بخشی از مقاله
چکیده
آغاز حیات برروی این کره خاکی با وجود انرژی تحقق یافته است و پیشرفت های بشر به هر صورت با ارتباطی مستقیم و غیر قابل گسست با هریک از منابع انرژی میسر شده است. بشر برای بدست آوردن رفاه بیشتر نیاز به انرژی دارد و برای دستیابی به انرژی به استفاده بیشتر از سوختهای فسیلی روی آورده است . هرچند سوختهای فسیلی پایان پذیرند اما سهم مهم و عظیمی از مصرف کل انرژی دنیا را به خود اختصاص داده اند و روز به روز بر اهمیت آنها افزوده می شود ، به طوری که دورنمای آینده انرژی نشان دهنده وابستگی انرژی جهان به سوختهای فسیلی است .
متخصصان بر این باورند که با استفاده از انرژی های پاک نظیر انرژی خورشیدی، بادی، زمین گرمایی، هیدروژن و .... به جای انرژی های حاصل از سوخت های فسیلی، از آلودگیهای زیست محیطی و خطرات ناشی از آن جلوگیری خواهد شد. در تحقیق حاضر به طراحی و ساخت یک کلکتور خورشیدی هواگرم سازگار به محیط زیست پرداخته شده است.
-1 مقدمه
تأثیر گرمایی اشعه های خورشیدی را می توان در پدیده های روزمره زیادی مشاهده نمود. هنگامی که در یک روز سرد که پنجره بسته است خورشید مستقیماً به خانه می تابد دمای اتاق به طور قابل توجهی افزایش می یابد . به محض اینکه اتومبیل مدت کمی در آفتاب قرار گیرد دمای داخل آن به طور غیر قابل تحملی بالا می رود، خصوصاًم اگر رنگ وسایل داخل اتومبیل تیره باشد . در هر دو مورد فوق اشعه خورشی از میان پنجره نفود می کند و با رسیدن به وسایل داخلی تبدیل به گرما می شود و نمی تواند خارج شود.
یک کلکتور خورشیدی این اثر گلخانه ای را با بازده زیاد مورد استفاده قرار می دهد . یک صفحه مشکی هسته کلکتور خورشیدی را تشکیل می دهد که جاذب نور خورشید می باشد و جریان مانع منتقل کننده گرما از میان آن می گذرد و به منظور جلوگیری از اتلاف گرما دورتادور جاذب نور خورشید عایق بندی می شود: اینکار در سمت جلو به وسیله پوششی شفاف - مثلاً شیشه - و در سمت قبع و طرفین به وسیله یک عایق حرارتی مقاوم در مقابل گرما - مثلاً پشم شیشه - انجام می گیرد.
اشعه های خورشید پس از داخل شدن از میان پوشش نفوذ می کنند و توسط نور خورشید به گرما تبدیل می شوند . مایع منتقل کننده گرما که از میان جاذب عبور می کند گرما را می گیرد و از مسیر لوله کشی به سمت یک منبع حرارتی منتقل می کند و از طریق یک مبدل حرارتی آب موجود در منبع حرارتی را گرم می کند تا پس از سرد شدن به منظور گرفتن گرما مجدداً به سمت جاذب جریان پیدا کند.
بازده یک کلکتور به وسیله منحنی بازدهی بیان می شود که بر مبنای آن می توان دریافت چه نسبتی از انرژی تابیده شده خورشیدی - تابش جهانی - به انرژی گرمایی قابل استفاده تبدیل می گردد. اتلاف انرژی موجود به دو بخش شامل اتلاف تابشی و اتلاف گرمایی ، تقسیم می شود . اتلاف تابشی شامل جذب اشعه توسط پوشش شفاف و نیر انعکاس آن از روی پوشش و جاذب می باشد . اتلاف حرارتی به وسیله انتقال رسانایی حرارت، جا به جایی حرارت - همرفت - و تشعشع حرارتی پدید می اید. هر قدر اختلاف دمای جاذب با محیط بیشتر باشد این اتلاف ها بیشتر خواهند بود.
-2 ساختمان یک کلکتور خورشیدی
-1-2 جاذب
جاذب مهمترین قطعه کلکتور میاشدب ، زیرا میزان بازده کلکتور اساساً به آن بستگی دارد .یک جاذب با بازده بالا باید از معیارهای کیفیت زیر برخوردار باشد :
- انتقال خوب حرارتی به مایع منتقل کننده حرارت
- مقاوم در مقابل خوردگی
- مقاوم در مقابل حرارت
- مقاومت جریانی کم
- گرم شدن در مدت زمان اندک
- جذب زیاد تابش خورشید
- تشعشع حرارتی - انتشار امواج - اندک.
تحولات انرژی در کلکتور خورشیدی.
-1-1-2 مواد جاذب
ضخامت مواد صفحه جاذب 0.2 - 0.5 - میلیمتر - ، کیفیت اتصال صفحه و لوله - بدون هیچ فاصله خالی و اتصال محکم و بادوام - ، نسبت بین قطر لوله و عرض صفحه 1:10 - تا - 1:15 و ماده انتخاب شده بر انتقال حرارت به وسیله عامل انتقال حرارت تأثیر می گذارند . بدیهی است که باید مصالحه خوبی بین بازدهی بهینه و هزینه ها صورت گیرد . اختلاف بازده جاذب ها به لحاظ نظری و آنچه که در بازار عملاً وجود دارد فقط 2 تا 5 درصد است .
مقادیر فوق نشان دهنده کوششی است که باید صورت گیرد. مقاطع لوله یا کانال باید حتی الامکان باریک انتخاب شود تا حجم ناچیزی در ان پر شود . بدین ترتیب جاذب به سرعت گرم خواهد شد . با این شیوه با تابش ناچیز ودر هوای نیمه ابری نیز انرژی به منبع حرارتی منتقل می گردد . مقدار مطلوب برای حجم لوله های جاذب تقریباً 0.5 تا 1 لیتر در متر مربع جاذب می باشد .
