بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن
طرح دیدگاه و اهداف پروژه
مقدمه :
میزان انرژی خورشیدی دریافتی در ایران به طور متوسط حدود 18 مگا جول بر متر مربع در روز، یا حدود 1016 مگا جول در سال در سطح کشور تخمین زده می شود. این مقدار انرژی بیش از 4000 برابر کل انرژی مصرفی در کشور می باشد. با این مقدار انرژی دریافتی و داشتن زمین های مناسب برای استفاده از آفتاب و تکنولوژی نسبتاً ساده کاربردهای مختلف انرژی خورشیدی، می توان کلیه نیازهای انرژی کشور را با استفاده از انرژی خورشیدی تأمین کرد.
استفاده های انرژی خورشیدی که در ایران کاربرد دارند به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته اند:
الف . دستگاههایی که به طور مستقیم از نور خورشید استفاده می کنند :
1- تولید آب گرم مصرفی
2- گرمایش طبیعی ساختمانها
3- گرمایش غیر طبیعی ساختمانها
4- سرمایش ساختمانها
5- پخت غذا
6- خشک کردن میوه، سبزی و ماهی
7- نمک زدائی آب دریا
8- تولید انرژی الکتریکی به طریق تبدیل مستقیم
9- تولید انرژی الکتریکی از طریق تبدیل حرارتی (تبدیل غیر مستقیم)
ب. دستگاههائی که به طور غیر مستقیم از انرژی خورشید استفاده می نمایند :
1- سرمایش طبیعی ساختمانها و ذخیره سازی سرمای زمستان
2- تولید گاز متان با استفاده از فضولات حیوانی و کشاورزی
3- استفاده از انرژی باد
شرح مختصری از نحوه کار هریک از سیستم های فوق الذکر ارائه و هزینه ساخت و تولید و قیمت انرژی تولید شده هریک از آنها تعیین شده اند. مقایسه قیمت انرژی تولید شده در دستگاههای انرژی خورشیدی فوق الذکر با قیمت انرژی که از طریق سوختهای فسیلی متداول در کشور تولید می شود نشان می دهد که استفاده از انرژی خورشیدی اقتصادی نیست. علت اصلی اقتصادی نبودن استفاده از انرژی خورشیدی این است که مواد نفتی و برق در تمام نقاط کشور تقریباً به طور رایگان در اختیار مصرف کنندگان قرار دارند.
دلایل توجیهی برای استفاده از انرژی خورشیدی در کشور :
اقتصادی بودن نباید تنها دلیل استفاده از انرژی خورشیدی باشد. لازم است انرژی خورشیدی به دلیل زیر مورد توجه قرار گرفته و سرمایه گذاری های لازم برای کاربرد وسیع آن اعمال گردد:
1- اسراف در مواد غذایی، منابع طبیعی و هرچیزی توسط دین مبین اسلام نهی شده است. سوزاندن نفت، این نعمت بسیار ذیقیمت و محدود الهی، برای تولید آب گرم مصرفی (در دمای حدود 45 درجه سانتیگراد) ، تولید هوا و یا آب گرم برای گرمایش ساختمانها ( در دمای 50 تا 90 درجه سانتیگراد) و پختن غذا (در دماهای حدود 100 درجه سانتیگراد) اسرافی بس واضح است. سوزاندن سوختهای فسیلی برای کاربردهای فوق الذکر همان قدر اسراف و تبذیر (و در نتیجه ارتکاب گناه) است که سوزاندن گندم جهت تأمین همین نیازها می باشد. نفت، این نعمت خدادادی را می توان برای تولید دارو، مواد پلاستیکی و کودهای شیمیایی و غیره به کار گرفت.
2- استفاده از منابع نفتی در کشور باعث آلودگی هوا و آب و زمین شده است. وجود این آلودگی ها، به خصوص آلودگی هوا در شهرهای بزرگ مانند تهران سبب بیماریهای متعدد، مرگهای زودرس و به طور کلی پائین آمدن کارائی افراد شده است. لازم است که به خاطر حفظ سلامتی مردم آلودگی محیط زیست دقیقاً کنترل و مصرف این سوختهای فسیلی تقلیل یابد. انرژی خورشیدی یک منبع لایزال انرژی است که کمترین آلودگی ها را در محیط زیست به وجود می آورد.
3- سوزاندن سوختهای فسیلی و ایجاد دی اکسید کربن در سطح جهانی باعث بالا رفتن دمای اتمسفر زمین شده است. بالا رفتن دمای اتمسفر زمین وآب دریاها (که به طور یکنواخت نبوده و در قطبها بیشتر از استوا است) باعث آب شدن یخهای قطبی و بالا آمدن سطح آب اقیانوسها شده و ادامه این عمل فاجعه ای به مراتب اسفناک تر از کلیه طوفانها، سیلها و زمین لرزه ها را در برخواهد داشت. در مقایسه با کشورهای صنعتی که مصرف سوختهای فسیلی آنها بسیار زیاد است، ایران نقش زیادی در بالا بردن دی اکسید کربن در سطح جهانی و گرم شدن اتمسفر زمین ندارد. ولی توجه به این موضوع (که کشورهای صنعتی جهان تازه به فکر افتاده و در این مورد ابراز نگرانی می کنند) میتوان برای جمهوری اسلامی ایران وجهه ای بسیار عالی در محافل علمی و سیاسی جهان به وجود آورد.
4- تکنولوژی کاربردهای انرژی خورشیدی بسیار پیچیده نبوده که نیاز به استفاده از متخصصین خارجی داشته باشیم. در بسیاری از کاربردهای تکنولوژی لازم هم اکنون در کشور موجود است. در چند کاربرد (مانند ساختن فتوسل ها) می توان با همت مختصری تکنولوژی مربوطه را توسعه داد.
نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار و افقی
معمولا اطلاعات و آمارها مربوط به صفحه افقی است بنابراین ما یک نبست بین تابش صفحه افقی و شیبدار بدست می آوریم تا اطلاعات مربوط به صفحه افقی را به صفحه شیبدار تبدیل کنیم.
اندازه گیری تابش بر روی صفحات افقی می تواند به صورت لحظه ای یا بصورت مقادیر انتگرال گیری شده و در یک ساعت و یا یک روز باشد. با توج هبه شکل (3-4) می توان نسبت بین تابش مستقیم بر روی سطح شیبدار GbT و سطح افقی Gb را در هر لحظه به ترتیب محاسبه نمود.
(4-13)
(4-15)
Rb = نسبت بین تابش مستقیم بر روی صفحه شیبدار و افقی
شکل (3-4) تابش مستقیم بر روی سطوح افقی و شیبدار
بهترین مقدار زاویه سمت برای گردآورنده های خورشیدی ثابت برابر صفر می باشد.( )
بنابراین با توجه به روابط (3-6) و (3-7) می توان نوشت
(3-16)
میزان تابش خورشیدی بر روی صفحه افقی در سطح خارجی جو :
همانطور که قبلا گفته شد میزان تابش در سطح خارجی جو به مقدار بسیار ناچیزی در طول سال تغییر می کند، در حالیکه میزان تابش در روی زمین بستگی به عوامل متعددی دارد. میزان تابش کاملا نظری عبارت است از تابشی که در صورت فقدان جو به زمین می رسد یعنی در حقیقت با میزان تابش خورشید در سطح خارجی جو برابر می باشد.
با استفاده از رابطه زیر می توان میزان تابش انرژی خورشیدی بر روی یک صفحه در سطح خارجی جو در هر لحظه بدست آورد.
(3-17)
مقدار را می توان در حالت کلی از رابطه (3-4) بدست آورد. چنانچه صفحه افقی باشد به تبدیل می شود که باز مقدار آن از رابطه (3-6) بدست می آید رابطه بالا را می توان بصورت زیر نوشت :
فهرست مطالب
فصل 1 : طرح دیدگاه و اهداف پروژه .................................................................... 1
مقدمه........................................................................................................................ 2
اهداف کلی پروژه ..................................................................................................... 9
کارایی...................................................................................................................... 10
فصل 2 : بررسی آبگرمکن های خورشیدی........................................................... 12
معیارهای طراحی آبگرمکن خورشیدی................................................................... 13
سیستم Recirculation (pluse)............................................................................ 18
سیستم Drainout (Drain down ) ....................................................... 19
سیستم Drainback With Air Compressor................................................... 20
سیستم Drainback with liquid level control................................................ 22
سیستم Thermosyphon with electrically protected collecrtor............. 23
سیستم Drainout Thermosyphon................................................................... 25
سیستم Breadbox (batch).................................................................................. 26
سیستم Coil in Ttank , Warp Around , Tank in Tank............................ 28
سیستم External Heat Exchanger................................................................... 30
سیستم Darinback with load- side heat exchanger................................... 32
سیستم Drainback with Collector – Side Heat Exchanger.................... 34
سیستم Two – phase – Thermosyphon....................................................... 35
سیستم One Phase Thermosyphon................................................................ 36
نتایج و بررسی سیستم های خورشیدی متناسب با ایران ...................................... 38
فصل سوم : گرد آورنده های تخت خورشیدی..................................................... 46
صفحه پوشش.......................................................................................................... 50
فاصله هوایی............................................................................................................ 52
صفحات جاذب......................................................................................................... 53
طرحهای گوناگون صفحه جاذب و مجاری انتقال سیال.......................................... 54
سیال عامل .............................................................................................................. 60
عایقکاری.................................................................................................................. 61
قاب گرد آورنده ...................................................................................................... 63
رشته های سری و موازی...................................................................................... 64
فصل چهارم : اصول حاکم بر گرد آورنده های خورشیدی................................... 67
انتقال گرما به سیال................................................................................................. 68
جریان متلاطم و بدست آوردن ضریب انتقال گرما................................................. 69
جریان گذرا و بدست آوردن ضریب انتقال گرما.................................................... 70
جریان آرام و بدست آوردن ضریب انتقال گرما..................................................... 73
بیلان انرژی برای یک گردآورنده تخت خورشیدی نمونه....................................... 74
متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده ......................................................... 76
اثرات وضعیت سطح جذب بر روی مقدار انرژی دریافتی ..................................... 80
توزیع دما در گردآورنده های تخت خورشیدی...................................................... 84
ضریب انتقال گرمای کل یک گردآورنده................................................................. 85
چگونگی تغییر ضریب اتلاف فوقانی بر اثر تغییر فاصله......................................... 88
توزیع دما بین لوله و ضریب بازدهی گردآورنده .................................................. 91
توزیع دما در جهت جریان....................................................................................... 99
ضریب اخذ گرما و ضریب جریان گرد آورنده .................................................... 100
میانگین دمای سیال و صفحه................................................................................. 103
طرحهای دیگر گردآورنده ..................................................................................... 104
فصل پنجم : طراحی یک نمونه گرد آورنده تخت ............................................... 107
منطقه طراحی.......................................................................................................... 109
مقدار آبگرم مصرفی.............................................................................................. 109
درجه حرارت آبگرم مصرفی................................................................................. 110
درجه حرارت آب ورودی به گرد آورنده ............................................................. 110
تعداد گرد آورنده ها و چگونگی نصب آنها به هم................................................. 110
زوایای حرکت خورشید.......................................................................................... 111
جهت تابش خورشید............................................................................................... 119
نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار واقعی .................................. 119
زاویه شیب گرد آورنده ها .................................................................................... 123
محاسبه مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه رسیده به سطح گرد آورنده ............ 123
بدست آوردن طول روز ........................................................................................ 126
شکل گرد آورنده ................................................................................................... 127
جنس صفحه جاذب................................................................................................. 127
مشخصات رنگ...................................................................................................... 127
قطر و تعداد لوله ها در هر گرد آورنده ................................................................ 128
بدست آوردن دبی حجمی و جرمی........................................................................ 128
بدست آوردن عدد رینولدز در لوله ها................................................................... 129
بدست آوردن ضریب انتقال گرما........................................................................... 129
نوع پوشش............................................................................................................. 130
جنس قاب................................................................................................................ 130
نوع و ضخامت عایق............................................................................................... 130
دمای محیط............................................................................................................ 131
بدست آوردن انرژی مورد نیاز ............................................................................ 131
بدست آوردن ضریب اتلاف فوقانی........................................................................ 132
بدست آوردن اتلاف تحتانی.................................................................................... 132
بدست آوردن ضریب اتلاف کلی ........................................................................... 133
بدست آوردن سطح گرد آورنده ........................................................................... 133
فاصله بین لوله ها................................................................................................... 134
بدست آوردن بازدهی پره...................................................................................... 134
بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ........................................................................ 134
بدست آوردن ضریب انتقال گرمای گرد آورنده .................................................. 134
محاسبه دمای خروجی سیال.................................................................................. 135
بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ........................................................................ 135
مشخصات دستگاه طراحی شده ............................................................................ 136
منابع و مراجع ....................................................................................................... 138
ضمائم
مطالعه و بررسی استانداردهای تست کلکتور خورشیدی و مقایسه بین آنها
استفاده از استانداردها و رعایت حداقل کیفیت مورد انتظار در محصولات و خدمات مختلف امروزه در سراسر جهان رایج است، به طوریکه بسیاری از صنایع بدون رعایت استانداردها مجاز به تولید یا ارائه خدمات نیستند. از انرژی خورشید میتوان به طرق مختلف، مثل تولید برق، گرمایش و سرمایش، تولید آب شیرین، تامین آب گرم و ... استفاده نمود. در صنعت انرژی خورشیدی نیز همچون سایر صنایع، استانداردهای مختلفی تدوین شده است. در بخش گرمایش آب مصرفی برخی از استانداردها مربوط به تست و استفاده از سیستمها و روشهاست و برخی دیگر از استانداردها به چگونگی تست کلکتورهای خورشیدی که جزء اصلی و نقطه آغازین تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی گرمایی است، پرداخته اند. در این گزارش به مطالعه و بررسی سه استاندارد ISO، DIN و ASHRAE که به ترتیب مربوط به استاندارد جهانی، اتحادیه اروپا و ایالات متحده آمریکا هستند پرداخته شده است و در پایان پارامترهای مختلف آن در قالب چند جدول مقایسه شده اند. لازم به ذکر است که به دلیل گستردگی و حجم زیاد استانداردها، در این گزارش تنها کلکتورهای صفحه تخت مورد بررسی قرار گرفته اند.
فهرست مطالب
چکیده: 1
مقدمه: 2
فصل اول. 3
کلیـــات.. 3
فصل اول - کلیات.. 4
1-مقدمه: 4
2-اهمیت کلکتور های خورشیدی: 4
کلکتور های صفحه تخت: 6
انتخاب جاذب: 7
کلکتورهای لوله خلا: 8
بازده کلکتور: 10
3-انتخاب کلکتور اقتصادی 10
بازار کلکتور های خورشیدی: 11
فصل دوم. 12
استاندارد بین المللی تست کلکتور خورشیدی.. 12
ISO 9806 – 1: 1994. 12
فصل دوم- استاندارد بین المللی تست کلکتور خورشیدی (ISO 9806-1:1994) 13
2نمادها و واحدها 16
3نصب و تعیین مکان کلکتور 16
3-2چهارچوب نصب کلکتور 16
4وسایل اندازه گیری.. 18
4-1- 2 اندازه گیری زاویه برخورد تابش خورشیدی مستقیم. 19
4-2اندازه گیری تابش حرارتی. 20
4-3اندازه گیریهای دما 21
4-3-2 تعیین اختلاف دمای سیال انتقال حرارت (DT) 22
4-3-3اندازه گیری دمای هوای اطراف (ta) 22
4-4اندازه گیری دبی مایع در کلکتور 23
4-9سطح کلکتور 24
5آرایش آزمون. 25
5-2سیال انتقال حرارت.. 25
5-3لوله کشی و اتصالات.. 26
5-4پمپ و وسایل کنترل جریان. 27
5-5تنظیم دمای سیال انتقال حرارت.. 27
6آزمون بازده حالت پایدار در فضای باز 28
6-5اندازه گیریها 29
6-6دوره آزمون (در حالت پایدار) 30
6-7 ارائه نتایج. 31
7تعیین ظرفیت گرمایی مؤثر و ثابت زمانی کلکتور 36
7-3روش آزمون برای ثابت زمانی کلکتور 37
7-4محاسبه ثابت زمانی کلکتور 38
8ضریب تصحیح زاویه برخورد کلکتور 39
8-4محاسبه ضریب تصحیح زاویه برخورد کلکتور 40
9تعیین افت فشار در کلکتور 40
فصل سوم. 43
استاندارد اتحادیه اروپا جهت تست کلکتور خورشیدی.. 43
EN 12975 – 2: 2001. 43
فصل سوم- استاندارد اتحادیه اروپا جهت تست کلکتور خورشیدی (EN 12975-2:2001) 44
1-تستهای قابلیت اطمینان 44
تست کارایی حرارتی کلکتورهای گرم کننده مایع: 47
طرح تست: 52
فصل چهارم. 68
استاندارد ایالات متحده آمریکا جهت تست کلکتور خورشیدی.. 68
ASHRAE 93: 1991. 68
فصل چهارم- استاندارد آمریکا جهت تست کلکتور خورشیدی (ASHRAE 93: 1991) 69
4-روش انجام تست: 72
مراحل تست و محاسبات: 76
محاسبات ثابت زمانی کلکتور: 82
فصل پنجم. 84
مقایسه استانداردهای تست کلکتور خورشیدی.. 84
فصل پنجم – مقایسه استاندارد های تست کلکتور خورشیدی.. 85
1- مقایسه سه استاندارد 9806-1 ISO، EN 12975-2 و ASHRAE 93: 85
2- مقایسه دو استاندارد ISO 9806-1 و EN 12975-2: 88
مراجع: 94
مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن
میزان انرژی خورشیدی دریافتی در ایران به طور متوسط حدود 18 مگا جول بر متر مربع در روز، یا حدود 1016 مگا جول در سال در سطح کشور تخمین زده می شود. این مقدار انرژی بیش از 4000 برابر کل انرژی مصرفی در کشور می باشد. با این مقدار انرژی دریافتی و داشتن زمین های مناسب برای استفاده از آفتاب و تکنولوژی نسبتاً ساده کاربردهای مختلف انرژی خورشیدی، می توان کلیه نیازهای انرژی کشور را با استفاده از انرژی خورشیدی تأمین کرد.
استفاده های انرژی خورشیدی که در ایران کاربرد دارند به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته اند:
الف . دستگاههایی که به طور مستقیم از نور خورشید استفاده می کنند :
1- تولید آب گرم مصرفی
2- گرمایش طبیعی ساختمانها
3- گرمایش غیر طبیعی ساختمانها
4- سرمایش ساختمانها
5- پخت غذا
6- خشک کردن میوه، سبزی و ماهی
7- نمک زدائی آب دریا
8- تولید انرژی الکتریکی به طریق تبدیل مستقیم
9- تولید انرژی الکتریکی از طریق تبدیل حرارتی (تبدیل غیر مستقیم)
ب. دستگاههائی که به طور غیر مستقیم از انرژی خورشید استفاده می نمایند :
1- سرمایش طبیعی ساختمانها و ذخیره سازی سرمای زمستان
2- تولید گاز متان با استفاده از فضولات حیوانی و کشاورزی
3- استفاده از انرژی باد
شرح مختصری از نحوه کار هریک از سیستم های فوق الذکر ارائه و هزینه ساخت و تولید و قیمت انرژی تولید شده هریک از آنها تعیین شده اند. مقایسه قیمت انرژی تولید شده در دستگاههای انرژی خورشیدی فوق الذکر با قیمت انرژی که از طریق سوختهای فسیلی متداول در کشور تولید می شود نشان می دهد که استفاده از انرژی خورشیدی اقتصادی نیست. علت اصلی اقتصادی نبودن استفاده از انرژی خورشیدی این است که مواد نفتی و برق در تمام نقاط کشور تقریباً به طور رایگان در اختیار مصرف کنندگان قرار دارند.
دلایل توجیهی برای استفاده از انرژی خورشیدی در کشور :
اقتصادی بودن نباید تنها دلیل استفاده از انرژی خورشیدی باشد. لازم است انرژی خورشیدی به دلیل زیر مورد توجه قرار گرفته و سرمایه گذاری های لازم برای کاربرد وسیع آن اعمال گردد:
1- اسراف در مواد غذایی، منابع طبیعی و هرچیزی توسط دین مبین اسلام نهی شده است. سوزاندن نفت، این نعمت بسیار ذیقیمت و محدود الهی، برای تولید آب گرم مصرفی (در دمای حدود 45 درجه سانتیگراد) ، تولید هوا و یا آب گرم برای گرمایش ساختمانها ( در دمای 50 تا 90 درجه سانتیگراد) و پختن غذا (در دماهای حدود 100 درجه سانتیگراد) اسرافی بس واضح است. سوزاندن سوختهای فسیلی برای کاربردهای فوق الذکر همان قدر اسراف و تبذیر (و در نتیجه ارتکاب گناه) است که سوزاندن گندم جهت تأمین همین نیازها می باشد. نفت، این نعمت خدادادی را می توان برای تولید دارو، مواد پلاستیکی و کودهای شیمیایی و غیره به کار گرفت.
2- استفاده از منابع نفتی در کشور باعث آلودگی هوا و آب و زمین شده است. وجود این آلودگی ها، به خصوص آلودگی هوا در شهرهای بزرگ مانند تهران سبب بیماریهای متعدد، مرگهای زودرس و به طور کلی پائین آمدن کارائی افراد شده است. لازم است که به خاطر حفظ سلامتی مردم آلودگی محیط زیست دقیقاً کنترل و مصرف این سوختهای فسیلی تقلیل یابد. انرژی خورشیدی یک منبع لایزال انرژی است که کمترین آلودگی ها را در محیط زیست به وجود می آورد.
3- سوزاندن سوختهای فسیلی و ایجاد دی اکسید کربن در سطح جهانی باعث بالا رفتن دمای اتمسفر زمین شده است. بالا رفتن دمای اتمسفر زمین وآب دریاها (که به طور یکنواخت نبوده و در قطبها بیشتر از استوا است) باعث آب شدن یخهای قطبی و بالا آمدن سطح آب اقیانوسها شده و ادامه این عمل فاجعه ای به مراتب اسفناک تر از کلیه طوفانها، سیلها و زمین لرزه ها را در برخواهد داشت. در مقایسه با کشورهای صنعتی که مصرف سوختهای فسیلی آنها بسیار زیاد است، ایران نقش زیادی در بالا بردن دی اکسید کربن در سطح جهانی و گرم شدن اتمسفر زمین ندارد. ولی توجه به این موضوع (که کشورهای صنعتی جهان تازه به فکر افتاده و در این مورد ابراز نگرانی می کنند) میتوان برای جمهوری اسلامی ایران وجهه ای بسیار عالی در محافل علمی و سیاسی جهان به وجود آورد.
4- تکنولوژی کاربردهای انرژی خورشیدی بسیار پیچیده نبوده که نیاز به استفاده از متخصصین خارجی داشته باشیم. در بسیاری از کاربردهای تکنولوژی لازم هم اکنون در کشور موجود است. در چند کاربرد (مانند ساختن فتوسل ها) می توان با همت مختصری تکنولوژی مربوطه را توسعه داد.
5- در حال حاضر جمهوری اسلامی ایران رهبری سیاسی بعضی از کشورهای جهان سوم را به عهده دارد. شایسته است این جمهوری رهبری علمی و فنی این جوامع را نیز عهده دار شود. با توجه به نقشی که انرژی در توسعه کشورها بازی می کند و اینکه اکثر کشورهای جهان سوم نیز از میزان انرژی خورشیدی قابل توجهی برخوردار هستند، جمهوری اسلامی ایران می تواند با سرمایه گذاری وسیع در توسعه علوم و تکنولوژی انرژی خورشیدی در کشور عملاً صادر کننده این تکنولوژی به جهان سوم باشد و نقش رهبری علمی و فنی خود را در جهان سوم بازی نماید.
6- دولت ایران در دهه های گذشته وارد کننده تکنولوژی برای حل مسائل خود بوده است. تقریباً تمامی تسهیلات زندگی امروز (نظیر برق و کلیه وسایل الکتریکی، تلفن، راه و ترابری، اتومبیل ، کامپیوتر و غیره) با وارد کردن تکنولوژی حاصل شده است. با محدود بودن منابع نفتی و تمام شدن این منبع طبیعی بسیار پر ارزش، ما می توانیم صبر کنیم تا کشورهای صنعتی مسائل انرژی خود را حل کرده و مانند گذشته تکنولوژی مربوطه را وارد کنیم یا اینکه چند سالی جلوتر از دیگران قدم برداشته و به فکر توسعه منبع انرژی خورشیدی بوده و به جای وارد کننده بودن صادر کننده تکنولوژی انرژی خورشیدی باشیم.
موضوع سرمایه گذاری وسیع در علوم و تکنولوژی انرژی خورشیدی در ایران بیش از اقتصادی بودن آن یک تصمیم سیاسی است. در جشنهای هزار و چهارصدمین سال هجری شمسی جمهوری اسلامی ایران خود را کجا می بیند؟ شعار خود اتکائی میدهد ولی عملاً کلیه نیازهایش را با وارد کردن تکنولوژی تأمین میکند، یا اینکه لااقل در تکنولوژی انرژی خوداتکا شده و به جهان سوم در انتقال آن کمک می نماید؟ با اتخاذ سیاستهای مناسب و برنامه ریزی های دقیق، جمهوری اسلامی ایران می تواند سال 1400 هجری شمسی را با سرافرازی در جهان جشن بگیرد.
فهرست مطالب:
فصل 1 : طرح دیدگاه و اهداف پروژه .................................................................... 1
مقدمه......................................................................................................................... 2
اهداف کلی پروژه ..................................................................................................... 9
کارایی...................................................................................................................... 10
فصل 2 : بررسی آبگرمکن های خورشیدی........................................................... 12
معیارهای طراحی آبگرمکن خورشیدی.................................................................... 13
سیستم Recirculation (pluse)............................................................................ 18
سیستم Drainout (Drain down ) ....................................................... 19
سیستم Drainback With Air Compressor.................................................... 20
سیستم Drainback with liquid level control................................................ 22
سیستم Thermosyphon with electrically protected collecrtor............. 23
سیستم Drainout Thermosyphon................................................................... 25
سیستم Breadbox (batch).................................................................................. 26
سیستم Coil in Ttank , Warp Around , Tank in Tank............................ 28
سیستم External Heat Exchanger................................................................... 30
سیستم Darinback with load- side heat exchanger................................... 32
سیستم Drainback with Collector – Side Heat Exchanger..................... 34
سیستم Two – phase – Thermosyphon........................................................ 35
سیستم One Phase Thermosyphon................................................................ 36
نتایج و بررسی سیستم های خورشیدی متناسب با ایران ...................................... 38
فصل سوم : گرد آورنده های تخت خورشیدی..................................................... 46
صفحه پوشش.......................................................................................................... 50
فاصله هوایی............................................................................................................ 52
صفحات جاذب......................................................................................................... 53
طرحهای گوناگون صفحه جاذب و مجاری انتقال سیال.......................................... 54
سیال عامل .............................................................................................................. 60
عایقکاری.................................................................................................................. 61
قاب گرد آورنده ...................................................................................................... 63
رشته های سری و موازی....................................................................................... 64
فصل چهارم : اصول حاکم بر گرد آورنده های خورشیدی................................... 67
انتقال گرما به سیال................................................................................................. 68
جریان متلاطم و بدست آوردن ضریب انتقال گرما................................................. 69
جریان گذرا و بدست آوردن ضریب انتقال گرما..................................................... 70
جریان آرام و بدست آوردن ضریب انتقال گرما..................................................... 73
بیلان انرژی برای یک گردآورنده تخت خورشیدی نمونه....................................... 74
متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده ......................................................... 76
اثرات وضعیت سطح جذب بر روی مقدار انرژی دریافتی ..................................... 80
توزیع دما در گردآورنده های تخت خورشیدی...................................................... 84
ضریب انتقال گرمای کل یک گردآورنده.................................................................. 85
چگونگی تغییر ضریب اتلاف فوقانی بر اثر تغییر فاصله.......................................... 88
توزیع دما بین لوله و ضریب بازدهی گردآورنده ................................................... 91
توزیع دما در جهت جریان....................................................................................... 99
ضریب اخذ گرما و ضریب جریان گرد آورنده ..................................................... 100
میانگین دمای سیال و صفحه.................................................................................. 103
طرحهای دیگر گردآورنده ..................................................................................... 104
فصل پنجم : طراحی یک نمونه گرد آورنده تخت ................................................ 107
منطقه طراحی.......................................................................................................... 109
مقدار آبگرم مصرفی............................................................................................... 109
درجه حرارت آبگرم مصرفی.................................................................................. 110
درجه حرارت آب ورودی به گرد آورنده ............................................................. 110
تعداد گرد آورنده ها و چگونگی نصب آنها به هم.................................................. 110
زوایای حرکت خورشید.......................................................................................... 111
جهت تابش خورشید............................................................................................... 119
نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار واقعی .................................. 119
زاویه شیب گرد آورنده ها .................................................................................... 123
محاسبه مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه رسیده به سطح گرد آورنده ............ 123
بدست آوردن طول روز ........................................................................................ 126
شکل گرد آورنده ................................................................................................... 127
جنس صفحه جاذب................................................................................................. 127
مشخصات رنگ....................................................................................................... 127
قطر و تعداد لوله ها در هر گرد آورنده ................................................................ 128
بدست آوردن دبی حجمی و جرمی......................................................................... 128
بدست آوردن عدد رینولدز در لوله ها................................................................... 129
بدست آوردن ضریب انتقال گرما........................................................................... 129
نوع پوشش.............................................................................................................. 130
جنس قاب................................................................................................................ 130
نوع و ضخامت عایق............................................................................................... 130
دمای محیط............................................................................................................. 131
بدست آوردن انرژی مورد نیاز ............................................................................. 131
بدست آوردن ضریب اتلاف فوقانی........................................................................ 132
بدست آوردن اتلاف تحتانی.................................................................................... 132
بدست آوردن ضریب اتلاف کلی ............................................................................ 133
بدست آوردن سطح گرد آورنده ............................................................................ 133
فاصله بین لوله ها................................................................................................... 134
بدست آوردن بازدهی پره....................................................................................... 134
بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ........................................................................ 134
بدست آوردن ضریب انتقال گرمای گرد آورنده ................................................... 134
محاسبه دمای خروجی سیال.................................................................................. 135
بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ........................................................................ 135
مشخصات دستگاه طراحی شده ............................................................................ 136
منابع و مراجع ........................................................................................................ 138
ضمائم
سلولهای خورشیدی
کریستال سیلیکون سی-اس آی
سی-اس آی، اصلیترین ماده تجاری در تولید سلولهای خورشیدی است و به اشکال مختلفی استفاده می شود: سیلیکون های تک کریستالی ، سیلیکون های چند کریستالی و سیلیکون لایه نازک .تکنیکهای مرسوم برای تولید کریستالین سیلیکون شامل : روش چوکرالسکی، روش محدوده شناور و روشهای دیگری نظیر ریختهگری می باشد. زدودن ناخالصیها از سیلیکون اهمیت بسیاری دارد. این عمل با کمک تکنیکهایی چون منفعل سازی سطح ( با تابش هیدروژن به یک سطح ) و گترینگ ( یک روش شیمیایی که با را از سیلیکون بیرون می کشد ) صورت می پذیرد .با اینکه سلولهای خورشیدی با سیلیکون کریستالی ، از سال 1954 وجود داشته اند ، ابتکاری جدید رو به گسترش دارد . سلولهای جدیدی همچون ( ای دبلیو تی ) ، ( سیس ) از این دسته اختراعات نو هستند .
سلولهای خورشیدی با لایه نازک
این نوع سلولها از لایه های بسیار نازک مواد نیمه هادی استفاده می کنند که ضخامت آنها چند میکرومتر است. این لایه روی یک صفحه نگاه دارنده که از مواد ارزان مانند شیشه ، پلاستیک یا فولاد زنگ زن ساخته شده ، قرار می گیرد. نیمه هادیهای بکاررفته در لایه های نازک عبارتند از : سیلیکون بی شکل ( آمورف ) ( آ-س آی) ، سی آی اس و تلورید کادمیم ( سی دی-تی ای ) . سیلیکون آمورف ، ساختار کریستالی مشخص ندارد و تدریجاٌ با قرار گرفتن در برابر نور از بین رفته وکیفیت ابتدایی خود را از دست می دهد. منفعل سازی به کمک هیدروژن می تواند این اثر را کاهش دهد . از آنجائی که مقدار مواد نیمه هادی بکار رفته در لایه نازک بسیار کمتر از سلولهای پی وی معمول است، هزینه تولید سلولهای نازک نیز به میزان قابل ملاحظهای کمتر از سلولهای خورشیدی سیلیکون کریستال است .
فن آوریهای گروه سه و پنج
این فنآوریهای فتوولتائیک که بر اساس عناصر شیمیایی گروههای سه و پنج جدول تناوبی ایجاد شده اند، بازده تبدیل انرژی بسیار بالایی را چه در نور عادی و چه در نور متمرکز شده، از خود نشان می دهند. سلولهای تک کریستالی این دسته معمولاٌ از آرسنید گالیم ساخته می شود. آرسنید گالیم می تواند همراه با عناصری مانند ایندیم ، فسفر و آلومینیوم ، تشکیل آلیاژهای نیمه رسانایی بدهد که با مقادیر مختلف انرژی نور خورشید کار میکنند .
تجهیزات چند تایی با بهره وری بالا
در این روش، سلولهای خورشیدی تکی بر روی همدیگر قرار می گیرند تا میزان دریافت و تیدیل انرژی خورشیدی بیشینه شود. لایه بالایی بیشترین مقدارا انرژی را از نور دریافت کرده و مابقی را عبور میدهد تا جذب لایه های بعدی بشوند. بیشتر فعالیتهای این زمینه از آرسنید گالیم و آلیاژهای آن استفاده می کند. همچنین از سیلیکون آمورف ، سی آی اس و فسفید ایندیم گالیم نیز بهره گرفته می شود . با وجود آنکه سلولهای متشکل از دو بخش ساخته شده است، اما بیشترین توجه به سلولهای با سه اتصال و چهار اتصال است. در این انواع ، موادی چون ژرمانیم که کمترین میزان انرژی نور را نیز دریافت می کند، در پایینترین لایه استفاده می شود .
خانه شناور با انرژی خورشیدی
این خانه توسط جیانکارلو زما معمار ایتالیایی طراحی شده و توسط شرکت ecoflolife ساخته شده و قابلیت شناوری در آبهای آرام را دارد. یک معمار ایتالیایی به نام Giancarlo یک خانه شناور سازگار با محیط زیست طراحی نموده است. این خانه با مساحتی حدود ۱۰۰ متر مربع (۱۰۷۶ فوت مربع) می باشد.
محل استقرار این خانه بر روی رودخانه ها، دریاچه ها، خلیج ها، و دریاها طراحی شده است. ساختار منحنی شکل پر زرق و برق این حانه با ابعاد ۱۲ متر (۳۹ فوت) در عرض و ۴ متر (۱۳ فوت) ارتفاع است. بدنه از آلومینیوم بازیافتی با یک قاب روکش چوبی و قسمتی فلزی و دیواره مقاوم در برابر آب و هواست.
برق تولیدی از طریق یک سلول خورشیدی یکپارچه با مساحت ۶۰ متر مربع (۶۴۶ فوت مربع) است که در پشت بام تولید می شود. پانل های خورشیدی از نوع مات Amorphous استفاده می شود، که شکل آن با سقف منحنی شکل ساختمان مطابقت دارد. توان پیک تولیدی ۴ کیلووات می باشد.
موارد مطالعاتی
بخش اول : تعاریف
بخش دوم : تعریف خورشید
بخش سوم : بهره گیری از انرژی خورشید با راهکار غیرفعال
بخش چهارم : بهره گیری ازانرژی خورشیدی به شیوه نوین و فعال
مقدمه
امروزه با توجه به حساسیت در بخش انرژی و همچنین پیش بینی هایی در مورد تمام شدن انرژی ، جوامع گوناگون و به خصوص صنعتی به انرژی های تجدید پذیر از جمله انرژی پاک خورشیدی روی آورده اند.در ادامه ابتدا انرژی های خورشیدی در شیوه غیرفعال و سپس به شیوه های نوین و فعال مورد بررسی قرار می گیرد.البته در این تحقیق انرژی خورشیدی در شیوه نوین بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
توسط زمین نشان داده شده است
امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز
فرمت فایل ورد و قابل ویرایش می باشد
چکیده
نیاز به انرژی از دیرباز وجود داشته و بشر همواره به دنبال منابع جدید انرژی بوده است . در سالهای اخیر با تشدید انواع آلودگی های زیست محیطی و مسئله ی گرمایش جهانی ، دانشمندان به فکر استفاده از انرژی های سالم برای جایگزینی با سوختهای فسیلی افتاده اند . یکی از انرژی های جدید که پاکیزه و پایان ناپذیر می باشد انرژی خورشیدی است.
مهار و استفاده از چنین منبع عظیم انرژی و طراحی بهینه ی سیستم های خورشیدی مستلزم شناخت و آگاهی از کمیت و ماهیت انرژی خورشیدی و عوامل و عناصر مؤثر در آن دارد، لذا در این پژوهش ابتدا توضیحاتی در مورد منطقه ی مورد مطالعه ، ساختمان خورشید و ماهیت انرژی خورشیدی آمده ، سپس با استفاده از چند مدل مناسب با شرایط اقلیمی اهواز به محاسبه و تخمین انرژی خورشیدی با توجه به عوامل و عناصر اقلیمی( عرض جغرافیایی ، زاویه خورشید ، ارتفاع از سطح دریا ، ساعات آفتابی ، رطوبت نسبی میزان بارندگی ، میزان ابر و . . . ) اقدام شده است.
مقادیر به دست آمده نشان می دهد که حداقل متوسط ماهانه انرژی تابشی کل روزانه به میزان «93/9» مگاژول در هر مترمربع در ماه میلادی «دسامبر» و حداکثر آن به میزان «33/30» مگاژول در هر متر مربع در ماه میلادی «ژوئن» و متوسط آن به میزان «56/19» مگاژول در هر متر مربع دریافت می شود.
|
همچنین مقدار ضریب صافی آسمان برای تمام روزهای سال محاسبه شد که نشان می دهد به طور متوسط «12/87» درصد از روزها، شهرستان اهواز دارای آسمانی صاف و فقط «88/12» درصد از روزها آسمان این شهر ابری یا نیمه ابری است . همچنین میزان شفافیت هوا در طول سال به طور متوسط «76/0» است.
پس از بررسی ها، با توجه به مقادیر «انرژی دریافتی، ضریب ابر، ضریب صافی آسمان و شفافیت هوا» که نتایج آن در جداول و نمودارهایی خلاصه شده است، مشخص شد که در شهرستان اهواز «امکان استفاده از انرژی خورشیدی در همه زمینه ها ، از جمله تولید انرژی الکتریکی» وجود دارد. در نهایت بهترین مدل برای محاسبه ی انرژی خورشیدی در منطقه ی مورد مطالعه و نقاط هم اقلیم آن، مدل «گلدبرگ و کلاین » و سپس مدل «صباغ ودیگران» تشخیص داده شد.
فهرست مطالب
| صفحه |
چکیده............................................................................................................................................................ | 1 |
پیش گفتار...................................................................................................................................................... | 3 |
فصل اول : کلیات تحقیق | |
1-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 5 |
1-2) موضوع تحقیق..................................................................................................................................... | 6 |
1-3) بیان مسئله............................................................................................................................................ | 6 |
1-4) اهمیت موضوع تحقیق......................................................................................................................... | 7 |
1-5) اهداف تحقیق....................................................................................................................................... | 8 |
1-6) فرضیات تحقیق.................................................................................................................................... | 9 |
1-7) واژه های کلیدی.................................................................................................................................. | 9 |
1-8) پیشینه ی تحقیق................................................................................................................................... | 9 |
1-8-1) پیشینه ی تحقیق در جهان............................................................................................................... | 9 |
1-8-2) پیشینه ی تحقیق در ایران................................................................................................................ | 11 |
فصل دوم : مبانی نظری تحقیق | |
2-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 16 |
2-2) ویژگی های جغرافیایی استان خوزستان.............................................................................................. | 16 |
2-2-1) موقعیت و وسعت استان خوزستان.................................................................................................. | 16 |
2-2-2) ناهمورایهای استان خوزستان........................................................................................................... | 18 |
2-2-2-1) سرزمین های پست و هموار....................................................................................................... | 18 |
2-2-2-2) بخش کوهستانی......................................................................................................................... | 19 |
2-2-3) زمین شناسی استان خوزستان......................................................................................................... | 19 |
2-2-4) خاکهای استان خوزستان.................................................................................................................. | 21 |
2-2-5) اقلیم استان خوزستان....................................................................................................................... | 22 |
2-2-5-1) عوامل اصلی محلی مؤثر بر اقلیم استان خوزستان...................................................................... | 22 |
2-2-5-2) عوامل فرعی محلی موثر بر اقلیم استان خوزستان...................................................................... | 24 |
2-2-5-3) عناصر اصلی آب و هوای استان خوزستان................................................................................. | 26 |
2-2-6) آب های استان خوزستان................................................................................................................. | 28 |
2-2-6-1) رودها.......................................................................................................................................... | 28 |
2-2-6-2) آب های زیر زمینی..................................................................................................................... | 28 |
2-2-6-3) تالاب ها..................................................................................................................................... | 29 |
2-2-7) پوشش گیاهی استان خوزستان........................................................................................................ | 29 |
2-2-7-1) جنگل ها..................................................................................................................................... | 30 |
2-2-7-2) مراتع........................................................................................................................................... | 30 |
2-2-7-3) بیشه زارها................................................................................................................................... | 31 |
2-3) ویژگی های جغرافیایی شهرستان اهواز................................................................................................ | 31 |
2-3-1) موقعیت و وسعت شهرستان اهواز................................................................................................... | 31 |
2-3-2) ناهمواری های شهرستان اهواز........................................................................................................ | 32 |
2-3-3) زمین شناسی شهرستان اهواز........................................................................................................... | 32 |
2-3-4) اقلیم شهرستان اهواز........................................................................................................................ | 34 |
2-3-4-1) وضعیت دمای شهرستان اهواز.................................................................................................... | 35 |
2-3-4-2) وضعیت بارش شهرستان اهواز................................................................................................... | 36 |
2-3-4-3) بادهای شهرستان اهواز................................................................................................................ | 37 |
2-3-5) رودخانه های شهرستان اهواز.......................................................................................................... | 39 |
2-3-5-1) رودخانه ی کارون....................................................................................................................... | 39 |
2-3-5-2) رودخانه ی کرخه....................................................................................................................... | 39 |
2-3-6) پوشش گیاهی شهرستان اهواز......................................................................................................... | 40 |
2-4) خورشید............................................................................................................................................... | 40 |
2-4-1) ساختمان و ویژگی های خورشید.................................................................................................... | 40 |
2-4-1-1) شید سپهر.................................................................................................................................... | 41 |
2-4-1-2) فام سپهر..................................................................................................................................... | 41 |
2-4-1-3) رنگین سپهر................................................................................................................................ | 42 |
2-4-1-4) تاج.............................................................................................................................................. | 42 |
2-4-2) انرژی خورشیدی............................................................................................................................. | 42 |
2-4-3) عوامل موثر در تابش خورشیدی..................................................................................................... 2-4-3-1) مقدار انرژی گسیل شده از خورشید........................................................................................... | 46 46 |
2-4-3-2) فاصله خورشید تا زمین.............................................................................................................. | 46 |
2-4-3-3) ارتفاع خورشید........................................................................................................................... | 47 |
2-4-3-4) مدت تابش خورشید................................................................................................................... | 47 |
2-4-4) عوامل کاهنده ی میزان انرژی دریافتی زمین از خورشید................................................................ | 48 |
2-4-4-1) عوامل نجومی............................................................................................................................. | 48 |
2-4-4-2) عوامل هندسی............................................................................................................................. | 48 |
2-4-4-3) عوامل فیزیکی............................................................................................................................. | 48 |
2-4-4-4) عوامل جغرافیایی........................................................................................................................ | 48 |
2-4-4-5) عوامل هواشناسی........................................................................................................................ | 49 |
2-5) اصطلاحات تخصصی برای محاسبه انرژی خورشیدی........................................................................ | 49 |
2-5-1) ثابت خورشیدی.............................................................................................................................. | 49 |
2-5-2) زاویه ی میل خورشیدی.................................................................................................................. | 50 |
2-5-3) زوایه ی ساعتی............................................................................................................................... | 50 |
2-5-4) زاویه ی تابش (سمت الرأس) خورشیدی....................................................................................... | 51 |
فصل سوم : مواد و روش ها | |
3-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 53 |
3-2) مواد...................................................................................................................................................... | 53 |
3-2-1) ایستگاه هواشناسی سینوپتیک اهواز................................................................................................. | 55 |
3-3) روش ها............................................................................................................................................... | 55 |
3-3-1) میانگیری داده های خام................................................................................................................... | 55 |
3-3-2) تابش کل خورشیدی بر بالای جوّ................................................................................................... | 56 |
3-3-3) مدل های محاسبه ی انرژی خورشیدی........................................................................................... | 56 |
3-3-3-1) مدل پیج...................................................................................................................................... | 56 |
3-3-3-2) مدل تجربی ردی........................................................................................................................ | 70 |
3-3-3-3) مدل صباغ ، سایگ و ال سالم..................................................................................................... | 72 |
3-3-3-4) مدل رایت ولد............................................................................................................................ | 73 |
3-3-3-5) مدل گلور و مک کلاخ............................................................................................................... | 73 |
3-3-3-6) مدل گلدبرگ و کلاین................................................................................................................ | 74 |
3-3-3-7) مدل یعقوبی – جعفرپور............................................................................................................. | 75 |
3-4) روزهای کلاین..................................................................................................................................... | 76 |
3-5) ضریب صافی آسمان............................................................................................................................ | 76 |
فصل چهارم : تجزیه و تحلیل | |
4-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 79 |
4-2) نتایج تابش کل روزانه و متوسط ماهانه................................................................................................ | 79 |
4-2-1) مدل پیج.......................................................................................................................................... | 79 |
4-2-2) مدل تجربی ردی............................................................................................................................. | 92 |
4-2-3) مدل صباغ و دیگران........................................................................................................................ | 92 |
4-2-4) مدل رایت ولد................................................................................................................................. | 92 |
4-2-5) مدل گلور و مک کلاخ.................................................................................................................... | 92 |
4-2-6) مدل گلدبرگ و کلاین..................................................................................................................... | 93 |
4-2-7) مدل یعقوبی – جعفرپور.................................................................................................................. | 93 |
4-3) تحلیل نتایج مدل ها............................................................................................................................. | 93 |
4-4) میزان ساعات آفتابی............................................................................................................................. | 96 |
4-5) بررسی نتایج ضریب صافی آسمان....................................................................................................... | 96 |
4-6) بررسی نتایج روزهای کلاین................................................................................................................ | 97 |
4-7) نتیجه گیری نهایی فرضیه ها................................................................................................................ | 99 |
4-7-1) فرضیه ی اول.................................................................................................................................. | 100 |
4-7-2) فرضیه ی دوم.................................................................................................................................. | 100 |
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادها | |
5-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 104 |
5-2) میزان تابش کل روزانه......................................................................................................................... | 104 |
5-3) میزان متوسط ماهانه تابش کل روزانه................................................................................................... | 105 |
5-4) میزان ضریب صافی آسمان.................................................................................................................. | 105 |
5-5) میزان ساعات آفتابی............................................................................................................................. | 105 |
5-6) مدل مناسب با اقلیم اهواز.................................................................................................................... | 106 |
5-7) نتیجه گیری نهایی فرضیه ها................................................................................................................ | 106 |
5-8) سایر نتایج............................................................................................................................................ | 107 |
5-9) محدودیت های تحقیق......................................................................................................................... | 107 |
5-10) پیشنهادها........................................................................................................................................... | 108 |
فهرست منابع و مآخذ.................................................................................................................................... چکیده ی انگلیسی.................................................................................................................................... | 112 117 |
هدف: گرمادهی به آب
بخش (سکتور): خانگی
توضیح:
عملکرد:عملکرد آب گرم کن های خورشیدی بستگی مطلق به شرایط آب و هوائی، نوع سیستم به کار رفته، طرز نصب و کارگذاری و همچنین به نوع استفاده از آب داغ دارد.
دفتر راهنمایی شرکت (SRCC) مقدار انرژی ذخیره شده در این روش را بین 37 تا 95 درصد اعلام کرده است.
مزایای مصرف کننده:
هیچ هزینه ای در صورت طراحی و نصب صحیح متوجه مصرف کننده نخواهد بود.
مراحل و چگونگی پیشرفت:
تنوع گوناگون و زیاد در طراحی انواع مختلف آب گرم کن های خورشیدی طی 20 سال گذشته زمینه تجارب بسیاری را برای شرکتها و نصب کننده هایی که در رقابت باقی مانده اند فراهم کرده است. از آنجا که هزینه ابتدائی ساخت بالا می باشد، در نتیجه فاکتورهای اطمینان، عمر مفید دستگاه و احتیاج به نگهداری کمتر کلیدهای موفقیت یک آب گرم کن خورشیدی می باشند.
و در چند دهه اخیر طراحیهای بد و بدون کیفیت جای خود را به طراحیهای بهتر و زیباتر داده است.
تحقیق انرژی خورشیدی
فصل اول
مقدمه
محدود بودن سوخت های فسیلی بر روی زمین و همچنین اثرات سوئی که در ارتباط با استفاده از انرژی هسته ای وجود دارد بشر را بر آن داشت تا بدنبال یک منبع انرژی دیگر برای ادامه حیات خود در روی زمین باشد برای ادامه حیات بشر می تواند دو راه را در پیش گیرد اول اینکه به دنبال راهی برای کنترل همجوشی هسته ای باشد و دوم اینکه بتواند از انرژی خورشید که سرچشمه تمام انرژی های روی زمین است استفاده کند.
استفاده از انرژی خورشید سابقه تاریخی زیادی دارد البته این استفاده بیشتر محدود به انرژی گرمایی خورشید بوده است. در فصل دوم به طور مختصر در این رابطه مطالبی ارائه شده است.
در فصل سوم به طور مختصر در مورد ساختار ملکولی موادی بحث شده است که در مبحث فتوولتائیک استفاده می شوند.
در فصل چهارم کاربردهای انرژی خورشیدی در دنیای امروز آورده شده است. مبحث های این فصل در مورد فعالیت هایی است که در آنها از انرژی گرمایی خورشید استفاده
می شود.
در فصل پنجم مواردی که در عملکرد یک سیستم خورشیدی مؤثر می باشند مثل تشعشع خورشید، درجه حرارت، رطوبت و حرکت هوا اشاره و توضیح مختصری در رابطه با آنها آورده شده است.
فصل های ششم، هفتم، هشتم و نهم بیشتر به معرفی سلول های خورشیدی پرداخته شده است. اینکه سلول های خورشیدی چیست نیازهای یک سلول خورشیدی، این سلول ها چگونه ساخته می شوند و این که سلول های خورشیدی چگونه کار می کنند در فصل دهم اجزای یک مدار فتوولتائیک روش انتخاب آنها و توضیحاتی در مورد آنها آورده شده است. صفحه های خورشیدی، باتری، تبدیل کننده، شارژ کنترلر، اجزای اصلی این مدار هستند در فصل یازدهم و دوازدهم دسته بندی سلول های PV و انواع مختلف این سیستم ها ارائه شده است در فصل سیزدهم عملکرد این اعضاء در شرایط متغییر توضیح داده شده است شرایط محیط و تابش خورشید بر روی عملکرد این سلول ها تأثیر زیادی دارد. در فصل بعدی در مورد متمرکز کننده های نور خورشید و تأثیر استفاده از آنها بر روی صفحات خورشیدی آورده شده است.
در فصل های پانزدهم و شانزدهم در مورد صنعت PV و مطالعاتی که در حال حاضر در روی این صفحات در حال انجام است اشاره شده است در فصل نوزدهم مثال هایی از کاربرد فتوولتائیک ها در دنیای امروز آورده شده است. بیشتر این فعالیت ها منحصر به مکان هایی می شود که از شبکه برق دور هستند و آوردن شبکه برق محلی به این نقاط مقرون به صرفه نیست در فصل بیستم مقاله ای در مورد تحلیل استفاده از انرژی خورشیدی فتوولتائیک در یکی از شهرهای آمریکا آورده شده است که مقرون به صرفه بودن این سیستم را برای استفاده بررسی می کند.
فصل آخر در مورد طراحی و ساخت یک سیستم PV برای تولید برق DC و AC است در این فصل محاسبات لازم برای طراحی با مشخصات دقیق اجزای مدار آورده شده است این که این سیستم برای استفاده مقرون به صرفه است یا نه در فصل نتیجه گیری آورده شده است.
فصل دوم
نیروی خورشیدی در تاریخ
امروزه میدانیم که سرچشمه غالب گوناگون شکلهای گوناگون انرژی مورد استفاده ما انرژی خورشیدی است . منشأ سوختهای فسیلی ، جریان آب ، باد ، جزر و مد همگی از انرژی خورشیدی مایه میگیرند . سوختهای فسیلی روبه پایانند . استفاده از انرژی جریاناب و باد و مانند آنها نمیتوانند تمام انرژی مصرفی جهان را تامین کنند . استفاده ازسوختهای هستهای از طریق واکنشهای شکافت مواد رادیواکتیو موجود در طبیعت مخاطراتی را در بردارد که ادامه روز افزون آن به مصلحت انسان نیست و مهار واکنش همجوشی هستهای هنوز امکان پذیر نشده است . انرژی پایان ناپذیری که در اختیار داریم انرژی خورشیدی است . اما وسایلی که تاکنون برای جمعاوری و استفاده از انرژی خورشیدی ساخته شه است هنوز برای ایجاد انرژی مصرفی ما کافی نیست و از طرف دیگر بسیار گران تمام میشود . با این وجود دانشمندان دو راه در پیش رو دارند : یکی کنترل واکنشهای همجوشی هستهای و دیگر یافتن راه های بهتر و ارزانتر از انرژی خورشیدی .
آن مقدار انرژی که از خورشید به زمین می رسد بسیار زیاد است ، مقدار کل این انرژی که در هر سال به صورت نور خورشید به زمین میرشد حدود 130 مرتبه بیشتر از مقدارانرژی موجود در زغال سنگ ، نفت ، و گاز همه دنیاست .
رومیها خانههای کوچک شیشهای ساخته بودند که میتوانستند در درون آنها گیاهان را پرورش دهند . ممکن است هوای بیرون برای رشد گیاهان بسیار سرد باشد . اما اگر گرمای خورشید در درون این خانههای شیشهای گیر بیفتد گیاهان به خوبی درون آنها رشد خواهند کرد . این ساختمانهای شیشهای خانههای سبز یا گل خانه مینامند . فرایندی که در اثر آن شیشه یا مادهای دیگر گرما را به صورت گفته شده گیر میاندازد اثر گلخانهای نامیده میشود .
یونانیان و چینیان باستان کشف کرده بودند که پرتوهای بازتابیده نور خورشید از یک قطعه فلز صیقلی کاو متمرکز میشوند و همه آنها در مرکز یا کانون به هم میرسند. اولین آینههای خمیدهای که برای این منظور مورد استفاده قرار گرفتند به شکل نیمکره بودند ، در حدود 230 سال پیش از میلاد ، ریاضی دان یونانی به نام دوسیتئوس نشان داد که آینهای به شکل سهموی برای بازتاباندن پرتوها به یک نقطه بهتر عمل میکند . نورخورشید بازتابیده از سطح درونی یک سهموری در یک کانون به هم می رسند و دما در این نقطه بسیار زیاد خواهد بود . چنین آینه هایی کورههای خورشیدی نامیده میشوند .