باله متصل است. پوشش باله انرژی خورشیدی را جذب می‌کند، اما از اتلاف گرمای تابشی جلوگیری می‌کند. این کلکتورها بیشتر برای مصارف تجاری استفاده می‌شوند.

سیستم‌های آبگرمکن خورشیدی تقریباً برای روزهای ابری و زمان‌هایی که به آب گرم زیاد احتیاج است، به یک سیستم پشتیبان نیاز دارند. در این حالت می‌توان از آبگرمکن‌های معمولی استفاده کرد. همچنین سیستم‌های پشتیبان نیز ممکن است بخشی از کلکتور خورشیدی باشند، مانند مخازن پشت‌بام با سیستم‌های ترموسیفون. ازآنجایی‌که سیستم ذخیره‌سازی کلکتور یکپارچه، علاوه بر جمع‌آوری گرمای خورشیدی، آب گرم را نیز ذخیره می‌کند، ممکن است با یک آبگرمکن بدون مخزن برای پشتیبانی بسته شود.

اجزای آبگرمکن خورشیدی:

• کلکتور خورشیدی: وظیفه جذب انرژی تابشی خورشید و تبدیل آن به گرما را بر عهده دارد.
• مخزن ذخیره آب گرم: آب گرم تولید شده را ذخیره می‌کند تا در زمان نیاز قابل استفاده باشد.
• سیستم انتقال حرارت: گرمای جذب‌ شده توسط کلکتور را به آب منتقل می‌کند یا آن را از طریق یک سیال واسطه به آب می‌رساند.
• مبدل حرارتی: در برخی سیستم‌ها، گرمای سیال انتقال حرارت را بدون مخلوط شدن دو سیال به آب مصرفی منتقل می‌کند.
• پمپ گردش آب یا سیال: در سیستم‌های فعال، وظیفه گردش آب یا سیال انتقال حرارت را بر عهده دارد.
• لوله‌کشی و اتصالات: آب یا سیال انتقال حرارت را بین کلکتور، مخزن و سایر اجزای سیستم جابه‌جا می‌کنند.
• کنترل‌کننده و حسگرهای دما: در سیستم‌های فعال، دما را کنترل کرده و عملکرد پمپ را تنظیم می‌کنند.
• منبع گرمایش پشتیبان: در صورت کافی نبودن انرژی خورشیدی، آب را با استفاده از یک منبع گرمایشی دیگر گرم می‌کند.
• عایق حرارتی: از اتلاف گرما در مخزن ذخیره‌سازی و لوله‌ها جلوگیری می‌کند.
• شیرهای ایمنی و تجهیزات کنترلی: به کنترل فشار و دما و افزایش ایمنی سیستم کمک می‌کنند.

کاربردهای آبگرمکن خورشیدی:

• تأمین آب گرم مصرفی ساختمان: گرم کردن آب مورد نیاز برای حمام، شست‌وشو و مصارف روزمره.
• استفاده در هتل‌ها و مراکز اقامتی: کمک به تأمین آب گرم مورد نیاز.
• استفاده در مراکز عمومی و ورزشی: گرم کردن آب مورد نیاز در مجموعه‌هایی مانند استخرها و سالن‌های ورزشی.
• استفاده در صنایع: تأمین آب گرم برای فرایندهایی که به آب با دمای مناسب نیاز دارند.

مزایا و معایب آبگرمکن خورشیدی:

در جدول زیر، مهم‌ترین مزایا و معایب این سیستم را بررسی می‌کنیم.

-

نصب و نگهداری سیستم:

• عوامل مؤثر در نصب: این عوامل شامل منابع خورشیدی، آب‌وهوا، الزامات کد محلی ساختمان و مسائل ایمنی هستند.
• نصب توسط پیمانکار واجد شرایط: بهتر است یک پیمانکار واجد شرایط، آبگرمکن خورشیدی را نصب کند.
• نگهداری سیستم‌های غیرفعال: سیستم‌های غیرفعال به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز ندارند.
• نگهداری سیستم‌های فعال: برای سیستم‌های فعال، ملزومات تعمیر و نگهداری را با ارائه‌دهنده سیستم در میان بگذارید و از دفترچه‌های راهنما استفاده کنید.
• نگهداری لوله‌کشی و اجزای گرمایشی: لوله‌کشی و سایر اجزای معمولی گرمایش آب به همان تعمیر و نگهداری مانند سیستم‌های معمولی نیاز دارند.
• تمیز کردن لعاب‌ها: ممکن است در آب‌وهوای خشک که آب باران شست‌وشوی طبیعی را ایجاد نمی‌کند، لعاب‌ها نیاز به تمیز کردن داشته باشند.
• تعمیر و نگهداری دوره‌ای: تعمیر و نگهداری منظم در این سیستم‌ها هر 3 تا 5 سال، ترجیحاً توسط یک پیمانکار خورشیدی انجام شود.
• تعویض قطعات الکتریکی: سیستم‌های دارای قطعات الکتریکی معمولاً پس از 10 سال نیاز به تعویض یک یا دو قطعه دارند.

عوامل مؤثر بر انتخاب آبگرمکن خورشیدی:

• برآورد هزینه انرژی: بررسی هزینه خرید و نصب سیستم در کنار میزان صرفه‌جویی احتمالی در مصرف برق و گاز در بلند مدت.
• بررسی میزان تابش خورشید: ارزیابی شرایط آب‌وهوایی، تعداد روزهای آفتابی و میزان تابش خورشید در محل نصب.
• تعیین اندازه و ظرفیت سیستم: انتخاب ظرفیت مناسب با توجه به تعداد مصرف‌کنندگان، میزان مصرف روزانه آب گرم و فضای قابل استفاده برای نصب.
• بررسی قوانین و مقررات محلی: اطمینان از رعایت ضوابط نصب، محدودیت‌های ساختمانی و الزامات مربوط به اجرای سیستم خورشیدی.
• بررسی فضای نصب: اطمینان از وجود فضای کافی و مناسب برای نصب کلکتورها و مخزن ذخیره آب گرم.
• توجه به سیستم گرمایش پشتیبان: بررسی نیاز به منبع گرمایشی مکمل برای تأمین آب گرم در روزهای ابری یا زمان افزایش مصرف.
• انتخاب مبدل حرارتی مناسب: بررسی ظرفیت انتقال حرارت و سازگاری مبدل با نوع سیستم و میزان آب گرم موردنیاز.
• انتخاب سیال انتقال حرارت: توجه به نوع سیال، محدوده دمای کاری و مقاومت آن در برابر یخ‌زدگی در مناطق سردسیر.

جمع‌بندی:

آبگرمکن خورشیدی با استفاده از انرژی خورشید، به کاهش مصرف برق و گاز برای تأمین آب گرم کمک می‌کند و هزینه‌های جاری انرژی را در بلند مدت کاهش می‌دهد. این سیستم با تأمین بخشی از آب گرم مورد نیاز ساختمان، وابستگی به منابع انرژی متداول را کمتر می‌کند و در کنار کاهش آلودگی محیط‌زیست، بهره‌وری مصرف انرژی را بهبود می‌بخشد.

برای دریافت مشاوره تخصصی، استعلام قیمت، ثبت سفارش یا پاسخ به سوالات فنی، از طریق صفحه تماس با ما با کارشناسان رستگار صنعت در ارتباط باشید.

سؤالات متداول آبگرمکن خورشیدی (FAQ)

آیا آبگرمکن خورشیدی در روزهای ابری هم آب را گرم می‌کند؟

در روزهای ابری، میزان جذب انرژی خورشیدی کاهش می‌یابد و ممکن است دستگاه نتواند آب گرم کافی تأمین کند.

اجزای آبگرمکن خورشیدی چیست؟

اجزای اصلی این سیستم شامل کلکتور خورشیدی، مخزن ذخیره آب گرم، سیستم انتقال حرارت، لوله‌کشی و اتصالات و عایق حرارتی است. در مدل‌های فعال، پمپ گردش سیال و کنترل‌کننده دما نیز وجود دارند.

آیا آبگرمکن خورشیدی به آبگرمکن پشتیبان نیاز دارد؟

در بسیاری از موارد، بله. هنگام کاهش تابش خورشید یا افزایش مصرف آب گرم، یک آبگرمکن معمولی یا منبع گرمایشی مکمل می‌تواند کمبود انرژی را جبران کند.

آیا آبگرمکن خورشیدی باعث کاهش هزینه گاز و برق می‌شود؟

بله، این سیستم می‌تواند با تأمین بخشی از انرژی مورد نیاز برای گرم کردن آب، مصرف برق یا گاز را کاهش دهد. میزان صرفه‌جویی به شرایط تابش خورشید، میزان مصرف آب گرم و عملکرد سیستم پشتیبان بستگی دارد.

آبگرمکن خورشیدی شب‌ها هم کار می‌کند؟

بله، در صورت وجود آب گرم ذخیره‌ شده در مخزن.

آیا آبگرمکن خورشیدی بدون برق کار می‌کند؟

در مدل‌های غیرفعال معمولاً بله؛ مدل‌های فعال ممکن است به برق برای پمپ نیاز داشته باشند.

آیا آبگرمکن خورشیدی در مناطق سردسیر قابل استفاده است؟

بله، با طراحی مناسب و تمهیدات محافظت در برابر یخ‌زدگی.