بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله عملکرد فنی و اقتصادی یک سیستم گرمایش آب خورشیدی از نوع جابجایی طبیعی - ترموسیفون - با سطح جاذب لوله شیشه ای نوع هیت پایپ و مقایسه آن با سیستم مشابه با کلکتورهای مسطح در 12 شهر ایران که دارای اقلیم آب و هوایی متفاوتی می باشند بررسی گردید. با داشتن مشخصات جغرافیایی شهرهای مورد نظر و زاویه تابش بهینه و با استفاده از محاسبات تابشی با احتساب شرایط یکسان از نظر ظرفیت ، مصرف و شرایط محیطی ، کارایی سیستم های مورد نظر ، تحت بررسی قرار گرفت .
همچنین با مطالعه قیمت های این سیستم ها در بازار ایران می توانیم به ارزیابی اقتصادی سیستم های مذکور بپردازیم .پیش بینی می گردد این مقاله معیار مناسبی جهت انتخاب نوع آبگرمکن خورشیدی با کارایی بیشتر در هر یک از شهرهای مورد نظر از جهات فنی و اقتصادی باشد . چنانچه می بینیم آبگرمکن خورشیدی نوع هیت پایپ عملکرد مناسبتری نسبت به نوع صفحه مسطح خصوصا در مناطق سرد و با تابش پایین دارد که بر حسب میزان جذب انرژی خورشیدی ، سهم مصرف انرژی خورشیدی ، بازگشت سرمایه و میزان مصرف سوخت کمکی بیان شده است.
در پایان مصرف کننده می تواند با توجه به محل سکونت خود در هر یک از اقلیم های تابشی که نقشه آن موجود می باشد نوع سیستم آبگرمکن خورشیدی مناسب را با توجه به کارایی،میزان جذب انرژیخورشیدی ، میزان صرفه جویی انرژی الکتریکی و برگشت سرمایه انتخاب نماید.
-1 مقدمه:
امروزه در تمامی کشورها مسأله انرژی و محیط زیست دغدغه اصلی دولت ها و شهروندانمی باشد و نیاز به انرژی افزایش یافته است. بشر امروز با دو بحران بزرگ روبرو است. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل آلودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مواد اولیه و سوخت مورد نیاز ماشین ها با شتاب روز افزون در حال اتمام است. اثرات مصرف بالای انرژی در زمین ، آب و هوا آشکارا مشخص می باشد و ما تنها راه حل را در پایین آوردن میزان مصرف انرژی می دانیم، حال آنکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.
علاوه بر این، افزایش تولید گازهای مضر مانند CO2 ، که از سوزاندن سوخت های فسیلی حاصل می شوند و انرژی اتمی که به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است و معضل دفن زباله های اتمی که مستلزم پرداخت مبالغ نجومی میباشند، دانشمندان و محققان را به سمت تحقیق در مورد استفاده از انرژی های پاک و دوستدار محیط زیست سوق داده است.
با توجه به محدود بودن ذخائر نفت و گاز ، استفاده از ذخائر تجدید پذیر - قابل بازگشت - و کم هزینه ای چون خورشید، باد، آب و ... مورد توجه کشورهای پیشرفته قرارگرفته و تاکنون در این راه قدم های مؤثری برداشته شده است تا ایشان با استفاده از این گونه منابع وابستگی خود را به نفت و گاز جهت تامین انرژی کاهش دهند. نکته قابل توجه اینکه میزان انرژی دریافتی از خورشید بر روی زمین تنها در یک سال بارها بیشتر از مجموع کل ذخایر شناخته شده انرژی بر روی کره زمین می باشد. انرژی های تجدید پذیر این پتانسیل را دارند که نسبت فزایندهای از انرژی مورد نیاز جهان را فراهم کنند که میتواند انرژی که جهان در چندین دهه آینده بدان نیاز دارد را هم به صورتی که از محیط زیست حمایت کند و هم پایدار و بادوام باشد را تأمین نماید.
-1-1 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق :
از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی با رو به پایان رفتن وافزایش قیمت انرژی های پایان پذیر و همچنین آثار مخرب این دسته از انرژی ها بر محیط زیست, استفاده از انرژی های تجدید پذیر همچون خورشید در تامین آسایش بشر در دنیا رو به افزایش است که یکی از روش های آن استفاده از آبگرمکنهای خورشیدی است. لذا با توجه به قیمت بالای انرژی در جهان و افزایش آن در ایران امروزه بسیاری در مقیاس خانگی و صنعتی به دنیال استفاده از این سیستم ها هستند بنابراین با بررسی فنی هر یک از آنها و مقایسه آنها در پارامترهای مختلف میتوان در این زمینه نیاز اقشار مختلف از جمله اساتید،مهندسین و ....... را از جهات آگاهی و انتخاب در این زمینه برطرف تمود و در پایان می توان گفت با استفاده از چنین سیستمی آبگرم مصرفی و یا حتی گرمایش یک فضا را بدون نیاز به انرژی فسیلی تامین می گردد که این همان هدف محققان در دهه های اخیر است.
-2-1 اهداف مشخص تحقیق:
- تامین آبگرم مصرفی بهینه محیط
- بکارگیری انرژی خورشیدی به منظور کاهش اثرات زیست محیطی
- بی نیازی به انرژی های فسیلی در تامین شرایط آسایش
- رسیدن به ظرفیت های گرمایی بالا و در عین حال کاهش مصرف انرژی
- کاهش هزینههای اجتماعی.
- دستیابی به توسعه پایدار.
- تامین امنیتانرژی.
-3-1 روش تحقیق:
- گردآوری اطلاعات تابشی روی سطح افق و آب و هوایی مناطق مختلف ایران.
- محاسبه تابش روی سطح شیب دار برای مناطق مختلف.
- گردآوری اطلاعات انواع کلکتورهای خورشیدی در ایران.
- تعیین نوع سیستم آبگرمکن خورشیدی و نوع سیستم کمکی.
- تعیین میزان سطح کلکتور خورشیدی مورد نیاز بر اساس اطلاعات تابشی آب و هواشناسی.
- تحلیل حرارتی سیستم خورشیدی و میزان سهم خورشیدی.
- تحلیل اقتصادی سیستم خورشیدی و زمان بازگشت سرمایه.
-2 شرح پژوهش:
-1-2 معرفی سیستم های مورد بررسی
در این مقالهیک دستگاه آبگرمکن خورشیدی جابجایی طبیعی - نوع ترموسیفونی - با مخزن نوع دو جداره با دوعدد کلکتور مسطح ساخت شرکت ezincاز کشور ترکیه را با یک دستگاه آبگرمکن خورشیدی جابجایی طبیعی - نوع ترموسیفونی - با سطح جاذب شیشه ای نوع هیت پایپ ساخت شرکت Beijing sundaseido از کشور چین در شرایط برابر از جهت حجم مخزن و مساحت ابزوربر جهت انجام بررسی فنی و اقتصادی در شهرهای مورد انتخاب مقایسه می کنیم. این بررسی با فرض رو به جنوب هر سیستم - زاویه سمت صفر درجه - و با زاویه شیب بهینه در هر شهر انجام گردید.
در این بررسی، داده های هواشناسی، جغرافیایی و جمعیتی دوازده شهر در سرتاسر ایران که تقریبا دارای اقلیم متفاوتی هستند جمع آوری گردید - شکل[3]. - 1سپس برای هر محل سیستم های فوق با بار مشخص - میزان مصرف آبگرم در 24 ساعت از شبانه روز - و زاویه نصب بهینه در طول یک سال شبیه سازی گردید. در این تحقیق نوع بار بر طبق استاندارد Ashraeکه درصد میزان مصرف آبگرم از حجم مخزن را در هر ساعت نشان میدهد مورد استفاده قرار گرفت
شکل-1 تقسیم بندی مناطق مختلف ایران بر اساس شدت تابش خورشیدی شکل-2 میزان مصرف آبگرم در طول شبانه روز بر حسب درصد
