بخشی از مقاله
چکیده
درکشورهایی نظیر کشور ما که میزان تابش خورشیدی آن به 2000 kwh/m2 در سال می رسد و در بسیاری از نقاط آن تعداد ساعات آفتابی از 3000 ساعت درسال تجاوز می کند، استفاده از انرژی خورشید، نه تنها ضروری بلکه اجتناب ناپذیر است و آبگرمکن های خورشیدی شایع ترین مبدل انرژی خورشیدی میباشند. به همین منظور آبگرمکن خورشیدی با مشخصات - مساحت جاذب:6489 cm2، اندازه کللکتور: 8715cm2 حجم خالص مخزن 70 لیتر، میزان شیب کلکتور 45o درجه - ساخته شد و پس از آن خصوصیات انتقال حرارت و عملکرد آن مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت و عملکرد نمونه ساخته شده با آرایش 9 لوله ای - عرضی - و 2 لوله - طولی - قرار گرفته درصفحه تخت کلکتور، در مرکزآموزش جهاد کشاورزی کرج نشان داد که در فصل زمستان با وجود دمای محیط بیرونی 9درجه سیلسیوس و هوای نیمه ابری، دمای آب را تا 48 درجه سلسیسوس می رساند.
کلمات کلیدی: آبگرمکن خورشیدی، کلکتور لوله ای تحت خلاء، ساخت و ارزیابی
مقدمه
آبگرمکن خورشیدی در میان دیگر انواع کاربردهای انرژی خورشیدی بیشترین کاربرد را دارد. علت این امر را می توان در سادگی تکنولوژی و قیمت نسبتآ پایین آن دانست. آبگرمکن های خورشیدی کوچک در مصارف خانگی و انواع بزرگتر آن کاربردهای صنعتی دارند]ویسی و همکاران،.[1390 از آبگرمکن های خورشیدی به عنوان سیستم پیش گرمایش جهت صرفه جویی در انرژی الکتریکی نیز استفاده می شود. استفاده از آزمایشات مختلف برای مطالعه عوامل موثر بر عملکردهای طولانی مدت در سیستم آبگرمکن خورشیدی هم هزینه بر و هم زمانبر می باشد به همین دلیل پرداختن به ارزیابی و عملکرد آبگرمکن های خورشیدی کاری ارزشمند ولی دشوار است.[Budihardjo, 2005]
مقدار تابش خورشید به سطح زمین اطلاعات برای طراحی سیستم های خورشیدی، گرم کننده های آب خورشیدی، خشک کن های خورشیدی و بعلاوه سیستم های تاثیر پذیر از انرژی خورشیدی را بهمراه دارند و نظر به اینکه تابش خورشیدی، تغییرات روزانه، فصلی و سالیانه دارد، داده های دراز مدت تابش خورشیدی برای طراحی سیستم های خورشیدی لازم است به طور مطلوب داده های تابش خورشیدی از اندازه گیری در مکانی که سیستم ها قرار است در آنجا ساخته شوند باید برای طراحی سیستم های خورشیدی استفاده شود. اگرچه در حقیقت چنین داده هایی موجود نیستند ولی میتوان ازداده های نزدیکترین ایستگاه اندازه گیری استفاده نمود.[Janjai et al, 2011] راندمان برگشت پذیری انرژی گرمایی1 خورشید حدود %70 بوده و در مقایسه با برگشت و تبدیل انرژی خورشیدی بصورت مستقیم به انرژی الکتریسیته که تنها دارای %17 راندمان می باشد و از بازدهی بیشتری برخوردارند.[Jaisankar et al, 2011]
در مورد مزیت های کلکتور های لوله ای تحت خلاء نسبت به کلکتور های تخت می توان به موارد زیر اشاره کرد. کلکتور های لولهای در تمام ساعات روز در حالت عمود نسبت به خورشید قرار دارند و لذا بیشترین میزان جذب انرژی را از خورشید خواهند داشت. نظر به اینکه استفاده از انرژی خورشیدی در تمامی بخش های صنعتی، تجاری، خانگی و کشاورزی در سراسر دنیا روبه افزایش است و در کشاورزی نیز جهت گرمایش گلخانه ها، تامین آب گرم مصرفی، روشنایی سالن ها کارگاه ها و گلخانه ها و تهیه انرژی الکتریکی برای پمپ های استحصال آب از چاه کشاورزی کاربرد دارند از اینرو دانشجویان رشته مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی با گذراندن دروس مدیریت مصرف انرژی در کشاورزی و آزمون وارزیابی می بایست ضمن آشنایی با سازوکار و عملکرد سیستم های خورشیدی بتوانند در تحلیل آن مهارت کسب نمایند، به همین منظور زمینه برای ساخت و ارزیابی آبگرمکن خورشیدی با مطالعات اولیه در کارگاه مرکزآموزش جهاد کشاورزی کرج فرآهم شد.
مواد و روشها - منطقه مورد مطالعه
شهرستان کرج در طول جغرافیایی 50.57 شرقی و عرض 35.48 شمالی واقع شده است که ساخت و ارزیابی آبگرمکن مورد مطالعه درمرکزآموزش جهاد کشاورزی واقع در کیلومتر 8 جاده ماهدشت انجام شد.
- میزان ابرناکی و ساعات آفتابی روزانه
با مرور داده های چند ساله سازمان هواشناسی1ایستگاه سینوپتیک کرج و با استفاده از شاخصهای ابرناکیِ صاف تا قسمتی ابری - 1-2 - 2، نیمه ابری - 3-5 - 3، ابری - 5-7 - 4 و تمام ابری - 8-8/5 - 5 ماه های سال رتبه بندی شد و اسفند ماه زمان انجام مطالعه بطور متوسط نیمه ابری - - 4/08 بوده - نمودار - 1 و از لحاظ میزان ساعات آفتابی روزانه، اسفند ماه با 5/6 ساعت، کمترین تعداد ساعات آفتابی را در بین ماه های دیگر سال دارا می باشد - نمودار. - 2
- تابش:
ایران کشوری آفتابی است و از نظر مقدار دریافت انرژی تابشی خورشید در شمار بهترین کشورهامحسوب می شود ]کاظمی و مردی، [1390 و از متوسط جهانی در مرحله بالاتری قرار دارد - شکل. - 1 در این مطالعه از داده های نزدیکترین ایستگاه اندازه گیری تابش خورشیدی - پژوهشگاه مواد و انرژی کرج- مشکین دشت، فاصله ی تقریبی تا مرکز آموزش جهاد کشاورزی کرج محل مطالعه 1500متر - استفاده شد. اطلا عات ثبت شده در پژوهشگاه مواد و انرژی ، میزان تابش خورشیدی متوسط در این منطقه معادل 1736 kw-hr/m2می باشد. بنابراین قابلیت استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی برای تامین آبگرم مصرفی در این منطقه امکان پذیر است . مقدار متوسط حداکثر ماهانه تابش روزانه بر روی یک سطح شیبدار با شیب ثا بت و برابر عرض جغرا فیایی محل و با مساحت1 m2 برای شهر کرج با توجه به میانگین حداکثر آمار چند سال اخیر در اسفندماه - زمان انجام مطالعه - 6900watt-hr/m2 می باشد - نمودار2و. - 3
- مواد مورد نیاز شامل:
آبگرمکن خورشیدی، دماسنج جیوه ای، استوانه مدرج و مزور آزمایشگاهی،زمان سنج، دفتر یادداشت روزانه، نرم افزار مبدل داده ها1، متر، نیروی انسانی، آب، ضدیخ، پمپ خلاء، دادههای سالانه میزان تابش خورشیدی، میزان ابرناکی و میانگین ساعات آفتابی روزانه می باشد.
