چاچ

نور و فتو ولتائيك4

36- كلكتور لوله خلائ چگونه كار مي كند؟

انواع متعارف كلكتورهاي صفحه تخت براي استفاده در مناطق گرم و آفتاب خيز توسعه يافته اند و مورد استفاده قرار ميگيرند. كارآيي اين نوع كلكتورها در شرايط نامساعد جوي، روزهاي سرد، ابري و طوفاني به شدت كاهش مي يابد. علاوه بر آن، شرايط آب و هوايي منطقه نظير فشار هوا و ميزان رطوبت موجب تسريع در فرسودگي اجزاء داخلي اينگونه كلكتورها و در نهايت موجب كاهش بازده و خرابي سيستم نيز ميشود. كاركرد كلكتورهاي لوله خلاء متفاوت از ساير كلكتورها ميباشد. اين كلكتورها همانطور كه در شكل 5 نشان داده شده است، عبارتند از يك لوله گرمايي (Heat pipe) كه درون يك لوله خلاء شيشه اي قرار گرفته است.

كلكتورهاي لوله خلاء نشان دادند كه تركيب يك سطح جاذب انتخابي مناسب و قرار دادن آن در شرايطي كه اتلاف حرارتي ناشي از جابجايي وجود نداشته باشد، ميتواند در دماهاي بالا بازده خوبي داشته باشد. محفظه خلاء موجب كاهش افت حرارت هدايت و همرفتي شده و موجب ميشود كه اين كلكتورها در دماهاي بالاتري نسبت به كلكتورهاي صفحه تخت كار كنند. اين نوع كلكتورها همانند FPC ها قادرند كه تابش مستقيم و غير مستقيم خورشيد را جذب كنند. هرچند كه اين نوع كلكتورها در زاويه هاي تابش كمتر نيز راندمان بهتري نسبت به FPC ها دارند. اين مزيت موجب ميشود كه ETC ها در طول روز هم بازده كلي بالاتري نسبت به FPC ها داشته باشند.


 كلكتورهاي لوله خلاء با بهره بردن از تغيير فاز مايع- بخار مواد، موجب انتقال حرارت با راندمان بالا ميشوند. اين كلكتورها براي انتقال حرارت، از مزيتهاي لوله خلاء ( يك رساناي حرارتي راندمان بالا) كه درون لوله خلاء قرار ميگيرد استفاده ميبرند. لوله گرمايي كه جنس آن از مس است، به يك پره (f in) تيره رنگ ( سطح جاذب ) كه داخل لوله خلاء جاسازي شده است، وصل ميشود. در انتهاي هر كدام از لوله ها يك قسمت فلزي وجود دارد كه به لوله گرمايي وصل شده است (كندانسور لوله گرمايي). لوله گرمايي، دربرگيرنده مقدار اندكي مايع ( مثلاً متانول) 


است كه تحت شرايط سيكل تبخير- ميعان قرار دارد. در اين سيكل، گرماي جذب شده از خورشيد موجب تبخير سيال شده و اين بخار به سمت محفظه حرارتي منتقل شده و با از دست دادن گرماي نهان مجددآ به مايع تبديل ميشود. مايع كندانس شده مجدداً به قسمت پايين برگشته و با جذب حرارت اين سيكل ادامه مي يابد. هنگاميكه لوله ها نصب ميشوند، نوكهاي فلزي به سمت بالا قرار گرفته و داخل يك مبدل حرارتي (مانيفولد) نشانداده شده در شكل 5 قرار ميگيرند. آب يا گليكول در اين منيفولد جريان دارد و گرماي ايجاد شده در اين لوله ها را جذب ميكند. اين سيال گرم از طريق مبدل حرارتي ديگري گرماي خود را به آب مصرفي يا منبع ذخيره حرارت منتقل مي‌كند.

در خارج از محدوده حرارتي تغيير فاز سيال درون لوله حرارتي، تبخير و چگالش امكانپذير نيست و بهمين دليل اين نوع كلكتورهاي خورشيد بطور ذاتي مشكلات يخ زدگي و افزايش بيش از حد دما (overheat) را ندارند. كنترل خودكار محدوده درجه حرارت مزيتي منحصر به فرد براي كلكتورهاي خورشيدي نوع لوله خلاء است.

مبناي ساخت كلكتورهاي لوله خلاء قرار دادن يك لوله گرمايي درون يك لوله خلاء ميباشد. طرح هاي متنوعي براي سطوح جاذب بكار رفته در اين كلكتورها در بازار موجود ميباشد. نوعي از لوله هاي خلاء به همراه بازتاب دهنده هاي C PC نيز بصورت تجاري توسط سازندگان مختلف توليد شده اند. اخيرآ يك نوع كلكتور لوله خلاء ساخته شده است كه تماماً از جنس شيشه ميباشد و اين كار اقدامي مهم در جهت كاهش قيمت و افزايش عمر اين سيستمها محسوب ميشود. نوع ديگري از اين كلكتورها بصورت لوله هاي دوجداره (Dewar) ساخته شده است كه فضاي بين دو لوله خلاء است (vacuum jacket). مزيت اين طرح اين است كه تماماً از شيشه ساخته ميشود و نيازي نيست كه براي خارج كردن حرارت از داخل محفظه شيشه اي، آنرا سوراخ كنيم و به همين دليل ميزان خلاء بر اثر نشتي كاهش نمي يابد، ضمن اينكه اين طرح از نوع تك محفظه اي ارزان تر هم هست. ويژگيهاي نمونه اي از ETC در جدول شماره 3 آورده شده است.

اخيراً طرح ديگري نيز توسعه يافته است كه با يك نوع CPC مجتمع شده است و ICPC خوانده ميشود. اين طرح يك ETC است كه قسمت زيرين لوله شيشه اي بوسيله يك ماده بازتاب دهنده پوشيده شده است. اين كلكتور از محفظه خلاء و بخش تمركز دهنده ثابتي كه هردو يكپارچه ميباشد تشكيل شده است. در طرح ديگري نوعي ICPC ساخته شده است كه خورشيد را دنبال ميكند و براي استفاده در كاربردهاي دما بالا مفيد است.

37- اساس كار كلكتور جفت سهموي را توضيح دهيد.

 كلكتورهاي نوع جفت سهموي يا CPC ها نوع كلكتورهاي بدون تصوير هستند. اين كلكتورها قادرند كه تمامي پرتوهاي ورودي خورشيدي را به بخش جاذب كلكتور بتابانند. استفاده از اين سيستمها بعنوان كلكتورهاي خورشيدي مورد توجه وينستون قرار گرفت. همانطوري كه در شكل 4 نشان داده شده است، با قرار دادن دو نيمه سهميگون در مقابل يكديگر ميتوان نياز اين كلكتور به دنبال كردن خورشيد را كاهش داد.

اين نوع كلكتورها مي توانند اشعه هاي تابشي خورشيد را در محدوده بسيار زيادي دريافت كنند. با استفاده از بازتاب دهنده هاي داخلي، هرگونه اشعه ورودي از دهانه كلكتور به سمت جذب كننده اي كه در پايين كلكتور قرار دارد، هدايت ميشود. جاذب ميتواند وضعيتهاي مختلفي داشته باشد. ممكن است اين جاذب مانند شكل 4 بصورت استوانه اي يا تخت باشد. در CPC نشانداده شده در شكل 4 بخش زيرين بازتاب دهنده (AB - AC) مقطعي از دايره هست و بخشهاي بالائي (CE – BE) بصورت سهميگون ميباشد. بخاطر اينكه قسمتهاي بالايي بازتاب دهنده اين كلكتورها تنها بخش كوچكي از پرتوهاي ارسالي به جاذب را فراهم مي كنند، به همين دليل ميتوان براي كوچكتر كردن اين كلكتور قسمت بالايي بازتاب دهنده آنرا كوتاه كرد. انجام اين كار موجب كاهش قيمت و ابعاد كلكتور مي شود. دهانه CPC ها معمولاً بوسيله شيشه پوشيده ميشود تا از ورود گرد وغبار و ساير مواد به داخل كلكتور كه موجب كاهش خاصيت بازتابي آن مي شود، جلوگيري بعمل آورد.

اين نوع كلكتورها از انواع سهموي خطي مفيد تر ميباشند. زاويه دريافت عبارتست از زاويه اي كه يك منبع نور ميتواند در بين اين زاويه حركت كرده و روي جاذب همگرا شود. جهت قرار گيري بستگي به زاويه دريافت ( در شكل 4) دارد. علاوه بر آن بسته به اندازه زاويه دريافت، كلكتور ميتواند بصورت ثابت قرار گيرد يا اينكه خورشيد را دنبال كند. يك بازتاب دهنده CPC ميتواند نسبت به زاويه اصلي، محور طولي آن در جهت شمال جنوب يا شرقي غربي قرار گيرد. دهانه كلكتور بايد با زاويه اي باندازه عرض جغرافيايي منطقه نصب شده و به سمت استوا متمايل باشد. هنگاميكه محور كلكتور در جهت شمالي - جنوبي قرار ميگيرد كلكتور بايد حول محور طولي، خورشيد را دنبال كند. در صورتيكه زاويه دريافت يا دهانه كلكتور باندازه كافي بزرگ باشد، نيازي نيست كه شيب كلكتور با تغيير فصل تنظيم شود. در اين حالت كلكتور ميتواند بطور ثابت قرار گيرد. البته دريافت اشعه هاي خورشيد فقط در ساعاتي كه خورشيد در زاويه دريافت قرار گيرد ميسر است. هنگامي كه كلكتور نسبت به محور طولي آن در جهت شرقي - غربي قرار مي گيرد، با اندكي تنظيم زاويه شيب نسبت به فصل، ميتواند به نحو مطلوبي اشعه هاي خورشيد را دريافت كند.

 

38-چگونه مي توان با استفاده از خورشيد روشنايي ساختمان را تامين كرد؟

 اين كاربرد به معني استفاده از نور خورشيد براي روشن كردن داخل ساختمان است. در اين كاربرد، پنجرههاي وجه جنوبي، پنجرههاي سقفي و پنجرههاي نورگير بام (يك رديف پنجره كه نزديك به پشت بام نصب ميشود)، ميتوانند نور را به درون اتاقهاي رو به شمال ساختمان بر. در طبقاتي كه فاقد ديوارهاي داخلي جدا كننده ميباشند، نور به سراسر ساختمان ميرسد. در ساختمانهاي تجاري و اقتصادي اين كاربرد ميتواند موجب صرفه جويي قابل توجهي در صورتحسابها و هزينههاي برق شود. تنها استفاده روشنايي خورشيدي، تأمين روشنايي با كيفيت بالامي باشد، بلكه بر راندمان كاري نيروي انساني و سلامتي نيز موثر ميباشد. لازم بذكر است كه استفاده از اين سيستم در مدارس، مي تواند در ارتقاء سطح علمي و سلامتي دانش آموزان مؤثر باشد.

 

39-فوائد طرحهاي پسيو خورشيدي را نام ببريد.

 بازده بالاي انرژي ، صورت حسابهاي كمتر در طي سال

سرمايه گذاري، بدون وابستگي به افزايش هزينه هاي سوخت، پس انداز مالي طولاني مدت بعد از بازگشت هزينه اوليه

رضايت صاحب خانه، ارزش بالاي فروش مجدد.

محيط زندگي جذاب، پنجره هاي بزرگ و چشم اندازهاي طبيعي فراوان، آفتاب موجود در خانه و طرح كفهاي باز

بادوام بوده، محافظت كم و هزينه عمليات و تعمير پائيني دارد.

تامين كننده آسايش، بدون هرگونه سر و صدا، در زمستان گرم، در تابستان خنك

دوستدار طبيعت، انرژي تجديدپذير و پاكيزه در گرماي عمومي زمين، باران اسيدي يا آلودگي هوا دخالتي ندارد.

 

40-چه‌ عواملي در راندمان آب شيرين كنهاي ظرفيت پايين تك حوضچه اي اثر مي گذارد؟

خروجي آب شيرين كن خورشيدي به شدت و ميزان تابش خورشيدي وابسته است. ميزان آب شيرين خروجي با ميزان تابش خورشيد بطور خطي تغيير مي كند. اگر دماي محيط افزايش يابد يا سرعت باد كاهش يابد، اتلاف گرما از آب شيرين كن خورشيدي كاهش مي يابد. به ازاي هر 10 درجه سانتيگراد افزايش دماي محيط، خروجي حدود 10% افزايش مي يابد.

عمق آب در حوضچه هم در ميزان بازده مؤثر است. در عمق كمتر ظرفيت حرارتي كاهش مي يابد. افزايش دماي آب ، راندمان را افزايش مي دهد. همچنين عايق كردن و افزايش دماي آب، اتلاف حرارت از پايين دستگاه را افزايش مي دهد. مشاهده مي شود كه اگر عمق آب از cm 2/1 به 30 سانتي متر افزايش يابد، خروجي آب شيرين كن به اندازه 30% كاهش مي‌يابد.

افزايش تعداد پوششهاي شفاف در آب شيرين كن، خروجي آب شيرين كن را افزايش نمي دهد.

هر چه زاويه قرار گيري پوشش كمتر شود خروجي افزايش مي يابد ولي حداقل اين زاويه 10 درجه پيشنهاد مي شود.

ماكزيمم بازده يك آب شيرين كن تك حوضچه اي حدود 60% است.

آب شيرين كن بايد در جهت شرق – غرب نصب شود.

   + پارسا هوشمند ; ۸:٥۳ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٦/٤/۱٦
comment نظرات ()